一种变形锡青铜的金相腐蚀剂及其晶粒显示方法

技术领域

本发明属于金相制备技术领域，涉及一种变形锡青铜的金相腐蚀剂及其晶粒显示方法。

背景技术

锡青铜是以锡为主要合金元素的铜合金，可以加入磷、锌、铅等合金元素形成锡磷青铜、锡锌青铜和锡铅青铜。少量磷(≤0.45％)的加入可以改善锡青铜的铸造特性，提高流动性，并提高合金的强度、硬度、弹性极限、弹性模量、疲劳强度和耐磨性。目前，锡青铜广泛应用于滑动轴承、轴瓦、导轨、摇臂等高耐磨结构部件，而作为一种轴承材料，锡青铜通常需要通过电弧沉积、激光熔覆、等离子喷涂等手段与钢板进行复合，随后经过冷变形加工成特定尺寸和形状的构件。为了控制冷变形工艺以获得理想的材料性能，就需要通过观察显微组织的演变来研究冷变形工艺的影响，因此锡青铜的金相检测在生产或科研过程中至关重要。

目前常用于铜合金的金相腐蚀剂是由三氯化铁和浓盐酸配制而成的水溶液，金相制备方法通常是将试样浸入腐蚀溶液中，或者用脱脂棉球蘸取腐蚀溶液后在试样表面反复擦拭。这种金相腐蚀剂和金相制备方法对于冷变形加工前的锡青铜具有相当好的适用性，可以清晰地显现锡青铜的晶粒形貌和组织特征。但是对于冷变形加工后的锡青铜，这种金相腐蚀剂的腐蚀能力过强，经常造成试样表面腐蚀过度，只能观察到大量树枝晶形貌，而无法清晰地分辨晶粒大小和形状，这会严重影响金相组织评判的准确性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种变形锡青铜的金相腐蚀剂及其晶粒显示方法，可用于冷变形加工后锡青铜晶粒的清晰显示，且腐蚀方法简单易操作。

本发明的技术方案是：本发明所述的一种变形锡青铜的金相腐蚀剂，所述金相腐蚀剂由下述组分组成：浓硝酸、冰醋酸及无水乙醇；上述组分的体积百分比是：浓硝酸18～24％、冰醋酸46～52％，其余为无水乙醇。

进一步的，所述浓硝酸的浓度为65.0％～69.0％，所述冰醋酸的浓度≥99.5％。

进一步的，一种变形锡青铜的金相腐蚀剂的晶粒显示方法，具体的操作步骤如下：

步骤(1)、预备金相腐蚀剂，制取变形锡青铜并切取其试样；

步骤(2)、将切取的变形锡青铜试样置于金相预磨机上进行打磨；

步骤(3)、将打磨完成的变形锡青铜试样置于金相抛光机上进行抛光；

步骤(4)、将抛光完成的变形锡青铜试样用使用水和无水乙醇冲净并吹干；

步骤(5)、采用预备的金相腐蚀剂对步骤(4)中进行冲净并吹干的变形锡青铜试样进行腐蚀；

步骤(6)、在金相显微镜下观察经过腐蚀的变形锡青铜试样的显微组织并拍照记录。

进一步的，在步骤(1)中，所述变形锡青铜的制备过程是：将锡青铜经过轧制、拉拔、冲压及挤压的冷变形加工后制得变形锡青铜；

在制得的变形锡青铜上切取尺寸为10mm×10mm的试样。

进一步的，在步骤(2)中，将切取的变形锡青铜试样置于金相预磨机上进行打磨的打磨过程中，其方式是：依次使用80目、400目、800目、1500目的砂纸对变形锡青铜试样置于金相预磨机上进行打磨，直至变形锡青铜试样表面光滑平整且划痕方向一致为止。

进一步的，在步骤(3)中，将打磨完成的变形锡青铜试样置于金相抛光机上进行抛光的抛光过程中，选择粒度值为1.5～2.5μm的金刚石抛光剂，抛光机转速控制为400～600rpm。

