技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及非晶合金技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種非晶合金金相
腐蝕劑，以及一種非晶合金金相組織的觀察方法。
背景技術(shù)
[0002] 非晶合金是指
原子排列在三維空間無(wú)長(zhǎng)程有序的金屬。因其具有類(lèi)似玻璃的某些結(jié)構(gòu)特征，故又稱(chēng)金屬玻璃。1960年美國(guó)的Duwer教授等人采用熔體急冷法首先制得了Au-Si系非晶合金，四十余年來(lái)，以Fe系、Ni系、Zr系為代表的各種非晶態(tài)軟磁合金因其在許多方面具有比常規(guī)商用晶態(tài)合金更優(yōu)異的
磁性能、
力學(xué)性能，已在電力、
電子、信息等技術(shù)中應(yīng)用。
[0003] 雖然單相的大
塊非晶合金(BMG)具有優(yōu)異的斷裂強(qiáng)度，但是僅表現(xiàn)出0-2％的有限塑性流變，單軸拉伸時(shí)幾乎沒(méi)有宏觀塑性
變形就會(huì)發(fā)生災(zāi)難性失效。BMG的這種變形行為已經(jīng)限制了其作為結(jié)構(gòu)材料在工程上的應(yīng)用。為了在保持其高強(qiáng)度的同時(shí)，進(jìn)一步改善BMG的塑性和韌性，近年來(lái)在BMG中引入增強(qiáng)相方面作了大量的研究，并導(dǎo)致了一類(lèi)新
型材料——BMG基
復(fù)合材料的誕生，在迄今所開(kāi)發(fā)的BMG基復(fù)合材料中，通過(guò)內(nèi)生的方法制備出具有塑性晶體相/BMG基體兩相微觀組織的復(fù)合材料是最具發(fā)展前景的。
[0004] 常用的表征塑性晶體相/BMG基體兩相微觀組織的復(fù)合材料微觀組織特性的方法之一就是金相
顯微鏡觀察法，通過(guò)觀察金相微觀組織，分析塑性晶體相的分布與形貌，可以形象的表征復(fù)合材料微觀組織的優(yōu)劣，并為其它表征結(jié)果提供參考依據(jù)。
[0005]
現(xiàn)有技術(shù)中的大部分金相
腐蝕劑主要用于
碳鋼、
鈦合金等金屬或合金的金相組織顯示，如CN101104935中采用的一種金相腐蝕劑，其組成為氫氟 酸10-15體積％，
硝酸10-15體積％，丙
酮15-20體積％，其余為
水。這種金相腐蝕劑由于使用了腐蝕性強(qiáng)的金相腐蝕劑，容易使非晶合金中的晶體相被腐蝕而在樣品表面留下黑洞，而且會(huì)在樣品表面形成難以去除的
氧化膜，影響金相觀察，因此，不適用于非晶合金金相顯微觀察。 [0006] 中國(guó)
專(zhuān)利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)：CN101576454)提供了一種非晶合金金相腐蝕劑，其組成為硝酸1-5mol/L，
鹽酸0.5-1.5mol/L，偏重亞
硫酸鹽0.1-0.6mol/L，水余量。然而，該發(fā)明在金相試樣制備過(guò)程中需要配備專(zhuān)
門(mén)的儀器，配置
脫脂劑和除油劑進(jìn)行脫脂和除油，且腐蝕時(shí)間較長(zhǎng)，需要2-5min，制備流程較繁瑣。并且偏重亞
硫酸鹽遇酸會(huì)分解出有毒氣體SO2，會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，不適合長(zhǎng)期普遍使用。
發(fā)明內(nèi)容
[0007] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的金相腐蝕劑易于腐蝕非晶合金晶體相，在樣品表面形成氧化膜，導(dǎo)致晶體相不便于觀察或者其制備和使用工藝復(fù)雜、對(duì)環(huán)境有害的
