[发明专利]一种层状金属复合材料的金相分析腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料金相腐蚀技术领域，特别涉及一种层状金属复合材料的金相分析腐 蚀方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展以及各种新兴技术和产业的出现，对材料性能的要求越来越高， 单一组元材料的性能很难满足这些需求。近几十年来，层状金属复合材料的生产、研制和应 用越来越受到科技界的重视。层状金属复合材料是由几层不同性能的金属复合而成的，与单 一组元的合金材料相比，经过合理设计组合后的材料可以获得相对较高的强度、耐蚀、导电、 导热、导磁等优秀的综合性能并应用于特殊要求的工作环境。目前，层状金属复合材料已经 在宇航、石油、机械、化工、轻工、汽车、造船、建筑、电力、电子、核能及日用品等领域 得到了应用。

由于层状金属复合材料中，各层金属材料组元的显微组织、力学及耐腐蚀性能差异较为 明显，在检测分析过程中难以同时显示出各层金属的金相显微组织。

发明内容

本发明提供了一种层状金属复合材料的金相分析腐蚀方法，具体技术方案如下：

一种层状金属复合材料的金相分析腐蚀方法，依次采用电解腐蚀和化学腐蚀方法，将层 状金属复合材料中耐腐蚀性能有差异的合金组元显微组织同时显示出来。

具体步骤如下：

(1)样品制备：将样品表面采用线切割、车削、铣削等方法加工平整，然后机械磨平， 再机械抛光至表面光洁无划痕；

(2)电解腐蚀：将机械抛光后的样品置于三氧化铬-乙醇溶液中，连接相应电极后，进行 电解腐蚀，腐蚀时采用1-15V电压，腐蚀时间10-60s，腐蚀后依次用清水和无水乙醇清洗并吹 干；

(3)化学腐蚀：将电解腐蚀并清洗吹干后的样品用硝酸-乙醇溶液进行化学腐蚀，腐蚀时 间10-60s，腐蚀后依次用水和无水乙醇清洗并吹干。

所述电解腐蚀时所用的三氧化铬-乙醇溶液中，三氧化铬的质量分数为10wt％；化学腐蚀 时所用的硝酸-乙醇溶液中，硝酸的质量分数为4wt％-8wt％。

所述层状金属复合材料为奥氏体不锈钢/碳钢、马氏体不锈钢/碳钢、铁素体不锈钢/碳钢、 奥氏体-铁素体双相不锈钢/碳钢或镍基高温合金/碳钢。

本发明的基本原理为：

低合金钢、碳钢等属于耐腐蚀性能较差的组元，不锈钢、钛合金、高温合金等属于耐腐 蚀性能较好的组元，两者的耐蚀性能及电解腐蚀时的电极电位均有较大差异。电解腐蚀时， 在采用较强氧化性的电解液且较高的电压的条件下，可以实现对于耐腐蚀性好的组元材料均 匀腐蚀并且显示组织，而对于耐腐蚀性能较差的组元而言，腐蚀速率极快，可以同时在其整 个截面上均匀地腐蚀掉一层金属，无法显示组织，形成近似于电解抛光的效果。经过这种电 解腐蚀处理之后再采用硝酸-乙醇进行化学腐蚀，对于耐蚀性能良好的组元几乎没有腐蚀作 用，而对于耐蚀性能差的金属可以产生良好的腐蚀效果，并显示出其金相显微组织。

本发明的有益效果为：

本发明的金相分析腐蚀方法，结合了电解腐蚀和化学腐蚀的各自特点，依次将复合材料 中耐腐蚀性能相对较好和较差的合金组元显微组织显示出来，从而同时显示出耐腐蚀性能不 同的两种或者多种金属组元材料的金相显微组织，进而分析层状复合材料中各层组元材料的 相组成、显微组织形貌、界面结构及晶粒尺寸等。

说明书附图

图1为实施例2中复合材料经电解腐蚀和化学腐蚀后得到的金相显微组织结构图。

图2为实施例9中复合材料经电解腐蚀和化学腐蚀后得到的金相显微组织结构图。

图3为实施例10中复合材料经电解腐蚀和化学腐蚀后得到的金相显微组织结构图。

具体实施方式

实施例1：304不锈钢/10#钢层状金属复合材料

样品制备：将样品表面采用线切割、车削、铣削等方法加工平整，然后机械磨平，再机 械抛光至表面光洁无划痕；

电解腐蚀：将机械抛光后的样品置于10wt％三氧化铬-乙醇溶液中，连接相应电极后，进 行电解腐蚀，腐蚀时采用2.5V电压，腐蚀时间15s，腐蚀后依次用清水和无水乙醇清洗并吹干， 此时可将304不锈钢层的显微组织显示出来；

化学腐蚀：将电解腐蚀并清洗吹干后的样品用4wt％硝酸-乙醇溶液进行化学腐蚀，腐蚀时 间10s，腐蚀后依次用水和无水乙醇清洗并吹干，此时可将10#钢层的显微组织显示出来。