一种制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法。截取5083铝板与6061铝板的焊接接头试样；将试样在金相砂纸上进行磨制；将经过磨制的试样在装有抛光织物的抛光盘上进行机械抛光，直至磨面平整光亮后进行下一步骤；将机械抛光好的试样作为阳极，以惰性电极为阴极，进行电解抛光；电解抛光后的试样按三个区域分别进行腐蚀。本发明针对焊接接头不同区域采用了不同的腐蚀方法，避免了6061一侧的过腐蚀现象，且各区域腐蚀互不影响，能够同时获得焊接接头各区域的金相组织。
【专利说明】一种制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金相样品制备【技术领域】，具体涉及一种制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法。
【背景技术】
[0002]6061属于Al-Mg-Si系锻造铝合金，具有较高的比强度、较好的延展性、优异的焊接性能；5083铝合金属于Al-Mg-Mn系防锈铝合金，具有高抗蚀性、良好的可焊性和中等强度等特性。5083、6061铝合金广泛应用于航空、航天、船舶、机械、建筑、汽车制造等领域。金属材料的性能与其金相组织有密切的联系，因此能够清楚观察材料的组织是研究材料性能必不可少的手段之一。
[0003]一般情况下，金相样品经机械抛光后采用混合酸腐蚀铝合金焊接接头，而5083作为防锈铝，腐蚀性能明显异于6061，机械抛光后使用传统的混合酸，5083与6061铝板焊接接头难以同时腐蚀出两侧母材组织，有时6061母材一侧已经腐蚀严重，而5083母材一侧仍未显现其金相组织。
[0004]电解抛光可以减少金相样品机械制备过程中表面产生的微变形，提高组织显示的可能性；阳极复膜技术常用于采用化学腐蚀很难显示金相组织的试样。试样在电解抛光、阳极化复膜过程中电压的高低、浸蚀时间的长短直接影响组织显示的清晰度和真实度。电压过高，浸蚀时间过长，非但不能达到有益效果，反而容易在试样表面产生腐蚀坑；电压太小，浸蚀时间太短，则达不到抛光和复膜的目的。
[0005]焊缝的化学成分与金相组织很不均匀，尤其是异种金属焊接焊缝的不均匀性更为突出。因此焊缝金相分析比铸造、热处理等金相分析更为困难，不同的材料需要耐心进行试验以获得最佳的组织显示工艺参数。这也是5083铝板与6061铝板焊接接头的焊缝区域晶粒度显示困难问题一直存在的原因。
[0006]因此采用合适的方法显示5083与6061铝合金焊接接头的金相组织显得极为重要。
【发明内容】
[0007]本发明目的是提供一种制备5083铝板与6061铝板接头金相试样及显示组织的方法，解决了现有技术中5083母材及焊缝区域晶粒显示困难，且6061母材一侧出现过腐蚀现象。
[0008]实现本发明目的的技术解决方案是:一种制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法，包括如下步骤:
[0009](I)取样
[0010]截取5083铝板与6061铝板的焊接接头试样；
[0011](2)磨制
[0012]将试样在金相砂纸上进行磨制；
[0013](3)机械抛光
[0014]将经过磨制的试样在装有抛光织物的抛光盘上进行机械抛光，直至磨面平整光亮后进行下一步骤；
[0015](4)电解抛光
[0016]将机械抛光好的试样作为阳极，以惰性电极为阴极，进行电解抛光；
[0017](5)腐蚀
[0018]电解抛光后的试样按三个区域分别进行腐蚀:
[0019]5083母材区域腐蚀方法:将试样5083母材一侧浸入复膜液进行阳极复膜，复膜电压为15?30V，电流为0.1?0.5A/cm2，复膜时间为10?20s，其中，复膜液配比为:36-40v%硫酸、41-45v%磷酸、17-21v%A ;
[0020]焊缝区域腐蚀方法:试样的焊缝区域采用滴注或擦拭化学浸蚀剂A的方法进行腐蚀，其中，化学浸蚀剂A是体积比为1:10的氢氟酸水溶液,腐蚀时间为5?15s ；6061母材区域腐蚀方法:在试样6061母材一侧采用浸蚀、滴注或擦拭化学浸蚀剂B的方法进行腐蚀，腐蚀时间为5?15s，其中，化学浸蚀剂B配比为:5V%硝酸、3v%盐酸、2v%氢氟酸、250v%水。
