CN107462456A - 金相组织显示方法 - Google Patents

Abstract

一种金相组织显示方法，包括：提供铝钪合金；形成第一抛光面；对第一抛光面进行电解抛光，形成第二抛光面，电解抛光液的电解溶质包括高氯酸；形成显示面。本发明技术方案中电解抛光过程中采用含有高氯酸的电解抛光液进行电解抛光。铝钪合金能够与高氯酸反应。因此铝钪合金在含有高氯酸的电解液中电解抛光后能够有良好的腐蚀效果。所以采用含高氯酸的电解抛光液进行电解抛光，能够有效去除第一抛光面上的划痕，进而提高所形成第二抛光面的平整光亮程度。第二抛光面平整光亮程度的提高，有利于腐蚀液对第二抛光面内晶界处的腐蚀，有利于提高金相显示的效果。

Description

金相组织显示方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种金相组织显示方法。

背景技术

晶界是结构相同而取向不同晶体之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。晶粒与晶粒之间的接触面就叫做晶界，它对于研究材料的内部组织结构具有极为重要的意义。

金属材料的内部组织结构与硬度、强度、延展性等材料性能有着直接和密切的联系。金属或合金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状态和化学状态称之为金相。金相观察就是研究金属材料内部组织结构最为直接有效的方法。

金相观察就是采用定量金相学原理，对金属或合金的磨面或薄膜的金相显微组织进行测量和计算，从而确定金属或合金金相组织的三维空间形貌，进而建立金属或合金组成成分、组织以及性能间的定量关系。

金相观察之前，首先需要使金属或合金的金相组织显示出来。随着科学技术的发展，工业生产对于合金金属的需求日益增大，对于这些新型的合金材料，需要新的金相组织研究方法，需要新的金相组织显示方法，以提高晶向显示效果。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种金相组织显示方法，以提高晶向显示效果。

为解决上述问题，本发明提供一种金相组织显示方法，包括：

提供铝钪合金；对所述铝钪合金的表面进行机械抛光，形成第一抛光面；通过电解抛光液对所述第一抛光面进行电解抛光，形成第二抛光面，所述电解抛光液的电解溶质包括高氯酸；对所述第二抛光面进行表面腐蚀，形成显示面。

可选的，按体积百分比，所述电解抛光液中，高氯酸的含量在5％到10％范围内。

可选的，所述电解抛光液的电解溶剂包括：乙醇、正丁醇和水。

可选的，按体积百分比，所述电解抛光液中，乙醇的含量在60％到70％范围内，正丁醇的含量在5％到10％范围内，水的含量在10％到30％范围内。

可选的，进行电解抛光的步骤中，电解抛光的时间在40秒到50秒范围内，电解抛光的电压在25伏到30伏范围内。

可选的，进行表面腐蚀的步骤包括：采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀。

可选的，采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀的步骤中，所述腐蚀液包括腐蚀剂，所述腐蚀剂包括：氢氟酸或硝酸。

可选的，所述腐蚀液还包括腐蚀溶剂，所述腐蚀溶剂为水；采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀的步骤中，按体积百分比，所述腐蚀液中，氢氟酸的含量在3％到5％范围内，硝酸的含量在5％到10％范围内；水的含量在85％到92％范围内。

可选的，进行表面腐蚀的步骤中，腐蚀时间在30秒到60秒范围内。

可选的，进行机械抛光的步骤包括：通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光。

可选的，通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光的步骤包括：采用水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨。

可选的，采用水性砂纸进行打磨的步骤包括：依次采用第一水性砂纸、第二水性砂纸以及第三水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨；所述第一水性砂纸包括：400#水性砂纸，所述第二水性砂纸包括：1000#水性砂纸，所述第三水性砂纸包括：2000#水性砂纸。

