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金相制备常用侵蚀剂的作用

发布时间:2019-01-08 19:03:41  所属类别:金相检验

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硫酸

室温下,硫酸溶液对金属氧化物的溶解能力较弱,提高溶液浓度,也不能显著提高硫酸的浸蚀能力,且其浓度达到40%以上时,对氧化皮几乎不溶解。因此,硫酸浸蚀液的浓度,钢铁件一般控制在10%~20%(体积比),最适宜浓度为25%(重量)。提高温度,可以大大提高硫酸溶液的浸蚀能力,因其不易挥发,宜于加热操作,热硫酸对钢铁基体浸蚀能力较强,对氧化皮有较大地剥落作用,但温度也不能过高,过高时容易腐蚀钢铁基体,并引起基体氢脆,故一般加热到50~60℃,不宜超过75℃,而且还要加入适当的缓蚀剂。

浸蚀过程中累积的铁盐能显著降低硫酸溶液的浸蚀能力,减缓浸蚀速度并使浸蚀后的零件表面残渣增加,质量降低,因此,硫酸溶液中的铁含量一般不应大于60g/L,当铁含量超过80g/L、硫酸亚铁超过215g/L时,应更换浸蚀液。

硫酸溶液广泛用于钢铁、铜和黄铜零件的浸蚀。浓硫酸与硝酸混合使用,可以提高光泽浸蚀的质量,并能减缓硝酸对铜、铁基体的腐蚀速度。硫酸与铬酸及重铬酸盐一起使用,可作为铝制品的去氧剂和去挂灰剂。硫酸与氢氟酸、硝酸或二者之一混合,可用于不锈钢去除氧化皮。硫酸阳极浸蚀是钢铁去除氧化皮和挂灰的有效方法。

盐酸

常温下,盐酸对金属氧化物具有较强的化学溶解作用,能有效地浸蚀多种金属。但在室温下对钢铁基体的溶解却比较缓慢,因此,使用盐酸浸蚀钢铁零件不易发生过腐蚀和氢脆现象,浸蚀后的零件表面残渣也较少,质量较高。盐酸的去锈能力几乎与浓度成正比,但如果浓度高达20%以上时,基体的溶解速度比氧化物的溶解速度要大得多,因此,生产上很少使用浓盐酸,其适宜浓度一般在20%~80%(体积比)的范围内。在浓度、温度相同时,盐酸的浸蚀速度比硫酸快1.5~2倍。 

盐酸挥发性较大(尤其是加热时),容易腐蚀设备,污染环境,故多数为室温下进行操作,个别部门也采用浓盐酸和适当加温。

硝酸

硝酸是一种氧化型强酸,为多种光亮浸蚀液的重要组成成分。低碳钢在30%的硝酸中,溶解得很激烈,浸蚀后的表面洁净、均匀;中、高碳钢和低合金钢零件,在上述浓度硝酸中浸蚀后,表面残渣较多,需在碱液中进行阳极处理,方能获得均匀、洁净的表面。

硝酸与氢氟酸的混合液,广泛用来除去铅、不锈钢、镍基和铁基合金、钛、锆及某些钴基合金上的热处理氧化皮。然而纯硝酸却易使不锈钢、耐热钢等钝化。

硝酸与硫酸混合(有时加入少量盐酸),可用于铜及铜合金零件的光泽浸蚀。

硝酸挥发性强,在同金属作用时,放出大量的有害气体(氮氧化物),并释放出大量的热,硝酸对人体有很强的腐蚀性,操作时必须穿截好防护用具,硝酸槽要有冷却降温装置,酸槽和其后的水洗槽应设有抽风装置。

磷酸

磷酸是中等强度的无机酸,由于磷酸一氢盐和正磷酸盐难溶于水,因此磷酸的浸蚀能力较低,为弥补这一缺点,磷酸浸蚀溶液一般都需要加热。磷酸浸蚀的突出优点是:浸蚀后残留在零件表面的少量溶液,能转变为不溶性的磷酸盐保护膜,适用于钢铁焊接组合件喷涂漆前的除锈。2%磷酸,在温度为80℃时,用于钢铁件除锈。浓磷酸和一定比例的硝酸、硫酸、醋酸或铬酸混合,可用于铝、铜、钢铁等金属的光泽浸蚀。

