一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂及其应用的制作方法

1.本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂及其应用。


背景技术：

2.调质态碳素钢金相腐蚀方法一般使用4％硝酸酒精溶液，腐蚀2-4s。对于带有镀锌层调质态碳素钢，使用传统4％硝酸酒精溶液腐蚀时,如果是时间还设定为2-4s会出现“白边现象”，即镀层附近金相组织颜色较浅，极易误判为脱碳。造成这种现象的原因是镀锌层对其附近碳素钢基体材料进行了电化学保护,硝酸先腐蚀镀锌层，基体材料被保护使其不易被腐蚀。传统解决这种现象的方法是增加腐蚀时间，增加腐蚀时间极易造成心部组织过腐蚀，甚至整个抛光面全部过腐蚀。抛光面过腐蚀试样只能重新磨抛，这将极大地延长金相试样制备的时间，同时也增加了试验员的劳动强度。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂及其应用，以解决带镀锌层碳素钢金相腐蚀镀层附近腐蚀过浅易误判为脱碳和延长腐蚀时间导致过腐蚀的问题。
4.本发明实施例提供了一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂，所述腐蚀剂包括腐蚀剂a和腐蚀剂b；
5.所述腐蚀剂a包括高氯化铁、硼酸和第一溶剂，其中，每100ml第一溶剂溶解高氯化铁3-5g，每100ml第一溶剂溶解硼酸0.5g；
6.所述腐蚀剂b包括硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂，硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂的体积比为2-8：1-5：100。
7.可选的，所述第一溶剂为水；所述硝酸溶液的质量分数为60％-70％；所述盐酸溶液的质量分数为30％-40％；所述第二溶剂为无水酒精。
8.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂的应用，所述应用包括将所述腐蚀剂应用于制备调质态镀锌碳素钢的金相试样；
9.所述腐蚀剂包括腐蚀剂a和腐蚀剂b；
10.所述腐蚀剂a包括高氯化铁、硼酸和第一溶剂，其中，每100ml第一溶剂溶解高氯化铁3-5g，每100ml第一溶剂溶解硼酸0.5g；
11.所述腐蚀剂b包括硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂，硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂的体积比为2-8：1-5：100。
12.可选的，所述调质态镀锌碳素钢的金相组织为回火索氏体或回火屈氏体。
13.可选的，所述调质态镀锌碳素钢的镀锌层厚度为10μm-35μm。
14.可选的，所述调质态镀锌碳素钢的基材成分以质量计包括：c：0.15％-0.55％，si≤1％，mn：1.0％-2.0％，p≤0.05％，s≤0.05％，cr：0.2％-2.5％，ni：0.1％-4.5％，mo：0.2％-0.6％，n≤0.6％，cu≤0.3％，w≤1.5％，v≤0.5％，其余为fe及其他无法避免的杂质
元素。
15.可选的，所述制备调质态镀锌碳素钢的金相试样，具体包括：
16.得到腐蚀剂a和腐蚀剂b；
17.将试样进行粗磨、精磨和抛光，后进行第一冲洗和干燥，得到带抛光面的试样；
18.将带抛光面的所述试样的抛光面置于所述腐蚀剂a中，后将带抛光面的所述试样的抛光面置于所述腐蚀剂b中，后进行第二冲洗和干燥，得到金相试样。
19.可选的，所述将带抛光面的所述试样的抛光面置于所述腐蚀剂a中的时间为1s-2s。
20.可选的，所述将带抛光面的所述试样的抛光面置于所述腐蚀剂b中的时间为2s-3s。
21.可选的，所述第一冲洗的冲洗液包括无水酒精；所述第二冲洗的冲洗液包括水和冲洗剂，所述冲洗剂为无水酒精或丙酮。
22.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
23.本发明实施例提供的调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂，所述腐蚀剂包括腐蚀剂a和腐蚀剂b；所述腐蚀剂a包括高氯化铁、硼酸和第一溶剂，其中，每100ml第一溶剂溶解高氯化铁3-5g，每100ml第一溶剂溶解硼酸0.5g；所述腐蚀剂b包括硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂，硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂的体积比为2-8：1-5：100；采用两种腐蚀剂先后腐蚀试样，腐蚀剂a，高氯化铁作为强腐蚀剂，与金相磨面边缘的镀锌层发生置换反应，使zn单质变成zn
