化学抛光在金相制样中的应用

郑秀坤

摘要：本文介绍化学抛光代替机械抛光的这种制样方法在检验工作实践中的应用。

关键词：化学抛光  金相制样  应用

金相试样的制备，我们一般采用手工或机械砂纸磨样，机械抛光磨面，化学腐蚀显示基体组织。下面介绍一下用化学抛光代替机械抛光的这种制样方法在检验工作实践中的应用。化学抛光由于不受试样形状、大小的限制，对于磨面原来的光洁度要求不算太高，抛光表面不产生变层。用它来代替机械抛光或把机械抛光作为辅助手段使用，将会给制样工作带来很大的方便。

1 化学抛光原理及其应用

化学抛光又称为化学光亮处理。它是靠化学药剂对试样表面不均匀的溶解过程，使之逐渐得到光亮的表面。在溶解过程中如同电解抛光一样，在试样表面也有一层氧化膜产生，其厚度随表面凹凸而不同，这是使试样表面逐渐光洁的原因。化学抛光还兼有化学侵蚀的作用，通过对样品组织中不同的相和晶粒位向的差异所产生的溶解度来显示出金相组织，从而使某些类型的试样的抛光和侵蚀能够在一次化学抛光过程中同时完成。

化学抛光剂成分如下：

①用于铸铁试样

H2O2（大于29%）                      40ml

H2C2O4（饱和水溶液）                  33ml

H2O                                27ml

②用于低、中、高碳类钢及低合金钢试样

H2O2（大于29%）                      22ml

H2C2O4（饱和水溶液）                  45ml

H2SO4（1.42%）                      2ml

H2O                                31ml

③用于高合金钢试样

H2O2（大于29%）                      17ml

H2C2O4（饱和水溶液）                  34ml

HCl（1.09%）                     1-1.5ml

H2O                                46ml

操作：将经金相砂纸预磨的试样充分水洗吹干，取侵透抛光液的棉球，沿一个方向不断变换棉球部位轻擦磨面，边擦边观察磨面变化情况，擦拭时间随钢种及磨面状况不同而异，一般为数秒至数十秒，当磨痕消失立即冲洗吹干后即可观察。

试样经上述抛光剂抛光后均可得到光洁无痕的观察面，基体组织显示清晰，某些细微组织也能很好显现。但还应注意以下几点：①在同样工作状态下（抛光剂、温度、方法）抛光速度与试样的碳含量成反比而与合金元素含量成正比，且淬火及回火状态较退火、正火状态抛光时间长。②抛光剂对常见显微组织作用的强弱不同，一般对珠光体及渗碳体较强，而对马氏体及铁素体较弱。其它如索氏体、屈氏体、奥氏体、魏氏组织等随其硬度值增加，其抛光作用有弱化的趋势。因此，化学抛光后的试样基体组织往往形成浮雕，基体组织硬度差值愈大，浮雕愈明显。铸铁中石墨、钢中非金属夹杂物无抛光效果。③化学抛光后的显微组织衬度较机械抛光后经化学侵蚀所得到的组织衬度小，尤以马氏体最为突出。某些组织的显微特征与现行金相图谱典型特征略有差异。为此，必要时可重复抛光一次，增加组织反差，力求与金相图谱统一。④抛光反应一旦开始，磨面迅速产生泡沫，泡沫愈多，抛光作用愈强烈。反映后磨面的色泽以银白色为佳，此时在显微镜下观察磨痕完全消失，基体组织腐蚀也适当。若磨面抛光时间已超过预期时间仍无反应泡沫，此溶液处于钝化状态，双氧水含量过多，磨面既无抛光作用又无腐蚀现象。若试样出现仅有腐蚀而无抛光作用，则意味溶液处于活化状态，及草酸含量过多，此时，添加适量的双氧水即可抛光。⑤由于化学抛光反应剧烈，时间短，应严格掌握抛光时间，以免过腐蚀。一旦出现过蚀坑穴，试样应重新预磨。对尖角、棱边及表层需检测的试样最好采用镶嵌保护。⑥双氧水和草酸混合后，随着生成物O2的逸出，使溶液成为碳酸水溶液而失去效力。为使用方便，保证溶液抛光效力，除双氧水外可先将其它成分一次配好密封保存，使用时按比例加入双氧水即可。

2 影响化学抛光的因素

化学抛光其影响因素很多，但主要是温度、时间、抛光液浓度和抛光工件的化学成分与处理状态等。

温度对抛光速度有较大影响，提高温度能加快化学抛光速度。但温度过高，容易引起过腐蚀，产生点状腐蚀坑，使组织衬度不好。温度过低起不到抛光作用。因此，抛光必须在指定的工作温度范围内进行。抛光时间的影响和温度的影响类似，也必须加以严格控制。

抛光液浓度直接影响抛光效果，正确配制抛光液是得到理想抛光质量的重要条件。

3 结束语

采用化学抛光来代替机械抛光制备金相试样，其主要特点是操作简便、速度快、效率高。制样质量能满足一般金相检验的需要，特别是快速分析。如在化学抛光后辅以短暂的机械抛光和硝酸酒精溶液侵蚀，则质量会更好。且能较少倒边现象。对那些形状不规则和不宜取样破坏的工件及大型工件更有独到之处。

但它还远远不能全面满足金相检验工作的需要，无论从理论上和实际应用方面，都有大量的工作需要有人去做，有待今后不断改进，完善和发展，以满足日益发展的金相检验工作的需要。

参考文献：

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[2]庞洪涛.铝及铝合金环保型化学抛光研究[D].机械科学研究院，2002.

[3]张浩，屠炳林，王灿，刘传烨，沈文莹，朱莉.铝及铝合金化学抛光工艺的比较[J].材料保护，2003（04）.