不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀方法技术

本发明专利技术是一种不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀方法。该方法通过2～10%硝酸的酒精溶液对碳钢进行腐蚀和5～60%的铬酸溶液对不锈钢进行电解腐蚀的分别作用，可以实现在电解腐蚀不锈钢一侧的同时，对碳钢的金相组织影响极小。本发明专利技术腐蚀效果好，能够清晰的显现不锈钢/碳钢复合板的金相组织。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀剂及腐蚀方法，属于金相腐蚀

技术介绍
不锈钢/碳钢复合板是以碳钢为基板和以不锈钢为覆板经过一定方法(热轧法、冷轧法、爆炸法等)复合而成，它即具有不锈钢的耐腐蚀、耐高温性，又有碳钢的成型性、导热性、可焊性。与纯不锈钢相比，可节约铬镍等贵重金属元素70％～80％,节约成本30％～50％。目前，不锈钢复合板在石油、化工、海洋、造船、冶金等行业得到了广泛应用。从成本和节约贵重金属元素方面考虑，不锈钢/碳钢复合板将成为日后的发展趋势。好的不锈钢/碳钢复合板金相腐蚀可以得到晶界显示清晰的组织形貌、判定试样的晶粒度级别及微量的渗碳体组织鉴别，但不锈钢/碳钢复合板金相腐蚀有两大难点，一是不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，其金相组织在一般的腐蚀溶液中无法显现出来。二是碳钢耐腐蚀性较差，其金相组织因碳钢层腐蚀严重也无法显现出来。由于不锈钢/碳钢复合板界面两边的耐腐蚀性相差很大，使用常规的腐蚀方法很难将复合板界面处的金相组织显示出来。目前，不锈钢/碳钢复合板金相腐蚀常用的腐蚀剂是一定体积百分比配比的硝酸、盐酸和水，或者一定体积百分比配比的氢氟酸、硝酸和水，使用这种强酸溶液作为腐蚀剂，很容易造成碳钢一侧腐蚀过于严重。而在腐蚀方法中，可查阅的腐蚀方法是氯化铁-盐酸-水溶液，该方法采用了腐蚀性、挥发性、刺激性极强的盐酸，在使用过程中易对实验人员的健康造成伤害；另外其腐蚀效果并不理想，碳钢层容易造成过腐蚀。
技术实现思路
本专利技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种显现不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀方法。该方法腐蚀剂配方简单，无毒无刺激性气味，大大降低了对实验人员的健康伤害；腐蚀剂不易挥发，能够长期保存并反复使用；通过2～10％硝酸的酒精溶液对碳钢进行腐蚀和5～60％的铬酸溶液对不锈钢进行电解腐蚀的分别作用，可以实现在电解腐蚀不锈钢一侧的同时，对碳钢的金相组织影响极小。本专利技术腐蚀效果好，能够清晰的显现不锈钢/碳钢复合板的金相组织。本专利技术所采取的技术方案是：一种不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀方法，为以下两种方法之一任意，其中，方法一，包括以下步骤：(1)将不锈钢/碳钢复合板用水磨砂纸打磨后，再用金刚石研磨膏进行机械抛光；(2)向机械抛光后的复合板喷涂第一腐蚀剂，停留5～10s；然后用无水乙醇冲洗干净后烘干；(3)将第二腐蚀剂倒入电解腐蚀仪中作为电解液，电解腐蚀仪的阴极材料采用石墨板，将步骤(2)烘干后的复合板作为阳极，电解腐蚀直流电压3～6V，电流0.35～0.50A，两电极的距离为15～30mm，电解腐蚀时间为60～90s；(4)将步骤(3)电解腐蚀后的复合板从第二腐蚀剂中取出，用无水乙醇冲洗干净后烘干，得到不锈钢/碳钢复合板金相组织；或者，方法二，包括以下步骤：(1)将不锈钢/碳钢复合板用水磨砂纸打磨后，再用金刚石研磨膏进行机械抛光；(2)将第二腐蚀剂倒入电解腐蚀仪中作为电解液，电解腐蚀仪的阴极材料采用石墨板，将步骤(1)机械抛光后的复合板作为阳极，电解腐蚀直流电压3～6V，电流0.35～0.50A，两电极的距离为15～30mm，电解腐蚀时间为60～90s；(3)将步骤(2)电解腐蚀后的复合板从第二腐蚀剂中取出，用无水乙醇冲洗干净后烘干；(4)向步骤(3)中烘干后的复合板喷涂第一腐蚀剂，停留5～10s；然后用无水乙醇冲洗干净后烘干，得到不锈钢/碳钢复合板金相组织；其中，第一腐蚀剂为含有2～10％体积分数硝酸的酒精溶液，第二腐蚀剂为质量百分浓度为5～60％的铬酸溶液。所述的硝酸的质量百分浓度为65～98％。本专利技术的实质性特点为：现有技术中，不锈钢的腐蚀剂为一定体积百分比配比的硝酸、盐酸和水，或者是一定体积百分比配比的氢氟酸、硝酸和水。由于这种腐蚀剂为强酸溶液，在腐蚀不锈钢的同时，对碳钢的影响很大，不管是先腐蚀碳钢、还是先腐蚀不锈钢，碳钢一侧的腐蚀严重，其金相组织无法显现出来。本专利技术的不锈钢/碳钢复合板金相腐蚀方法，不管是先腐蚀碳钢，还是先腐蚀不锈钢，第二步的腐蚀对第一步的腐蚀影响极小。这种腐蚀法最关键的是不锈钢层的电解腐蚀，所采用的电解腐蚀剂是质量百分浓度为5～60％的铬酸溶液。铬酸是一种氧化性酸，其水溶液在室温下性质稳定，不挥发，无气味。在通电后，铬酸作为电化学反应过程中的氧化剂可将不锈钢表面金属予以溶解，因晶界上原子排列不规则，具有更高的自由能，所以晶界更易腐蚀。用铬酸作为电解腐蚀剂的优点是在进行电解腐蚀时碳钢层不受影响，最终可以得到很好的腐蚀效果，不锈钢/碳钢复合板界面组织清晰可见。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的腐蚀剂配方简单，无毒无刺激性气味，大大降低了对实验人员的健康伤害；腐蚀剂不易挥发，能够长期保存并反复使用；在电解腐蚀不锈钢一侧的同时，碳钢一侧的腐蚀很小，因而对碳钢的金相组织影响极小，即电解腐蚀前后在金相显微镜下观察碳钢的组织变化很小，碳钢不会产生过腐蚀；其他腐蚀方法要么碳钢一侧过腐蚀，要么不锈钢一侧欠腐蚀，结果导致不锈钢/碳钢复合板界面处的组织模糊，相对于其他腐蚀方法，本方法腐蚀效果好，能够清晰的显现不锈钢/碳钢复合板界面两侧的金相组织。附图说明图1为实施例1腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100