2
，而对碳素钢基体没有腐蚀效果。镀锌层被置换成fe单质，fe单质与合金基体电化学电位基本一致。再使用腐蚀剂b，腐蚀剂b中硝酸作为强腐蚀剂，将会与基体和置换出的fe单质发生化学反应，这种化学反应与无镀层碳素钢和腐蚀剂b发生的化学反应一致。这样就达到了排除镀层对金相腐蚀的影响。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
26.图1是本发明实施例提供的金相试样制备方法的流程图；
27.图2是本发明实施例1提供的金相试样的显微组织图1；
28.图3是本发明实施例1提供的金相试样的显微组织图2；
29.图4是本发明对比例1提供的金相试样的显微组织图1；
30.图5是本发明对比例1提供的金相试样的显微组织图2；
31.图6是本发明对比例2提供的金相试样的显微组织图1；
32.图7是本发明对比例2提供的金相试样的显微组织图2。
具体实施方式
33.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
34.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
35.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
36.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
37.根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂，其特征在于，所述腐蚀剂包括腐蚀剂a和腐蚀剂b；
38.所述腐蚀剂a包括高氯化铁、硼酸和第一溶剂，其中，每100ml第一溶剂溶解高氯化铁3-5g，每100ml第一溶剂溶解硼酸0.5g；
39.所述腐蚀剂b包括硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂，硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂的体积比为2-8：1-5：100。
40.作为一种可选的实施方式，所述第一溶剂为水；所述硝酸溶液的质量分数为60％-70％；所述盐酸溶液的质量分数为30％-40％；所述第二溶剂为无水酒精。
41.根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂的应用，其特征在于，所述应用包括将所述腐蚀剂应用于制备调质态镀锌碳素钢的金相试样；
42.所述腐蚀剂包括腐蚀剂a和腐蚀剂b；
43.所述腐蚀剂a包括高氯化铁、硼酸和第一溶剂，其中，每100ml第一溶剂溶解高氯化铁3-5g，每100ml第一溶剂溶解硼酸0.5g；
44.所述腐蚀剂b包括硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂，硝酸溶液、盐酸溶液和第二溶剂的体积比为2-8：1-5：100。
45.具体的，调质态镀锌碳素钢的金相组织为回火索氏体或回火屈氏体；调质态镀锌碳素钢的镀锌层厚度为10μm-35μm；调质态镀锌碳素钢的基材成分以质量计包括：c：0.15％-0.55％，si≤1％，mn：1.0％-2.0％，p≤0.05％，s≤0.05％，cr：0.2％-2.5％，ni：0.1％-4.5％，mo：0.2％-0.6％，n≤0.6％，cu≤0.3％，w≤1.5％，v≤0.5％，其余为fe及其他无法避免的杂质元素。
46.实际操作时，包括如下步骤：
47.1.腐蚀剂的配制
48.1)腐蚀剂a：依次加入3-5g高氯化铁固体、0.5g硼酸、100ml蒸馏水，搅拌均匀，待所有固体全部溶解后静置30分钟后使用。
49.2)腐蚀剂b：依次加入2-8ml65％硝酸溶液、1-5ml34％盐酸溶液、100ml蒸馏水，搅拌均匀，静置20分钟后使用。
50.3)以上两种腐蚀剂各组分可以等比例扩大或缩小。
51.2.金相试样制备
52.采用常规金相制备方法机械粗磨，精磨和抛光或电解抛光试样，直到试样表面无
划痕、凹坑、污点等缺陷，使用无水酒精冲洗并吹干抛光面，待用。
53.3.金相腐蚀
54.1)使用腐蚀剂a：按照高氯化铁g:硼酸g:蒸馏水ml＝3-5:1:100配制腐蚀液后静置30分钟，将使用无水酒精冲洗并吹干后的试样磨面放入腐蚀液中1-2秒，迅速拿出。
