[发明专利]钨镍铁合金抛光液及合金表面抛光、金相制备方法

说明书

本发明属于抛光加工和材料表面结构测定技术领域，提供钨镍铁合金抛光液及合金表面抛光、金相制备方法。所述的抛光液包括纳米磨粒、氧化剂、粘度调节剂、pH调节剂和去离子水，抛光液的pH值范围为pH 2.5～pH 3.5、pH 6.5～pH 7.5或pH 9.5～pH 10.5。本发明采用自制的抛光液进行钨镍铁合金的化学机械抛光，根据抛光条件选择不同的抛光液参数可以得到不同的抛光加工表面，获得的最优表面粗糙度Ra低于5nm，能够满足钨合金纳米级表面粗糙度的加工需求，同时采用该抛光液抛光后的工件具有超光滑表面，可直接用于金相观测，且金相组织结构清晰完整。

技术领域

本发明属于抛光加工和材料表面结构测定技术领域，具体涉及一种钨镍铁合金抛光液及合金超光滑表面抛光工艺和金相制备方法。

背景技术

钨镍铁合金是将高熔点的钨和低熔点的镍、铁等混合烧结而成的一种高性能两相合金。其中，钨相以体心立方的形式存在，而钨、镍、铁组成的基体相则以面心立方的形式存在，两相相互结合形成钨镍铁合金，正是由于钨镍铁合金的特殊微观组织结构，使得钨镍铁合金具有密度大、强度高、射线屏蔽性好和抗腐蚀性强等优异的物理化学特性，在军事、航空航天、瞄准系统、医学、核能等领域被广泛应用。同时，钨镍铁合金作为精密物理实验用关键零件材料，为了保证精密物理试验过程中数据的准确性和可重复性，对钨镍铁合金关键零件提出了高精度高完整性的加工需求，表面粗糙度Ra达到纳米级。目前，针对钨镍铁合金仅有少量关于车削的加工报道，且加工中刀具破碎磨损严重，难以获得高完整性的超光滑表面，同时该材料属于典型的金刚石难加工材料，加工过程中金刚石刀具磨损严重。为了实现钨镍铁合金的高精度高完整性、超光滑表面的加工，需要研发新的超精密加工工具和技术，同时对材料的均匀性及材料的微观性能也提出了极高的要求。

钨镍铁合金材料的属性及加工后表面质量对钨镍铁合金零件的性能至关重要，制备性能优异的钨镍铁合金材料及加工出高质量高完整性表面的钨镍铁合金零件是保障零件可靠应用的关键。金相制备是材料微观组织观测的技术基础，是研究材料性能及检测制造缺陷和材料失效原因的一个重要的检测方法和一个强有力的工具。检索国内外关于钨镍铁合金材料金相制备的报道不难发现，目前其金相制备技术主要包括四个过程：切割制样、研磨、抛光和腐蚀。关于钨镍铁合金金相制备的报道，中国专利号：CN201210221967、CN200810222384、CN200810226090和CN201210219761，及美国金相制备标准(ASTM E407-07.Standard Practice for Microetching Metals and Alloys[J].2015.)均报道了有关钨镍铁合金金相制备方法，同时，相关文献(Y.Yu et al.J.Alloys Compd.685(2016)971-977；K.Hu et al.Int.J.Refract.Met.Hard Mater.58(2016)117-124；N.Durluetal.Int.J.Refract.Met.Hard Mater.42(2014)126-131.)也明确指出制备钨镍铁合金的金相，需采用硝酸(HNO₃)、硫酸(H₂SO₄)、氢氟酸(HF)、铁氰化钾(K₃Fe(CN)₆)、氢氧化钠(NaOH)等化学试剂对抛光后的样件表面进行腐蚀处理，才能获得钨镍铁合金的金相组织结构。