氢氟酸

氢氟酸能溶解含硅的化合物,对铝、铬等金属的氧化物也具有较好的溶解能力,因此,氢氟酸常用来浸蚀铸件和不锈钢等特殊材料制件。浓度为10%左右的氢氟酸对镁和镁合金腐蚀得比较缓和,故也常用于镁制品的浸蚀。氢氟酸剧毒且挥发性强,使用时要严防氢氟酸和氟化氢气体与人体皮肤接触。浸蚀槽需有良好的通风装置,含氟废水需严格处理。

铬酐

铬酐溶液(铬酸、重铬酸)具有很强的氧化能力和钝化能力,但对金属氧化物的溶解能力较低,故一般多用于消除浸蚀残渣和浸蚀后的钝化处理。铬酐有毒,含铬废水必须进行严格处理。

硫酸氢钠

酸式盐,多用于干态浸蚀液的酸式盐,可以代替硫酸,使处理更方便。

缓蚀剂

浸蚀溶液中加入缓蚀剂,可以减少基体金属的溶解,防止基体金属产生氢脆,而且能减少化学材料的消耗。缓蚀剂能吸附在裸露金属的活性表面上,提高了析氢的超电压,从而减缓了金属的腐蚀。但是缓蚀剂一般不被金属的氧化物所吸附,因此,不影响氧化物的溶解。

某些缓蚀剂(如若丁)在金属表面上吸附得比较牢固,如果浸蚀后清洗不净,则会影响镀层的结合力或抑制磷化、氧化等化学反应,因此,浸蚀后的零件要认真清洗。缓蚀剂的种类和用量,也应经过工艺试验,慎重选用。

缓蚀剂多数是具有不同结构的含氮或含硫的有机化合物,很少用无机化合物。常用的缓蚀剂有:磺化动物蛋白、皂角浸出液、若丁(主要成分为二邻甲苯硫脲)、硫胺、硫脲、六次甲基四胺及氯化亚锡等。

缓蚀剂的发展趋向是回归天然。人们将重新从工业副产品、天然动植物或农副产品的残渣中提取有效成分,制取新型无毒高效缓蚀剂,来代替上述一些污染环境、原料来源不足、生产成本高的有机或无机化合物。

目前从天然蛋白物、明胶、鱼粉、棉饼水解物制成的缓蚀剂,对碳钢在硫酸中浸蚀具有良好的缓蚀作用。这种缓蚀剂是由分子量较小的多种α-氨基酸构成,是一种既含氨基又含羧基的缓蚀剂。上述几种天然蛋白水解物的添加浓度达到0.3%时,缓蚀率为95%左右,介质温度升高,浓度增大,其缓蚀率均有不同程度增加。

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金相检验相关问答

问:如何确定金相检验磨面?

答:检验面的选择需根据检验项目确定,对锻轧或经冷变形加工的钢材,应尽量采用从钢材心部到外表面组织具有代表性的纵向检验面。但在检验有关表面缺陷、表面层组织(如脱碳、渗碳)、折迭以及晶粒度等时一般应选择横向截面。

 

 

问:什么叫宏观金相检验

答:就是检验看金属表面组织,如表面划痕、焊接熔深等。
意义:
金属及其合金在工业、农业、交通、国防及民用等各个方面是应用最广泛的材料。合金的成分、热处理工艺、冷加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化,从而使机件的机械性能发生变化。因此用金相分析的方法来观察检验金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段,金相检验常用于原材料检验、生产过程中的质量控制、产品质量检验、失效分析等方面。

问:金相试样磨制、抛光时应注意些什么?

答:磨制金相试样时应注意磨平,非表层检查试样四角锋利部位应磨钝。砂轮打磨时应注意受力均匀、压力适度,并注意充分冷却。砂纸磨制时从粗到细,每更换一级砂纸试样转动90°角磨制,除去上道磨痕。机械抛光时要牢握试样,用力均匀,干湿适当,试样不受热,时常移动,保持抛光绒清洁。

 

 

问:写出Fe—C相图中共析、共晶、包晶反应式

答:共析反应:A≒F+Fe3C转变温度727℃ 

共晶反应:L≒A+Fe3C转变温度1148℃ 

包晶反应:L+δ≒A转变温度1495℃ 

 

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