一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法技术

本发明专利技术提供一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，包括预腐蚀和着色，其中，预腐蚀包括酸蚀处理步骤，所述酸蚀处理为将酸蚀溶液加热到55-65℃，将溶液滴在试件表面50s-60s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，所述酸蚀溶液为含有Cl-0.3-0.5mol/L；H+1.4-1.8mol/L；PO43-0.3-0.5mol/L的水溶液；所述着色为将预腐蚀处理后的试件完全浸入Weck试剂中轻轻晃动5-10s，待表面着色后用大量去离子水冲洗，热风吹干。该方法试样制备的成功率高、可重复性高且成本低，采用该方法处理的变形铝合金焊接接头彩色金相具有衬度显示高、晶界清晰、测试结果准确度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料镀覆
，尤其是涉及一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法。
技术介绍
目前检测材料微观组织的手段和方法很多，如电子扫描电镜、电子透视电镜、电子探针、X射线探伤以及高倍金相显微镜等，都可用来检测材料的微观组织，只是每种设备及使用方法对检测参数各有侧重。用高倍金相显微镜来观测铝合金的微观组织尤其是变质效果是非常普遍而有效的，工程技术人员通过对高倍成像进行观察、分析可以预测和判断金属的性能，并分析各种失效和破坏的原因，这个检测分析的过程通常称为金相分析。彩色金相技术是金相分析技术中的一种，其主要是利用化学或者物理的方法，在金属表面形成一层薄厚不等的干涉膜，在光的干涉效应下，不同厚度的干涉膜反射的波长不同，呈现出各自相干波长的补色，从而使金属的不同部位显示出不同的颜色；对于彩色金相分析来说，最重要的工作是制备彩色金相试样，若试样制备不当则可能出现假象，从而得出错误的结论，因此制备彩色金相试样的质量对试样的检测和性能判定起着至关重要的作用。铝合金具密度低，强度高，具有良好的成形性和焊接性已被广泛应用于航空、高速列车及汽车等领域，其在工业的广泛使用仅次于钢。铝合金相对较软，金相制备难度大。由于变形铝合金焊接接头处焊件和焊丝的成分不同，变形铝合金焊件，也称为母材，多为轧制态，是通过冲压、弯曲、轧、挤压等工艺使其组织、形状发生变化的铝合金。焊缝为铸态的铝合金。由于变形铝合金焊接接头处母材与焊缝的成分不同，所以母材与焊缝对侵蚀溶液的抗腐蚀能力也不同。采用现有技术的预腐蚀方法处理变形铝合金焊接接头，会出现母材和焊缝腐蚀不均匀的问题，所制备出来的彩色金相照片不清晰，导致分析测试结果不准确。专利CN103471897A公开了一种铝合金彩色金相着色方法，包括以下步骤：(1)预浸蚀：将抛光后的铝合金金相试样浸入浸蚀液中1-10分钟，浸蚀完成后用流水冲洗，乙醇清洗，再吹干；浸蚀液为将氯化钾或氯化钠溶于磷酸得到的溶液，或浸蚀液为磷酸、硝酸和水配制的溶液；(2)着色。该方法步骤简单，着色效果好，可获得清晰的晶粒组织，即使不采用偏振光和敏感色调观察也能获得清晰的微观组织。但是采用该方法处理获得的变形铝合金试样焊接接头熔合区的彩色金相焊缝腐蚀严重，所制备出来的照片中看不出熔化区部分的晶粒组织。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，该方法试样制备的成功率高、可重复性高且成本低，采用该方法处理的变形铝合金焊接接头彩色金相具有衬度显示高、晶界清晰、测试结果准确度高的优点。本专利技术的技术方案是：一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，包括预腐蚀和着色，其中，所述预腐蚀包括酸蚀处理步骤，所述酸蚀处理为将酸蚀溶液加热到55-65℃，将溶液滴在试件表面50s-60s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，所述酸蚀溶液为含有Cl-0.3-0.5mol/L；H+1.4-1.8mol/L；PO43-0.3-0.5mol/L的水溶液；所述着色为将预腐蚀处理后的试件完全浸入Weck试剂中轻轻晃动5-10s，待表面着色后用大量去离子水冲洗，热风吹干。因为焊件和焊丝的成分不同；焊件多为轧制态，焊缝为铸态导致对酸的抗腐蚀能力不同，变形铝6系和7系的抗腐蚀能力明显的比焊缝的强。本专利技术采用酸性较小的酸蚀溶液对试件进行酸蚀处理。母材和焊缝腐蚀同时出现清晰晶界停留的时间短，酸蚀过程掌握难度加大。经过大量实验，本专利技术研究人员发现采用酸性较小的酸蚀溶液预腐蚀试件时，将酸蚀处理温度控制在55-65℃时，母材和焊缝在一段时间里可以同步出现较好的腐蚀结果。在酸蚀处理过程中如果酸蚀时间短，晶粒的轮廓不清晰，如果酸蚀时间过长则晶界被强烈腐蚀，出现许多的腐蚀小坑，本专利技术将酸蚀时间控制在50s-60s，能够获得母材和焊缝的晶粒都清晰的彩色金相。在Weck试剂中浸入着色时，轻微的晃动几下试件，这样有利于迅速着色，并着色均匀，母材和焊缝的晶粒组织结构都能够很好的呈现。如果不晃动，着色效果差，且需要的着色时间成倍增加。所述预腐蚀还包括碱蚀处理步骤，所述碱蚀处理为将酸蚀处理后的试件浸入到碱蚀溶液中50-120s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，所述碱蚀溶液为含有OH-0.1-0.5mol/L的水溶液。本专利技术申请人在研究中意外的发现，将酸蚀处理后的试件再进行碱蚀处理，能够将晶界间的金属更进一步的腐蚀，获得试件晶界界面更加清晰，且试件的着色效果更好。