倍；图2为实施例2腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图3为实施例3腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图4为实施例4腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图5为实施例5腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图6为实施例6腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍。图7为实施例7腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图8为实施例8腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图9为对比例1腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图10为对比例2腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图11为对比例3腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍；图12为对比例4腐蚀得到的309S不锈钢/Q235碳钢复合板的金相组织，放大倍数为100倍。具体实施方式实施例1(1)将不锈钢/碳钢复合板试样依次经400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#、2500#、3000#的水磨砂纸打磨后，再用金刚石研磨膏进行机械抛光；(2)制备腐蚀剂1：量取质量百分浓度为65％的硝酸4ml、酒精96ml，将量取的硝酸溶液沿着容器壁缓慢地倒入盛有酒精的玻璃容器中，并用玻璃棒搅拌均匀；(3)用步骤(2)配制的腐蚀剂1对机械抛光后的试样进行喷涂，停留腐蚀时间为6s。(4)将步骤(3)腐蚀后的试样从腐蚀剂1中取出，用无水乙醇冲洗干净后烘干。(5)制备腐蚀剂2：称取三氧化铬10g、去离子水100ml，依次将去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀方法，其特征为以下两种方法之一任意，其中，方法一，包括以下步骤：（1）将不锈钢/碳钢复合板用水磨砂纸打磨后，再用金刚石研磨膏进行机械抛光；（2）向机械抛光后的复合板喷涂第一腐蚀剂，停留5～10s；然后用无水乙醇冲洗干净后烘干；（3）将第二腐蚀剂倒入电解腐蚀仪中作为电解液，电解腐蚀仪的阴极材料采用石墨板，将步骤(2)烘干后的复合板作为阳极，电解腐蚀直流电压3～6V，电流0.35～0.50A， 两电极的距离为15～30mm，电解腐蚀时间为60～90s；（4）将步骤(3)电解腐蚀后的复合板从第二腐蚀剂中取出，用无水乙醇冲洗干净后烘干，得到不锈钢/碳钢复合板金相组织；或者，方法二，包括以下步骤：（1）将不锈钢/碳钢复合板用水磨砂纸打磨后，再用金刚石研磨膏进行机械抛光；（2）将第二腐蚀剂倒入电解腐蚀仪中作为电解液，电解腐蚀仪的阴极材料采用石墨板，将步骤(1)机械抛光后的复合板作为阳极，电解腐蚀直流电压3～6V，电流0.35～0.50A， 两电极的距离为15～30mm，电解腐蚀时间为60～90s；（3）将步骤(2)电解腐蚀后的复合板从第二腐蚀剂中取出，用无水乙醇冲洗干净后烘干；（4）向步骤（3）中烘干后的复合板喷涂第一腐蚀剂，停留5～10s；然后用无水乙醇冲洗干净后烘干，得到不锈钢/碳钢复合板金相组织；其中，第一腐蚀剂为含有2～10%体积分数硝酸的酒精溶液，第二腐蚀剂为质量百分浓度为5～60%的铬酸溶液。...

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢/碳钢复合板金相组织的电解腐蚀方法，其特征为以下两种方法之一任意，其中，方法一，包括以下步骤：（1）将不锈钢/碳钢复合板用水磨砂纸打磨后，再用金刚石研磨膏进行机械抛光；（2）向机械抛光后的复合板喷涂第一腐蚀剂，停留5～10s；然后用无水乙醇冲洗干净后烘干；（3）将第二腐蚀剂倒入电解腐蚀仪中作为电解液，电解腐蚀仪的阴极材料采用石墨板，将步骤(2)烘干后的复合板作为阳极，电解腐蚀直流电压3～6V，电流0.35～0.50A， 两电极的距离为15～30mm，电解腐蚀时间为60～90s；（4）将步骤(3)电解腐蚀后的复合板从第二腐蚀剂中取出，用无水乙醇冲洗干净后烘干，得到不锈钢/碳钢复合板金相组织；或者，方法二，包括以下步骤：（1）将不锈钢/碳钢复合板用水磨砂纸打磨后...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷福星，代响林，刘宝玺，马久乐，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12