[0021]进一步，步骤(2)中所述的磨制从粗砂纸到细砂纸，研磨时每换一次砂纸将试样转动90度。
[0022]进一步，步骤(4)中所述的电解抛光液的温度为18?25°C，电解抛光液为体积比为1:9的高氯酸与无水乙醇混合溶液。
[0023]进一步，步骤(4)中所述的电解抛光采用恒流稳压电源，电解抛光所需电压为20?30V、电流为2A，抛光时间为10?20s。
[0024]进一步，步骤(5)中所述的腐蚀温度在18?25°C。
[0025]与现有技术相比，本发明的优点是:
[0026](I)本发明针对焊接接头不同区域采用了不同的腐蚀方法，避免了 6061 —侧的过腐蚀现象，且各区域腐蚀互不影响，能够同时获得焊接接头各区域的金相组织。
[0027](2)本发明给出了合适的电解抛光及阳极复膜工艺参数，解决了 5083母材晶粒度显示困难的问题。
[0028](3)本发明很好地解决了 5083铝板与6061铝板焊缝区域晶粒度显示困难的问题。
[0029](4)本发明实施简单，能快速制备出5083铝板与6061铝板焊接接头的金相样品。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例1中6061母材金相照片(100倍)。
[0031]图2为本发明实施例1中6061热影响区金相照片(100倍)。
[0032]图3为本发明实施例1中焊缝金相照片(100倍)。
[0033]图4为本发明实施例1中5083母材金相照片(100倍)。
[0034]图5为本发明实施例1中5083热影响区金相照片(100倍)。
[0035]图6为本发明实施例2中5083母材金相照片(100倍)。
[0036]图7为本发明实施例3中5083母材金相照片(100倍)。
[0037]图8为本发明对比例I中5083母材金相照片(100倍)。
[0038]图9为本发明对比例2中焊缝金相照片(100倍)。
[0039]图10为本发明对比例3中6061母材金相照片(100倍)。
【具体实施方式】
[0040]实施例1
[0041](I)取样
[0042]采用线切割机切割长为35臟，宽为8臟，高为9mm的5083铝板与6061铝板的焊接接头的试样。
[0043](2)磨制
[0044]将试样在金相砂纸上从粗砂纸到细砂纸进行磨制，研磨时每换一次砂纸要将试样转动90度，表面没有前道砂纸研磨方向的划痕时更换下一道砂纸。
[0045](3)机械抛光
[0046]将经过磨制的试样在装有抛光织物的抛光盘进行机械抛光，抛光织物用水浸湿，铺平绷紧并固定在抛光机的抛光盘上，将适量的金刚石抛光液洒在抛光织物，在抛光过程中，需添加适量金刚石抛光液或清水，以保持抛光盘的湿度，垂直于磨痕抛光到磨痕全部消失，磨面平整光亮无脏物后进行下一步骤。
[0047](4)电解抛光
[0048]将机械抛光好的试样置于EP-05型电解抛光腐蚀仪上，以焊接试样为阳极，以不锈钢为阴极，分别与恒流稳压电源正极、负极相连，并浸入电解抛光液的电解容器中。电解抛光液配比为1ml高氯酸与90ml无水乙醇混合溶液，温度为25°C左右，抛光电压为20V、电流为0.3A/cm2，抛光时间为15s，取出，用清水冲洗干净，用棉球蘸取无水酒精擦拭后经吹风机吹干。
[0049](5)腐蚀
[0050]腐蚀温度在25°C左右；
[0051 ] 先将试样的5083母材一侧垂直浸入复膜液，其它区域不能浸入复膜液，使5083 —侧进行阳极复膜，而不影响其它区域；复膜液配比为:38ml硫酸、43ml磷酸、19ml蒸馏水，电压为20V，电流为0.3A/cm2,复膜时间为15s ；
[0052]后将试样置于水平试验台上的玻璃器皿中，用脱脂棉蘸取化学浸蚀剂A擦拭焊缝区域，腐蚀时间为5s，其中，化学浸蚀剂A配比为:5ml氢氟酸、50ml蒸馏水；
[0053]最后，用脱脂棉蘸取化学浸蚀剂B擦拭6061母材一侧，腐蚀时间为10s，其中，化学浸蚀剂B配比为:5ml硝酸、3ml盐酸、2ml氢氟酸、250ml蒸懼水；
[0054]上述三个区域腐蚀后均需用清水冲洗干净，用棉球蘸取无水酒精擦拭后经吹风机吹干，用ZEISS Ax1phot.2型金相显微镜对制备出的金相试样进行观察。
[0055]图1?图5为利用上述发明技术所显示出的6061铝板与5083铝板焊接接头的金相组织照片，可以清楚地观察到各区域晶粒，尤其5083母材一侧及焊缝区域，晶粒显示清晰，6061母材一侧未见过腐蚀现象。