可选的，通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光的步骤中，以水作为润湿剂。

可选的，进行机械抛光的步骤包括：抛光时间在5分钟到10分钟范围内。

可选的，所述金相组织显示方法还包括：在机械抛光、电解抛光以及表面腐蚀的任意两个步骤之间进行一次或多次清洗处理。

可选的，金相组织显示方法还包括：采用显微镜对所述显示面进行观察。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案在机械抛光后，对所形成的第一抛光面进行电解抛光，所述电解抛光过程中采用含有高氯酸的电解抛光液进行电解抛光。铝钪合金能够与高氯酸反应。因此铝钪合金在含有高氯酸的电解液中电解抛光后能够有良好的腐蚀效果。所以采用含高氯酸的电解抛光液进行电解抛光，能够有效去除所述第一抛光面上的划痕，进而提高所形成第二抛光面的平整光亮程度。所述第二抛光面平整光亮程度的提高，有利于腐蚀液对第二抛光面内晶界处的腐蚀，有利于提高金相显示的效果。

附图说明

图1是本发明金相组织显示方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中的金相组织显示方法存在晶向显示效果不佳的问题。现结合现有技术中的金相组织方法分析对其晶向显示效果不佳问题的原因：

现有技术中金相组织显示方法是通过腐蚀剂腐蚀金属或合金的表面，从而使金属或合金的晶界显示出来。但是金属或合金的表面往往存在划痕，腐蚀剂腐蚀金属或合金表面使晶界显示出来后，金属或合金表面的划痕往往会与晶界混在一起，从而影响金属或合金晶向的显示效果。

为解决所述技术问题，本发明提供一种金相组织显示方法，包括：

提供铝钪合金；对所述铝钪合金的表面进行机械抛光，形成第一抛光面；通过电解抛光液对所述第一抛光面进行电解抛光，形成第二抛光面，所述电解抛光液的电解溶质包括高氯酸；对所述第二抛光面进行表面腐蚀，形成显示面。

本发明技术方案在机械抛光后，对所形成的第一抛光面进行电解抛光，所述电解抛光过程中采用含有高氯酸的电解抛光液进行电解抛光。铝钪合金能够与高氯酸反应。因此铝钪合金在含有高氯酸的电解液中电解抛光后能够有良好的腐蚀效果。所以采用含高氯酸的电解抛光液进行电解抛光，能够有效去除所述第一抛光面上的划痕，进而提高所形成第二抛光面的平整光亮程度。所述第二抛光面平整光亮程度的提高，有利于腐蚀液对第二抛光面内晶界处的腐蚀，有利于提高金相显示的效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1，示出了本发明金相组织显示方法一实施例的流程示意图。

如图1所示，首先执行步骤S100，提供铝钪合金。

具体的，步骤S100，提供铝钪合金的步骤包括：提供铝钪合金试样。其中铝钪合金试样的形状可以为正方体、长方体，圆柱体、截面为环形或其他类似形状(包括规则形状和不规则形状)中的任一种柱体。

所述铝钪合金试样可以采用例如手锯、锯床或切割机床等方式从铝钪合金材料中切取部分而获得。所述金相显示试样的尺寸大小以适宜于后续工艺为宜。需要说明的是，在获得所述金相显示试样的过程中，需注意金相显示试样的温度条件，必要时在获得所述金相显示试样的过程中用水进行冷却，防止温度过高而改变所述金相显示试样的金相组织。

接着，执行步骤S200，对所述铝钪合金的表面进行机械抛光，形成第一抛光面。

铝钪合金的表面往往具有自然氧化层。自然氧化层的存在会妨碍晶界的显示。所述机械抛光用于去除所述铝钪合金表面的自然氧化层，以露出铝钪合金的表面，形成第一抛光面。此外，所述机械抛光还可以用于提高所述铝钪合金表面的平整程度，以形成平整光亮的第一抛光面。

进行机械抛光的步骤包括：通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光。具体的，在对所述铝钪合金表面进行打磨以实现机械抛光的过程中，采用水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨。