缺陷。 [0008] 本發(fā)明提供一種非晶合金金相腐蝕劑，包括初蝕腐蝕劑和再蝕腐蝕劑，其中，所述初蝕腐蝕劑為
氫氟酸、
磷酸和
草酸的混合溶液，所述再蝕腐蝕劑為FeCl3和KCl的水溶液。 [0009] 其中，在所述的氫氟酸、磷酸和草酸的混合溶液中，氫氟酸的含量為0.12mol/L-0.45mol/L、磷酸的含量為0.15mol/L-0.74mol/L、草酸的含量為1.05mol/L-1.70mol/L，余量為水。
[0010] 其中，在所述的FeCl3和KCl的水溶液中，F(xiàn)eCl3的含量為3-15g/L，KCl的含量為35-100g/L。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種使用上述金相腐蝕的非晶合金金相組織的觀察方法，包括以下步驟：將非晶合金表面經(jīng)過(guò)粗
研磨、細(xì)研磨、
拋光，并采用金 相腐蝕劑進(jìn)行腐蝕后，放在金相顯微鏡下進(jìn)行金相觀察，其中，所述采用金相腐蝕劑進(jìn)行腐蝕的步驟包括： [0012] a、采用氫氟酸、磷酸和草酸的混合溶液對(duì)非晶合金表面進(jìn)行浸蝕； [0013] b、再采用FeCl3和KCl的水溶液對(duì)經(jīng)過(guò)a步驟處理的非晶合金表面進(jìn)行擦拭。 [0014] 優(yōu)選地，在所述腐蝕步驟后，金相觀察步驟前還包括清洗步驟：用無(wú)水
乙醇清洗非晶合金表面并干燥。
[0015] 優(yōu)選地，所述拋光采用的拋光膏為金剛石拋光膏。
[0016] 優(yōu)選地，步驟a的浸蝕時(shí)間為30-60s，步驟b的擦拭時(shí)間為10-15s。 [0017] 優(yōu)選地，步驟a所采用的氫氟酸、磷酸和草酸的混合溶液中，氫氟酸的含量為0.12mol/L-0.45mol/L、磷酸的含量為0.15mol/L-0.74mol/L、草酸的含量為1.05mol/L-1.70mol/L，余量為水。
[0018] 優(yōu)選地，步驟b所采用的FeCl3和KCl的水溶液中，F(xiàn)eCl3的含量為3-15g/L，KCl的含量為35-100g/L。
[0019] 優(yōu)選地，所述非晶合金為Zr基非晶合金。
[0020] 本發(fā)明所提供的金相腐蝕劑與現(xiàn)有技術(shù)中所公開(kāi)的金相腐蝕劑相比，腐蝕速度快，制備工藝簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害；而且，使用這種金相腐蝕劑能夠提高金相組織的襯度，并且消除非晶合金腐蝕后產(chǎn)生的氧化膜，可以使非晶合金中的晶體相(尤其是Zr基非晶合金中的晶體相)更容易辨別，不影響金相組織細(xì)節(jié)觀察，有利于評(píng)價(jià)非晶合金產(chǎn)品的
質(zhì)量。
附圖說(shuō)明
[0021] 圖1為本發(fā)明的
實(shí)施例1的非晶合金樣品A1的金相照片；
[0022] 圖2為對(duì)比例1的非晶合金樣品B1的金相照片。
具體實(shí)施方式
[0023] 本發(fā)明提供的一種非晶合金金相組織的觀察方法，包括下述步驟： [0024] 步驟1、研磨：將待觀察的非晶合金樣品取適合金相觀察的大小，用鑲樣機(jī)鑲嵌，待觀察面朝外；然后將該觀察面分別在粒度為100#、400#、800#的金相水