55.2)使用腐蚀剂b：将刚从腐蚀液a中拿出的试验立刻放入腐蚀剂b中，腐蚀2s-3s，迅速拿出，使用大量蒸馏水冲洗腐蚀面，然后使用无水酒精或丙酮冲洗腐蚀面并吹干。
56.3)腐蚀后使用光学金相显微镜进行观察。
57.下面将结合实施例、对照例及实验数据对本技术的调质态镀锌碳素钢金相腐蚀剂及其应用进行详细说明。
58.实施例1
59.一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀方法，包括如下步骤：
60.1.腐蚀剂的配制
61.1)腐蚀剂a：依次加入3.5g高氯化铁固体、0.5g硼酸、100ml蒸馏水，搅拌均匀，待所有固体全部溶解后静置30分钟后使用。
62.2)腐蚀剂b：依次加入7ml65％硝酸溶液、2.5ml34％盐酸溶液、100ml蒸馏水，搅拌均匀，静置20分钟后使用。
63.3)以上两种腐蚀剂各组分可以等比例扩大或缩小。
64.2.金相试样制备
65.采用常规金相制备方法对调质态镀锌碳素钢牌号为20mn，镀锌层厚度为15μm，机械粗磨，精磨和抛光或电解抛光试样，直到试样表面无划痕、凹坑、污点等缺陷，使用无水酒精冲洗并吹干抛光面，待用。
66.3.金相腐蚀
67.1)使用腐蚀剂a：按照高氯化铁g:硼酸g:蒸馏水ml＝5:1:100配制腐蚀液后静置30分钟，将使用无水酒精冲洗并吹干后的调质态镀锌碳素钢试样磨面放入腐蚀液中2秒，迅速拿出。
68.2)使用腐蚀剂b：将刚从腐蚀液a中拿出的调质态镀锌碳素钢试样立刻放入腐蚀剂b中，腐蚀2秒，迅速拿出，使用大量蒸馏水冲洗腐蚀面，然后使用无水酒精或丙酮冲洗腐蚀面并吹干。
69.3)腐蚀后使用光学金相显微镜进行观察。
70.对比例1
71.一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀方法，包括如下步骤：
72.1.腐蚀剂：4％硝酸酒精溶液
73.2.金相试样制备
74.采用常规金相制备方法对调质态镀锌碳素钢牌号为20mn，镀锌层厚度为15μm，机械粗磨，精磨和抛光或电解抛光试样，直到试样表面无划痕、凹坑、污点等缺陷，使用无水酒精冲洗并吹干抛光面，待用。
75.3.金相腐蚀
76.将制备好的调质态镀锌碳素钢试样放入4％硝酸酒精溶液中，腐蚀3s，迅速拿出，使用大量蒸馏水冲洗腐蚀面，然后使用无水酒精或丙酮冲洗腐蚀面并吹干。腐蚀后使用光
学金相显微镜进行观察。
77.对比例2
78.一种调质态镀锌碳素钢金相腐蚀方法，包括如下步骤：
79.1.腐蚀剂：4％硝酸酒精溶液
80.2.金相试样制备
81.采用常规金相制备方法对调质态镀锌碳素钢牌号为20mn，镀锌层厚度为15μm，机械粗磨，精磨和抛光或电解抛光试样，直到试样表面无划痕、凹坑、污点等缺陷，使用无水酒精冲洗并吹干抛光面，待用。
82.3.金相腐蚀
83.将制备好的调质态镀锌碳素钢试样放入4％硝酸酒精溶液中，腐蚀10s，迅速拿出，使用大量蒸馏水冲洗腐蚀面，然后使用无水酒精或丙酮冲洗腐蚀面并吹干。腐蚀后使用光学金相显微镜进行观察。
84.附图2-7的详细说明：
85.如图2和图3所示，为实施例1实施中的调质态镀锌碳素钢的显微组织。由图可见，镀层边缘和基体心部组织腐蚀程度基本一致；
86.如图4和图5所示，为对比例1实施中的调质态镀锌碳素钢的显微组织。由图可见，镀层边缘腐蚀明显较浅，出现泛白现象，根据标准gb/t 224-1008钢的脱碳层深测定法易判断为脱碳。心部为回火索氏体。
87.如图6和图7所示，为对比例1实施中的调质态镀锌碳素钢的显微组织。由图可见，整体已过腐蚀无法判断基体组织。
88.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
89.(1)本发明实施例提供的腐蚀剂配制方法简单，腐蚀效率高，能排除镀锌层对其附近基体腐蚀的影响，消除了镀层附近脱碳假象，避免了长时间腐蚀易出现过腐蚀的现象；
90.(2)本发明实施例提供的腐蚀剂采用两种腐蚀剂先后腐蚀试样，腐蚀剂a，高氯化铁作为强腐蚀剂，与金相磨面边缘的镀锌层发生置换反应，使zn单质变成zn
2
，而对碳素钢基体没有腐蚀效果。镀锌层被置换成fe单质，fe单质与合金基体电化学电位基本一致。再使用腐蚀剂b，腐蚀剂b中硝酸作为强腐蚀剂，将会与基体和置换出的fe单质发生化学反应，这种化学反应与无镀层碳素钢和腐蚀剂b发生的化学反应一致。这样就达到了排除镀层对金相腐蚀的影响。
91.最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
92.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
93.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。