进一步的，步骤(5)中，在采用预备的金相腐蚀剂对变形锡青铜试样进行腐蚀的具体过程是：用胶头滴管取0.5mL的金相腐蚀剂，滴于变形锡青铜试样的表面，静置10～20s后洗净并冲干。

本发明的有益效果是：本发明的特点是：1、相比传统腐蚀剂，本发明的金相腐蚀剂对变形锡青铜的晶粒腐蚀效果更好，在显现晶粒内部组织形貌的同时，还能够清晰地显现晶界，有利于生产或科研中观察和分析冷变形加工对晶粒大小和形状的影响；2、相比传统腐蚀方法，本发明所用的晶粒显示方法可以在腐蚀过程中更直观地观察到试样表面发生的宏观变化，有助于控制腐蚀时间，从而避免过度腐蚀，同时还可以避免脱脂棉在试样表面擦拭造成的拖拽痕迹。

附图说明

图1是本发明的操作流程图；

图2是本发明实例1中变形锡青铜的金相组织示意图；

图3是本发明实例2中变形锡青铜的金相组织示意图；

图4是对比例1变形锡青铜的金相组织示意图；

图5是对比例2变形锡青铜的金相组织示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图所述，本发明提供了一种变形锡青铜的金相腐蚀剂，所述金相腐蚀剂由以下组分按体积百分比配制而成：18～24％浓硝酸，46～52％冰醋酸，其余为无水乙醇。

进一步的，所述浓硝酸的浓度为65.0％～69.0％，所述冰醋酸的浓度≥99.5％。

进一步的，一种变形锡青铜的金相腐蚀剂的晶粒显示方法，其具体制备步骤如下：

步骤(1)、预备金相腐蚀剂，制取变形锡青铜并切取其试样；

步骤(2)、将步骤(1)中制取的变形锡青铜试样置于金相预磨机上进行打磨；

步骤(3)、将打磨完成的变形锡青铜试样置于金相抛光机上进行抛光；

步骤(4)、将抛光完成的变形锡青铜试样先后用水和无水乙醇冲净并吹干；

步骤(5)、采用预备的金相腐蚀剂对变形锡青铜试样进行腐蚀；

步骤(6)、在金相显微镜下观察变形锡青铜试样的显微组织并拍照记录。

进一步地，在步骤(1)中，所述变形锡青铜的制备过程是：将锡青铜经过轧制、拉拔、冲压、挤压等冷变形加工后制得变形锡青铜；其内部晶粒相应地被拉长或压扁；

在制得的变形锡青铜上切取尺寸为10mm×10mm的试样。

进一步地，在步骤(2)中，所述的打磨过程中，依次使用80目、400目、800目、1500目的砂纸进行打磨，直至试样表面光滑平整且划痕方向一致为止。

进一步地，在步骤(3)中，将打磨完成的变形锡青铜试样置于金相抛光机上进行抛光的抛光过程中，选择粒度值为1.5～2.5μm的金刚石抛光剂，抛光机转速控制为400～600rpm。

进一步地，步骤(5)中，在采用预备的金相腐蚀剂对变形锡青铜试样进行腐蚀的具体过程是：用胶头滴管取0.5mL的金相腐蚀剂，滴于变形锡青铜试样的表面，静置10～20s后洗净并冲干。