[0056]实施例2:
[0057]本实施例步骤(5)中，5083铝板与6061铝板焊接接头试样的5083母材一侧阳极复膜电压为30V，电流为0.4A/cm2,复膜时间为15s，其他工艺步骤及参数与实施例1相同，图6为本例5083母材一侧金相照片，可清楚观察晶粒大小。
[0058]实施例3:
[0059]本实施例步骤(5)中，5083铝板与6061铝板焊接接头试样的5083母材一侧阳极复膜电压为15V，电流为0.2A/cm2，复膜时间为20s，其他工艺步骤及参数与实施例1相同，图7为本例5083母材一侧金相照片，可清楚观察晶粒大小。
[0060]对比例1:
[0061]本对比例步骤(5)中，5083铝板与6061铝板焊接接头试样的5083母材一侧阳极复膜电压为10V，电流为0.lA/cm2，复膜时间为15s，其他工艺步骤及参数与实施例1相同，图8为本例5083母材一侧金相照片，晶界显示模糊，不能清楚观察到晶粒大小。
[0062]对比例2:
[0063]本对比例步骤(5)中，5083铝板与6061铝板焊接接头试样的焊缝区域采用例I中化学浸蚀剂B进行腐蚀，腐蚀时间为20s，其他工艺步骤及参数与实施例1相同，图9为本例中焊缝区域金相照片，晶界未显示，难以观察到晶粒。
[0064]对比例3:
[0065]本对比例步骤(5)中，5083铝板与6061铝板焊接接头试样各区域同时浸入复膜液进行复膜，电压为15V，电流为0.2A/cm2，复膜时间为20s，其他工艺步骤及参数与实施例1相同，图10为6061母材一侧金相照片，可观察到该区域已腐蚀较严重，而晶界也模糊不清，难以清晰观察晶粒大小。
【权利要求】
1.一种制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)取样 截取5083铝板与6061铝板的焊接接头试样； (2)磨制 将试样在金相砂纸上进行磨制； (3)机械抛光 将经过磨制的试样在装有抛光织物的抛光盘上进行机械抛光，直至磨面平整光亮后进行下一步骤； (4)电解抛光 将机械抛光好的试样作为阳极，以惰性电极为阴极，进行电解抛光； (5)腐蚀 电解抛光后的试样按三个区域分别进行腐蚀: 5083母材区域腐蚀方法:将试样5083母材一侧浸入复膜液进行阳极复膜，复膜电压为15~30V，电流为0.1~0.5A/cm2，复膜时间为10~20s，其中，复膜液配比为:36_4(^%硫酸、41-45v%磷酸、17-21￥%水； 焊缝区域腐蚀方法:试样的焊缝区域采用滴注或擦拭化学浸蚀剂A的方法进行腐蚀，其中，化学浸蚀剂A是体积比为1:10的氢氟酸水溶液,腐蚀时间为5~15s ; 6061母材区域腐蚀方法:在试样6061母材一侧米用浸蚀、滴注或擦拭化学浸蚀剂B的方法进行腐蚀，腐蚀时间为5~15s，其中，化学浸蚀剂B配比为:5v%硝酸、3v%盐酸、2v%氢氟酸、250v%水。
2.根据权利要求1所述的制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的磨制过程从粗砂纸到细砂纸，研磨时每换一次砂纸将试样转动90度。
3.根据权利要求1所述的制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法，其特征在于，步骤⑷中所述的电解抛光液的温度为18~25°C，电解抛光液为体积比为1:9的高氯酸与无水乙醇混合溶液。
4.根据权利要求1所述的制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的电解抛光采用恒流稳压电源，电解抛光所需电压为20~30V、电流为2A，抛光时间为10~20s。
5.根据权利要求1所述的制备5083铝板与6061铝板焊接接头金相样品的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的腐蚀温度在18~25°C。
【文档编号】G01N1/32GK104048867SQ201410295244
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】苏虹, 崔怀玲, 戴维弟, 宛静, 胡伟叶, 付佳, 渠晓阳 申请人:南京晨光集团有限责任公司