砂紙上進(jìn)行粗研磨，再分別在粒度為1500#、2000#的金相水砂紙上進(jìn)行細(xì)研磨，在每一次更換砂紙粒度時(shí)，研磨方向要旋轉(zhuǎn)90°，以確保能完全消除上一次的研磨痕跡。在本步驟中，關(guān)于非晶合金的鑲樣，為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知曉，是將非晶片的觀察面露出，其余面均用環(huán)氧
樹(shù)脂或電木粉包覆，所以觀察面只有一個(gè)面，且必須為平面。
[0025] 步驟2、拋光：用水沖洗掉研磨后的非晶合金樣品上的砂礫，再在拋光機(jī)上進(jìn)行拋光，在拋光過(guò)程中，沿樣品表面的一方向拋亮后，再旋轉(zhuǎn)90°繼續(xù)拋光，使樣品表面的研磨痕跡徹底消除；因?yàn)榉蔷Ш辖鸬挠捕却螅景l(fā)明采用的拋光膏為0.5μm±0.1μm的金剛石
水溶性或油溶性拋光膏。
[0026] 上述步驟1、步驟2為常規(guī)的制樣過(guò)程，即對(duì)非晶合金表面進(jìn)行粗研磨、細(xì)研磨及拋光的過(guò)程，用于得到適合的非晶合金金相的觀察面。
[0027] 步驟3、腐蝕：采用金相腐蝕劑對(duì)非晶合金表面進(jìn)行腐蝕：a、先采用氫氟酸、磷酸和草酸的混合溶液對(duì)非晶合金表面進(jìn)行浸蝕，浸蝕時(shí)間30-60s；在所述的混合溶液中，氫氟酸的含量為0.12mol/L-0.45mol/L、磷酸的含量為0.15mol/L-0.74mol/L、草酸的含量為1.05mol/L-1.70mol/L，余量為水；在優(yōu)選情況下，所述氫氟酸的含量為0.20mol/L-0.30mol/L、磷酸的含量為0.25mol/L-0.40mol/L、草酸的含量為1.45mol/L-1.60mol/L，余量為水。本步驟的混合溶液可通過(guò)混合0.5v％-2v％氫氟酸(質(zhì)量百分比濃度為40％)、1v％-5v％磷酸(質(zhì)量百分比濃度為85％)、8v％-13v％草酸(質(zhì)量百分比濃度為
99.5％)、以及水，進(jìn)行配制。值得一提的是，可通過(guò)控制上述浸蝕時(shí)間和調(diào)節(jié)該混合溶液中各組分的含量來(lái)控制腐蝕速度。
[0028] b、再采用FeCl3和KCl的水溶液對(duì)非晶合金表面進(jìn)行擦拭，擦拭時(shí)間為10-15s；所述的FeCl3和KCl的水溶液中，F(xiàn)eCl3的含量為3-15g/L，KCl的含量為35-100g/L；在優(yōu)選情況下，所述FeCl3的含量為8-12g/L，KCl的含量為45-60g/L；本步驟的水溶液可通過(guò)在100ml的水中加入3.5-10克的KCl、0.3-1.5克的FeCl3進(jìn)行配制。
[0029] 本發(fā)明的
發(fā)明人對(duì)非晶合金金相組織進(jìn)行了大量的研究發(fā)現(xiàn)，非晶合金的腐蝕實(shí)際上是一種電化學(xué)溶解過(guò)程，在非晶合金的組織中，不同組織處的
電極電位都不相同，因而，采用本發(fā)明的初蝕腐蝕劑(氫氟酸、磷酸和草酸的混合溶液)對(duì)非晶合金進(jìn)行浸蝕的過(guò)程中，非
晶界面和溶液界面形成了很多微小原
電池，電極電位較負(fù)的晶界成為
陽(yáng)極，不斷以離子狀態(tài)溶入溶液，因而晶界優(yōu)選腐蝕溶解后形成溝槽，在顯微鏡下，因反射光在晶界溝槽處的漫反射而呈黑色線條，將多面體晶粒勾劃出來(lái)，因而，經(jīng)本發(fā)明的初蝕腐蝕劑浸蝕后的非晶合金樣品，其晶體相已顯露出來(lái)，可進(jìn)行金相組織的觀察；但是由于本發(fā)明的初蝕腐蝕劑屬于酸性腐蝕劑，對(duì)非晶合金樣品進(jìn)行浸蝕后，會(huì)在非晶合金樣品表面上形成氧化膜；因而，可再通過(guò)再蝕腐蝕劑(FeCl3和KCl的水溶液)進(jìn)行擦拭，除去該氧化膜，從而方便金相組織的觀察。
