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铜及铜合金金相试样制备技术

铜及铜合金金相试样制备技术

    一、宏观分析
1. 试样的制备
    试样需磨平,热蚀前试样表面的油污需清洗干净。侵蚀剂为1:1硝酸水溶液,加热温度约50~70℃,时间约5分钟。观察面上如有一层黑色的氧化膜,可用稀盐酸溶液擦掉。
2.常见的缺陷
    缩孔、疏松、气孔、偏析、外来非金属和金属夹杂、铸造粗晶、冷隔。

二、微观分析
1. 试样的制备
       试样在磨光前可用锉刀将样品锉平并倒角。然后逐步经400﹟、600﹟、800﹟、1000﹟、03﹟、05﹟SiC水砂纸及金相砂纸磨平, 最理想是砂纸上涂抹汽油起润滑作用,在换用下一道砂纸时应清洁试样,可以避免将上道较粗的砂粒带到细纱纸上,同时将原来磨制的方向改变90°。
    铜和铜合金质地较软,磨光时需均匀用力,着力不可太重,切忌顺序使用两种砂纸的粒度相差太大,含使前一加工所留下粗大磨痕为表层金属流动和金属粉末填充,造成表面磨得很好的错觉,在组织显示过程中,这种缺陷会暴露出来。
    大批试样常规金相检验时,最简便的方法将砂纸代替抛光丝绒置于转速在500~600转/分的抛光机上逐道磨光。
2. 试样的抛光
        经最后一道砂纸磨过的试样,经水冲洗后即置于抛光机上进行抛光。抛光丝绒最理想。
抛光粉常用的有以下几种:
ⅰ) 氧化铝 硬度高,切削力强,对质地教硬的两相合金是一种理想的抛光磨料。
ⅱ) 氧化铬 硬度低于氧化铝其切削能力比氧化铝差,但对纯铜、单相铜合金,如铍青铜、铜钛等广泛使用。
ⅲ)氧化镁 硬于氧化铝、氧化铬,其颗粒具有尖锐磨削刀口,作铜及铜合金的精抛光用。
    软软的铜合金,常采用浸蚀抛光的方法消除干扰变形层和抛光条纹。
粗抛:氧化铬或W3~W5金刚石研磨膏
精抛:氧化镁或W0.5~W2.5金刚石研磨膏

化学抛光剂:
①50ml正磷酸+28ml冰醋酸+22ml硝酸
②3份硝酸+1份盐酸+1份磷酸+5份冰醋酸   
③10g三氯化铁+8ml盐酸+50ml酒精+50ml水

①号试剂浸蚀时间约5~9秒,若晶粒不清晰,可在③号试剂中浸蚀2~3秒,可获得清晰组织。


电解抛光剂:

①    纯铜:蒸馏水 175ml,磷酸 825ml
电压:1~1.6V ,时间:10~40分,阴极:Cu

②    α、α+β、Cu-Fe、Cu-Co:蒸馏水 600ml,磷酸 400ml

        电压:1~2V,时间:1~15分,阴极:纯铜或不锈钢

③    黄铜、青铜:蒸馏水 300ml,磷酸 700ml
电压:1.5~18V,时间:5~18分,阴极:纯铜


3. 试样的组织显示

纯铜和单相铜含金的化学浸蚀,是由于晶界处原子排列缺陷多,自由能高,因而首先溶解而成凹沟,在显微镜下即可看出晶粒,有时为了增加晶粒的对比,和退火后的双晶带,可延长浸蚀时间。

        两相和多相铜含金的化学浸蚀其作用原理不同于紫铜和单相铜合金,它主要是一个电化学腐蚀过程。

由于合金中组成相的电极电位不同,因而当浸蚀剂浸入时,就形成了一个微小的电池,具有较高负电位的一相成为微电池的阳极,而优先溶解于试剂中而成凹洼,具有较高正电位的另一相则为阴极,不受浸蚀,因而使不同的相区分开来。

  常用侵蚀剂


1.氢氧化铵 50ml+水50ml+双氧水20ml
    适用铜和富铜合金,可显示晶界,使α相发暗,β相发亮
2.FeCl3+HCl+H2O溶液
  适用紫铜、黄铜、青铜、铝青铜,使黄铜中β相变色
3.50ml 10%的铬酐水溶液,使用前加几滴盐酸
  除显露晶界处,显示含氧的夹杂物,冷变形铜的双晶黄铜中的α相呈橙黄色,β相呈
  柠檬黄色。锡青铜中α相不受浸蚀,δ相发暗
4.硝酸铁1g+水100ml
  显示纯铜的晶界
5. 过硫酸铵10g +水90ml
  显示紫铜、黄铜、铝青铜的组织
6. 铬酐1g+水100ml ,电压6V,时间3~6s,阴极 纯铝
  用于铝青铜,铍青铜
7. 85﹪磷酸400ml+水600ml ,电压 1~2V,时间1~15分,阴极 纯铜或不锈钢
  用于单相或两相黄铜、铜铁、铜钴合金

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