硬铝合金的侵蚀方法及技巧

硬铝合金的侵蚀方法及技巧王国红,宗　斌,刘　鹏,魏建忠(北京工业大学材料学院,北京100022)　摘　要:针对硬铝合金样品组织显示困难及第二相侵蚀脱落等问题,提出了合理选择侵蚀剂、控制侵蚀过程出现的气泡逸出、注意侵蚀结束前的表面清洁和严格掌握侵蚀时间等方法。关键词:硬铝合金;侵蚀剂;气体逸出;擦拭;侵蚀时间某种经特殊熔炼技术及随后的热处理工艺获得的铝2铜2镁系合金,需要采用光学技术及电子显微分析技术获取该合金的晶粒度大小及可能析出的第二相(金属间化合物)的类型及位置。笔者在进行金相样品的制备中获得了一些关于样品侵蚀的有益经验,即控制侵蚀过程中气体逸出的方法、侵蚀结束前在样品表面上的轻轻擦拭和侵蚀时间的累计控制方法,保证了样品制备的效果。1控制侵蚀过程中气体逸出的方法根据GB/T3246-1982铝及铝合金加工制品显微组织检验方法中提供的常用检验侵蚀剂,选择了低浓度混合酸,即,1.0%HF,1.5%HCl,2.5%HNO3和95%水的混合试剂。由于铝合金在侵蚀过程中样品与侵蚀剂之间的剧烈反应,产生了许多气泡。如果气泡不能顺利逸出而贴附于样品表面会造成观察面上许多部位侵蚀程度的不均匀,难以获得优异的观察表面。对于1min以内的短时侵蚀,可以采用适合的竹夹子夹住样品,将样品观察面倾斜着浸入侵蚀剂中,使侵蚀过程中产生的气泡在浮力的作用下,顺着倾斜的样品表面顺利逸出。对于侵蚀时间比较长的样品,可以在盛放侵蚀剂的器皿中放置一片1～2mm厚的塑料片,将样品抛光表面的一边倾斜地搭在塑料片上呈倾斜状态,这样也可以使气泡顺利逸出,尽量保持样品与塑料片之间最少的面积接触。如果是镶嵌样品,可以尽量使镶嵌材料与塑料片接触,以保证观察面的侵蚀质量。2试样侵蚀结束前的擦拭在国标中,对侵蚀后试样冲洗的要求是用沾有1∶4(HNO3∶H2O)的硝酸水溶液的棉花球轻轻擦拭侵蚀表面,除去侵蚀产物,再用流水冲洗干净。但是在实际操作过程中往往忽视样品的冲洗,造成样品表面侵蚀产物的沉积,影响显微组织的观察。笔者认为,在样品侵蚀结束前,用脱脂棉直接沾满侵蚀剂在样品表面轻轻擦拭。在擦拭操作中不能用力过大以免划伤侵蚀表面。因此在实际操作时可以使用镊子夹住吸满侵蚀剂的脱脂棉,利用其自身的重力轻轻拖过样品的表面并反复多次。上述操作方法,实际效果很好,样品侵蚀面非常干净。3累计控制侵蚀时间样品侵蚀程度的控制实际上是通过侵蚀时间来掌握的。对于一般钢铁材料,可以通过眼睛观察样品表面灰度的变化来控制侵蚀程度。但对于铝合金来讲,特别是在鉴别第二相的特殊情况下,侵蚀程度的控制必需严格采用时间控制的方法。为了提高效率,笔者采用累计的方式掌握侵蚀时间,即按侵蚀、观察、再侵蚀和再观察的方式重复进行,每次的侵蚀时间以10s或20s为单位,总的时间进行累进记录。这样,可以控制第二相不会被侵蚀脱落。图1是在累计侵蚀时间50s情况下获得的样品照片,第二相的呈现非常好,基本没有脱落,便于进一步分析和观察。图1浅蚀　500×Fig.1　lightetching通常情况下,如此的侵蚀对于晶粒大小的判定不是非常适合,因为晶界的显露不是很明显,对晶粒度的测定效果有所不利。如果仅仅是需要判定晶粒大小,可以连续长时间侵蚀5min左右,晶界的显露非常明显,黑色的粗细线勾画出晶粒清晰的轮廓(见图2),但长时间的侵蚀会造成多数晶界的粗化。在高倍下可以发现,浅蚀下所看到的第二相状况已在长时间侵蚀的条件下全部脱落,不利于第二相的观察。长时间的侵蚀造成相邻晶粒间晶界的凹陷非常宽,如同黑带状;多个晶粒交汇处的大块第二相脱落后形成更大的虚坑状,见图3。图2:长时间侵蚀　200×Fig.2longtimeetching图3长时间侵蚀　500×Fig.3longtimeetching4其它说明为了显示晶粒大小,可以选用高浓度氢氟酸水溶液,效率会更好。配置氢氟酸水溶液,可以现配现用,浓度可不必根据国标1∶1的要求,可以降低氢氟酸的浓度,这样既好控制,又可减少危险性。5结语对于铝合金金相样品的侵蚀,重视每一操作细节是获得良好观察面的保证;同时针对不同的观察目的,可以选择不同的侵蚀规范。