采用碱蚀处理能够将母材和焊缝更进一步的均匀腐蚀，避免造成焊缝局部侵蚀的现象。所述酸蚀处理为将酸蚀溶液水浴加热到65℃，将溶液滴在试件表面60s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干。所述碱蚀处理为将碱蚀溶液加热到40-60℃，将酸蚀处理后的试件浸入到碱蚀溶液中50-120s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干。所述碱蚀处理为将碱蚀溶液加热到50℃，将酸蚀处理后的试件浸入到碱蚀溶液中超声震荡60-100s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，超声频率为15～40kHz。将试件浸入碱蚀溶液中超声，具有空化腐蚀作用，超声波在碱蚀溶液中产生大量的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成及声场，而在正压区迅速破裂，这种微小气泡的形成、生长及迅速爆裂的过程被称为空化现象。在空化现象发生时，微小气泡从产生、生长及迅速爆裂的瞬间形成超过1000个大气压的瞬间高压，连续不断的瞬间高压就像一连串的小炸弹，不断对较容易被腐蚀的铝合金晶界金属轰击，使铝合金晶界金属迅速剥离，使铝合金的晶界界面更加清晰。同时，在碱性溶液中，空化作用还能够使铝合金焊接接头母材和焊缝处的晶界和晶体结构都发生扭曲、畸变，出现化学不稳定性，使晶界和晶体间更容易发生电偶腐蚀，加剧试件的电化学腐蚀。超声空化作用能够使焊缝和母材在较低浓度的碱性溶液中获得同样的腐蚀效果。所述酸蚀溶液为含有Cl-0.39-0.46mol/L；H+1.43-1.79mol/L；PO43-0.35-0.47mol/L的水溶液；优选所述酸蚀溶液为含有Cl-0.40-0.44mol/L；H+1.50-1.73mol/L；PO43-0.38-0.45mol/L的水溶液，更优选所述酸蚀溶液为含有Na+或K+0.05mol/L；Cl-0.43mol/L；H+1.64mol/L；PO43-0.42mol/L的水溶液。所述碱蚀溶液为含有OH-0.1-0.3mol/L的水溶液，优选所述碱蚀溶液为含有OH-0.12-0.28mol/L的水溶液，更优选所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，包括预腐蚀和着色，其特征在于：所述预腐蚀包括酸蚀处理步骤，所述酸蚀处理为将酸蚀溶液加热到55‑65℃，将溶液滴在试件表面50s‑60s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，所述酸蚀溶液为含有Cl‑0.3‑0.5mol/L；H+1.4‑1.8mol/L；PO43‑0.3‑0.5mol/L的水溶液；所述着色为将预腐蚀处理后的试件完全浸入Weck试剂中轻轻晃动5‑10s，待表面着色后用大量去离子水冲洗，热风吹干。

【技术特征摘要】
1.一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，包括预腐蚀和着色，其特征在于：
所述预腐蚀包括酸蚀处理步骤，所述酸蚀处理为将酸蚀溶液加热到55-65℃，将溶液滴
在试件表面50s-60s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，所述酸蚀溶液为含有Cl-0.3-0.5
mol/L；H+1.4-1.8mol/L；PO43-0.3-0.5mol/L的水溶液；
所述着色为将预腐蚀处理后的试件完全浸入Weck试剂中轻轻晃动5-10s，待表面着色
后用大量去离子水冲洗，热风吹干。
2.根据权利要求1所述的一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，其特征在于：
所述预腐蚀还包括碱蚀处理步骤，所述碱蚀处理为将酸蚀处理后的试件浸入到碱蚀溶液
中50-120s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，所述碱蚀溶液为含有OH-0.1-0.5mol/L
的水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，其特征在于：
所述酸蚀处理为将酸蚀溶液水浴加热到65℃，将溶液滴在试件表面60s后，用大量去离
子水冲洗，热风吹干。
4.根据权利要求2所述的一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，其特征在于：
所述碱蚀处理为将碱蚀溶液加热到40-60℃，将酸蚀处理后的试件浸入到碱蚀溶液中
50-120s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干。
5.根据权利要求4所述的一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，其特征在于：
所述碱蚀处理为将碱蚀溶液加热到50℃，将酸蚀处理后的试件浸入到碱蚀溶液中超声震
荡60-100s后，用大量去离子水冲洗，热风吹干，超声频率为15～40kHz。
6.根据权利要求1所述的一种变形铝合金焊接接头彩色金相着色方法，其特征在于：
所述酸蚀溶液为含有Cl-0.39-0.46mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：路浩，邢立伟，韩德成，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37