[0030] 步驟4、清洗：用無(wú)水乙醇清洗非晶合金的觀察面，干燥后即得到可觀察的非晶合金；
[0031] 步驟5、觀察：將清洗后的非晶合金放在金相顯微鏡下進(jìn)行金相組織的觀察。 [0032] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0033] 實(shí)施例1：
[0034] 樣品是組成為Zr56.2Ti13.8Cu6.9Ni5.6Be12.5Nb5.0的非晶合金，將該非晶合金樣品的觀察面經(jīng)研磨、拋光后選用含有0.12mol/L的氫氟酸、0.74mol/L的 磷酸、1.05mol/L的草酸、水余量的混合溶液浸蝕60s，再采用含有10克KCl3、0.3克FeCl3和100ml水的混合溶液進(jìn)行擦拭，時(shí)間為10s左右，最后用無(wú)水乙醇清洗該金相觀察面，并用電吹
風(fēng)吹干，即得到非晶合金樣品A1。
[0035] 實(shí)施例2：
[0036] 樣品是組成為Zr56.2Ti13.8Cu6.9Ni5.6Be12.5Nb5.0的非晶合金，將該非晶合金樣品的觀察面經(jīng)研磨、拋光后選用含有0.25mol/L的氫氟酸、0.35mol/L的磷酸、1.5mol/L的草酸、水余量的混合溶液浸蝕50s，再采用含有5克KCl3、1.0克FeCl3和100ml水的混合溶液進(jìn)行擦拭，時(shí)間為10s左右，最后用無(wú)水乙醇清洗該金相觀察面，并用電吹風(fēng)吹干，即得到非晶合金樣品A2。
[0037] 實(shí)施例3：
[0038] 樣品是組成為Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5的非晶合金，將該非晶合金的觀察面經(jīng)研磨、拋光后選用含有0.45mol/L的氫氟酸、0.74mol/L的磷酸、1.70mol/L的草酸、水余量的混合溶液浸蝕30s，再采用含有3.5克KCl3、1.5克FeCl3和100ml水的混合溶液擦拭，時(shí)間為10s左右，最后用無(wú)水乙醇清洗該金相觀察面，并用電吹風(fēng)吹干，即得到非晶合金樣品A3。 [0039] 對(duì)比例1：
[0040] 樣品是組成為Zr56.2Ti13.8Cu6.9Ni5.6Be12.5Nb5.0的非晶合金，將該非晶合金的觀察面經(jīng)研磨、拋光后選用含有10v％HF(質(zhì)量百分比濃度為40％)、10v％HNO3(質(zhì)量百分比濃度為65％)、15v％丙酮、10v％
醋酸干、其余為水的混合溶液(為背景技術(shù)中提到的CN101104935提供的金相腐蝕劑)浸蝕10s，浸蝕完取出合金樣品，用水反復(fù)沖洗干凈，再用沾酒精的
棉球輕輕擦拭樣品金相觀察面，用電吹風(fēng)吹干，得到非晶合金樣品B1。 [0041] 性能測(cè)試
[0042] 將通過(guò)實(shí)施例1-3制備得到的A1、A2、A3樣品，以及對(duì)比例1制備得到的樣品B1放到金相顯微鏡(奧林巴斯倒置金相顯微鏡GX-51)的載物臺(tái)上(樣品的觀察面朝下)，在1000倍的放大倍數(shù)下觀察樣品，并拍照。
[0043] 參閱圖1及圖2，圖1為樣品A1的金相照片，圖2為樣品B1的金相照片，從圖1可以清晰的看出樣品A1中的金相組織，呈現(xiàn)樹(shù)枝狀的晶體相，樣品表面沒(méi)有形成污染層，晶體相清晰可辨，圖2中可以看出B1的晶體相并未完全顯現(xiàn)出來(lái)，組織襯度不高，從而影響觀察非晶合金中的晶體相的形貌及分布情況，由此充分說(shuō)明：本發(fā)明中所提供的金相腐蝕劑，適用于非晶合金中晶體相的觀察，尤其是Zr基非晶合金中晶體相的觀察。