本实施例中，采用水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨时，依次采用由粗到细的水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨，以形成所述第一抛光面。所以采用水性砂纸进行打磨的步骤包括：依次采用第一水性砂纸、第二水性砂纸以及第三水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨。其中，所述第一水性砂纸包括：400#水性砂纸，所述第二水性砂纸包括：1000#水性砂纸，所述第三水性砂纸包括：2000#水性砂纸。

由于本实施例中，所述机械抛光是采用水性砂纸进行打磨而实现的。所以通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光的步骤中，以水作为润湿剂。但是需要说明的是，采用水性砂纸并以水作为润湿剂的做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述润湿剂也可以是酒精等其他液体。

需要说明的是，如果抛光时间太短，则无法完全去除所述待显示面表面的自然氧化层，会妨碍后续晶界的显示；如果抛光时间太长，则会引起材料浪费、提高工艺难度的问题。具体的，在进行机械抛光的步骤中，抛光时间在5分钟到10分钟的范围内。本实施例中，采用400#水性砂纸和1000#水性砂纸进行打磨的时间均为2.5分钟，采用2000#水性砂纸进行打磨的时间为5分钟。

如图1所示，之后，执行步骤S300，通过电解抛光液对所述第一抛光面进行电解抛光，形成第二抛光面，所述电解抛光液的电解溶质包括高氯酸。

需要说明的是，所述金相组织显示方法还包括：进行清洗处理，以去除工艺过程中产生的残留物。具体的，所述清洗处理包括：采用清洗剂冲洗的方式进行所述清洗处理。其中所述清洗剂包括水。

本实施例中，在机械抛光之后，在电解抛光之前，执行步骤S250，对所述第一抛光面进行第一清洗处理。所述第一清洗处理包括在清洗剂冲洗之后，通过吹干进行干燥处理。

机械抛光很容易划伤所述铝钪合金的表面，在所述第一抛光面上形成磨痕。磨痕的产生会影响所述第一抛光面的平整程度，而且磨痕的存在也会使后续所形成显示面发生形变，进而影响后续的金相显示效果。所述电解抛光用于去除机械抛光过程中第一抛光面上所形成的磨痕，从而进一步所形成第二抛光面的光亮程度，提高金相显示效果。此外，电解抛光还可以防止后续所形成显示面上产生孪晶而引起显示面的机械形变，从而提高金相显示的准确度。

具体的，所述电解抛光过程采用电解溶质包括高氯酸的电解抛光液进行电解抛光。所以进行电解抛光的步骤包括：提供包含有高氯酸的电解抛光液，以所述铝钪合金为阳极，不溶于所述电解抛光液的金属为阴极；同时将阴极和阳极浸入所述电解抛光液中；在阴极和阳极之间形成直流电，以产生有选择性的阳极溶解。

电解抛光过程中，在通电时，所述第一抛光面表面会产生电阻率高的稠性粘膜，其厚度在第一抛光面表面分布并不均匀。在第一抛光面凸出部分，所述稠性粘膜厚度较小，电流密度较大，金属溶解较快；在第一抛光面凹陷部分，所述稠性粘膜厚度较大，电流密度较小，金属溶解较慢。在第一抛光面上，稠性粘膜厚度分布不均匀，引起电流密度分布不均匀，第一抛光面不同部位金属溶解速度不均匀，从而使第一抛光面表面粗糙程度降低，从而达到对第一抛光面表面抛光的目的。

进行电解抛光的过程中，所采用的电解抛光液的电解溶质包括高氯酸。具体的，按体积百分比，所述电解抛光液中高氯酸的含量在5％到10％范围内。铝钪合金能够在电解过程中与高氯酸反应。因此铝钪合金在含有高氯酸的电解液中电解抛光后能够有良好的腐蚀效果和显示效果。