实施例1：

步骤(1)、通过轧辊，将牌号为SCu5210，初始厚度为1mm的锡青铜板轧制成厚度为0.8mm的锡青铜板，轧制变形量为20％；

步骤(2)、在上述20％轧制变形量的锡青铜板上切取10mm×10mm的试样；

步骤(3)、将上述切取的试样在金相预磨机上依次使用80目、400目、800目、1500目的砂纸进行打磨，直至试样表面光滑平整且划痕方向一致为止；

步骤(4)、将1.5μm的金刚石抛光剂喷洒于黑丝绒布上，控制抛光机转速为500rpm，将上述打磨完成的试样进行抛光；

步骤(5)、将抛光完成的先后用水和无水乙醇冲净并吹干；

步骤(6)、用胶头滴管取0.5mL所述金相腐蚀剂，滴于试样表面，静置12s后洗净并冲干；

步骤(7)、在金相显微镜下观察试样的显微组织并拍照记录，本实施例的金相组织示意图如图2所示。

实施例2

步骤(1)、通过轧辊，将牌号为SCu5210，初始厚度为1mm的锡青铜板轧制成厚度为0.6mm的锡青铜板，轧制变形量为40％；

步骤(2)、在上述40％轧制变形量的锡青铜板上切取10mm×10mm的试样；

步骤(3)、将上述切取的试样在金相预磨机上依次使用80目、400目、800目、1500目的砂纸进行打磨，直至试样表面光滑平整且划痕方向一致为止；

步骤(4)、将1.5μm的金刚石抛光剂喷洒于黑丝绒布上，控制抛光机转速为500rpm，将上述打磨完成的试样进行抛光；

步骤(5)、将抛光完成的先后用水和无水乙醇冲净并吹干；

步骤(6)、用胶头滴管取0.5mL所述金相腐蚀剂，滴于试样表面，静置18s后洗净并冲干；

步骤(7)、在金相显微镜下观察试样的显微组织并拍照记录，本实施例的金相组织示意图如图3所示。

对比例1：

步骤(1)、通过轧辊，将牌号为SCu5210，初始厚度为1mm的锡青铜板轧制成厚度为0.8mm的锡青铜板，轧制变形量为20％；

步骤(2)、在上述20％轧制变形量的锡青铜板上切取10mm×10mm的试样；

步骤(3)、将上述切取的试样在金相预磨机上依次使用80目、400目、800目、1500目的砂纸进行打磨，直至试样表面光滑平整且划痕方向一致为止；

步骤(4)、将1.5μm的金刚石抛光剂喷洒于黑丝绒布上，控制抛光机转速为500rpm，将上述打磨完成的试样进行抛光；

步骤(5)、将抛光完成的先后用水和无水乙醇冲净并吹干；

步骤(6)、用胶头滴管取0.5mL所述金相腐蚀剂，滴于试样表面，静置12s后洗净并冲干；

步骤(7)、在金相显微镜下观察试样的显微组织并拍照记录，本实施例的金相组织示意图如图4所示。

对比例2：

步骤(1)、通过轧辊，将牌号为SCu5210，初始厚度为1mm的锡青铜板轧制成厚度为0.6mm的锡青铜板，轧制变形量为40％；

步骤(2)、在上述40％轧制变形量的锡青铜板上切取10mm×10mm的试样；

步骤(3)、将上述切取的试样在金相预磨机上依次使用80目、400目、800目、1500目的砂纸进行打磨，直至试样表面光滑平整且划痕方向一致为止；

步骤(4)、将1.5μm的金刚石抛光剂喷洒于黑丝绒布上，控制抛光机转速为500rpm，将上述打磨完成的试样进行抛光；

步骤(5)、将抛光完成的先后用水和无水乙醇冲净并吹干；

步骤(6)、用胶头滴管取0.5mL所述金相腐蚀剂，滴于试样表面，静置18s后洗净并冲干；

步骤(7)、在金相显微镜下观察试样的显微组织并拍照记录，本实施例的金相组织示意图如图5所示；

通过对比以上实例，可以发现，本发明所用的金相腐蚀剂能够清晰地显现出变形锡青铜的晶粒边界，同时也能清楚地观察到晶粒内部的树枝晶形貌，有利于生产或科研实践中对变形锡青铜显微组织的调控。

最后，应当理解的是，本发明中所述实施例仅用以说明本发明实施例的原则；其他的变形也可能属于本发明的范围；因此，作为示例而非限制，本发明实施例的替代配置可视为与本发明的教导一致；相应地，本发明的实施例不限于本发明明确介绍和描述的实施例。