此外，所述电解抛光液还包括电解溶剂，所述电解溶剂的含量在90％以上。其中所述电解溶剂包括：乙醇、正丁醇或水。其中，按体积百分比，乙醇的含量在60％到70％的范围内，正丁醇的含量在5％到10％的范围内，水的含量在10％到30％的范围内。电解溶剂能够降低电解抛光液中高氯酸的浓度，限制电解抛光过程中阴极和阳极之间直流电的大小，从而提高电解抛光的效果，改善后续金相显示的效果。

具体的，本实施例中，所述电解抛光液为乙醇、正丁醇、水以及高氯酸的混合溶液，其中乙醇、正丁醇、水以及高氯酸的体积比为6:1:3:1。

如果电解抛光的时间太短，则所形成的第二抛光面的平整程度欠佳，会妨碍晶向的显示；如果电解抛光的时间太长，则第二抛光面会被腐蚀过度，发生烧灼现象，会对第二抛光面内的晶界、晶粒造成损伤。本实施例中，进行电解抛光的步骤中，所述电解抛光的时间在40秒到50秒范围内。

如果电解抛光的电压太低，则电解抛光过程中的电流太小，电解抛光的速度太慢，会对生产效率造成影响；如果电解抛光的电压太高，则电解抛光过程中电流太大，电解抛光的速度太快，容易造成所形成的第二抛光面腐蚀过度、凹凸不平，会造成晶界和金相的损伤。本实施例中，进行电解抛光的过程中，电解抛光的电压在25伏到30伏范围内。

继续参考图1，在形成第二抛光面之后，执行步骤S400，对所述第二抛光面进行表面腐蚀，形成显示面。

需要说明的是，本实施例中，在电解抛光之后，在表面腐蚀之前，所述金相组织显示方法还包括：执行步骤S350，对所述第二抛光面进行第二清洗处理，去除所述第二抛光面表面残余的电解抛光液，防止电解抛光液污染后续工艺。

具体的，进行表面腐蚀的步骤中，采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀。由于腐蚀液对所述铝钪合金的腐蚀通常发生在晶界处，因此所述腐蚀液的腐蚀，能够有效的将第二抛光面上的各个晶粒区分开。

由于所述第二抛光面是在机械抛光基础上，经电解抛光处理形成的。电解抛光处理能够有效的去除第一抛光面上的划痕，从而提高所形成第二抛光面的平整光亮程度。所述第二抛光面平整光亮程度的提高，有利于腐蚀液对第二抛光面内晶界处的腐蚀，有利于提高金相显示的效果。

其中，所述腐蚀液包括腐蚀剂，所述腐蚀剂包括氢氟酸或硝酸。具体的，采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀的步骤中，按体积百分比，所述腐蚀液中，氢氟酸的含量在3％到5％范围内，硝酸的含量在5％到10％范围内。此外，所述腐蚀液还包括：腐蚀溶剂，所述腐蚀溶剂的含量在85％到92％范围内。其中，所述腐蚀溶剂包括水。

本实施例中，所述腐蚀液为氢氟酸、硝酸和水的混合溶液，其中氢氟酸、硝酸和水的体积比为1:2:20。

具体的，在第二清洗处理之后，将配置好的腐蚀液滴至所述第二抛光面上，以使所述腐蚀液覆盖所述第二抛光面，从而实现对所述第二抛光面的腐蚀，形成显示面。

如果腐蚀时间太短，则对所述第二抛光面的腐蚀不足，所述显示面上无法充分显示出晶界；如果腐蚀时间太长，则会造成第二抛光面的过度腐蚀，容易造成显示面的被氧化，从而影响晶界的显示效果。本实施例中，进行表面腐蚀的步骤中，腐蚀时间在30秒到60秒范围内。

需要说明的是，在表面腐蚀之后，所述金相结构显示方法还包括：执行步骤450，对所述显示面进行第三清洗处理。具体的，所述第三清洗处理包括：采用清洗剂对所述显示面进行冲洗处理；在冲洗处理之后，通过吹干进行干燥处理。

继续参考图1，在表面腐蚀形成所述显示面之后，本实施例中，所述金相组织显示方法还包括：执行步骤500，对所述显示面进行观察，以对所述铝钪合金进行金相分析。具体的，对所述显示面进行观察的步骤包括，采用显微镜对所述显示面进行观察，进行金相分析。

综上，本发明技术方案在机械抛光后，对所形成的第一抛光面进行电解抛光，所述电解抛光过程中采用含有高氯酸的电解抛光液进行电解抛光。铝钪合金能够与高氯酸反应。因此铝钪合金在含有高氯酸的电解液中电解抛光后能够有良好的腐蚀效果。所以采用含高氯酸的电解抛光液进行电解抛光，能够有效去除所述第一抛光面上的划痕，进而提高所形成第二抛光面的平整光亮程度。所述第二抛光面平整光亮程度的提高，有利于腐蚀液对第二抛光面内晶界处的腐蚀，有利于提高金相显示的效果。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种金相组织显示方法，其特征在于，包括：

提供铝钪合金；

对所述铝钪合金的表面进行机械抛光，形成第一抛光面；

通过电解抛光液对所述第一抛光面进行电解抛光，形成第二抛光面，所述电解抛光液的电解溶质包括高氯酸；

对所述第二抛光面进行表面腐蚀，形成显示面。

2.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，按体积百分比，所述电解抛光液中，高氯酸的含量在5％到10％范围内。

3.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，所述电解抛光液的电解溶剂包括：乙醇、正丁醇和水。

4.如权利要求3所述的金相组织显示方法，其特征在于，按体积百分比，所述电解抛光液中，乙醇的含量在60％到70％范围内，正丁醇的含量在5％到10％范围内，水的含量在10％到30％范围内。

5.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，进行电解抛光的步骤中，电解抛光的时间在40秒到50秒范围内，电解抛光的电压在25伏到30伏范围内。

6.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，进行表面腐蚀的步骤包括：采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀。

7.如权利要求6所述的金相组织显示方法，其特征在于，采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀的步骤中，所述腐蚀液包括腐蚀剂，所述腐蚀剂包括：氢氟酸或硝酸。

8.如权利要求7所述的金相组织显示方法，其特征在于，所述腐蚀液还包括腐蚀溶剂，所述腐蚀溶剂为水；

采用腐蚀液对所述第二抛光面进行表面腐蚀的步骤中，按体积百分比，所述腐蚀液中，氢氟酸的含量在3％到5％范围内，硝酸的含量在5％到10％范围内；水的含量在85％到92％范围内。

9.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，进行表面腐蚀的步骤中，腐蚀时间在30秒到60秒范围内。

10.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，进行机械抛光的步骤包括：通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光。

11.如权利要求10所述的金相组织显示方法，其特征在于，通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光的步骤包括：采用水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨。

12.如权利要求11所述的金相组织显示方法，其特征在于，采用水性砂纸进行打磨的步骤包括：依次采用第一水性砂纸、第二水性砂纸以及第三水性砂纸对所述铝钪合金表面进行打磨；

所述第一水性砂纸包括：400#水性砂纸，所述第二水性砂纸包括：1000#水性砂纸，所述第三水性砂纸包括：2000#水性砂纸。

13.如权利要求10所述的金相组织显示方法，其特征在于，通过打磨的方式对所述铝钪合金表面进行所述机械抛光的步骤中，以水作为润湿剂。

14.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，进行机械抛光的步骤包括：抛光时间在5分钟到10分钟范围内。

15.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，所述金相组织显示方法还包括：在机械抛光、电解抛光以及表面腐蚀的任意两个步骤之间进行一次或多次清洗处理。

16.如权利要求1所述的金相组织显示方法，其特征在于，金相组织显示方法还包括：采用显微镜对所述显示面进行观察。