金相实验测试之浸蚀原理_化学浸蚀三种主要成份

信息分类:金相文章   作者:yiyi发布   时间:2011-11-21 11:28:27 将本页加入收藏

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浸蚀原理
化学浸蚀液能产生显微组织对比的原因主要是因为显微镜组织内
不同的区域及边界在浸蚀液中各自具备不同的化学位能(chemical
potential),高位能(正电性)的区域为阴极不会被腐蚀,如此即可在
抛光面上呈现凹击的地形效果,当垂直试片的入射光源照在浸蚀面时,
未被腐蚀的区域将下凹,同时其原来抛光面上的反射效果会遭破坏,
因此将呈现不同层次的暗色,至于组织内的各种边界,由于相邻不同
化学位能的区域在浸蚀时造成不同的高度差或是边界本身优先腐蚀
而下凹。也会使光线的反射偏析而呈暗色,藉着这种光线反射的强弱
效果,在显微镜上就可观察到有明暗对比的金相组织。
化学浸蚀过常具备三种主要成份:
1.腐蚀剂:主要是盐酸、硝酸、磷酸或醋酸,它的功用是在试片抛光
面上造成腐蚀作用。
2.修正剂(缓和剂):如酒精、甲醇、甘油等,它是用来稀释腐蚀剂以
延长浸蚀时间。
3 氧化剂:如 Fe3+、Ca2+或 H2O2,当发生氧化反应时用来吸收电子,
控制反应的速率。
某些的浸蚀液只含其中两项;如 Nital 溶液是以硝酸及酒精配置,而
电解浸蚀用的溶液亦只含前两项,因为它可以用外加电流来代替氧化


剂的作用。当以水来配製浸蚀液时,最好使用蒸馏水,一般的自来水
中有过多的氧,将会加速浸蚀反应。图 2-6 所示为金相实验流程图。

化学浸蚀法
化学浸蚀法最大的优点就是它能适用于绝大部分的金属材料,只要
具备配製浸蚀液所需的化学药品,在短时间内就能够简单迅速的完成
浸蚀工作,达到呈现显微组织的目的。首先,经抛光后的试片在清洗
烘乾处理后。将其致于浸蚀液中浸蚀,适当的时间到后取出试片,冲
洗并烘乾,如此即完成整个过程。从配製药水到完成浸蚀可能只需数
分钟而已,但浸蚀液的选择与时间的控制往往必顸多次的尝试,才能
从整个金相试片的製作到使用显微观察往往会卡在浸蚀处理这到瓶
颈、耗费相当长的时间。对于常用的材料虽然有公式化的标准浸蚀液
可供使用,但有时因试片化学组成些微的变动、使用不同的浸蚀方式、
浸蚀液药水的纯度或是配製时的误差,均会导致浸蚀失败无法获得所
期望的金相组织。用于显现整体性显微组织的浸蚀液称为“一般浸蚀
液”,它可以将材料显微组织内的大部分细节整体性的呈现出来;另
外,为了特殊的观察目的亦有不同成份之浸蚀液,例如为了区冸钢材
不同种类的碳化物或是为了击显有回火脆性钢材的晶界,这类的浸蚀
液称为“选择性或特殊浸蚀液”;至于用彩色金相染色用的浸蚀液称
为“彩色着色液”。一般浸蚀液的配製,并不需要相当严谨,只要按
照固定的比例配製即可,些微的误差并不会影响浸蚀效果,但是对于
选择性浸蚀液或彩色着色液,除了药品比例正确外,最好使用试药级
的药品,如有需要用水时也必顸使用蒸馏水,配製药水的顺序应遵照
资料建议上的说明。通常实验室中製备浸蚀液的体积大约在 50 至 200
毫升,若需多次使用且该浸蚀液可以久存时,可以大量配製成 500 至
1000 毫升,置于深色密封的玻璃罐中,预备使用。
试片抛光面接触浸蚀液的方式有很多种,最常使用的方法是先将
浸蚀液倒在培养血上,以不鏽钢夹子夹住试片(抛光面朝下)浸入浸
蚀液中,浸蚀时应不时的搅动试片以利反应气体排出,或可避免反应
产物附着于浸蚀面上,如果反应生成物会严重影响浸蚀效果时,必顸
以磁性搅拌的方式使浸蚀液随时保持流动状态。另一种浸蚀的方式是
将棉花沾上浸蚀液后(完全润湿)直接在试片抛光面上擦拭,这种方
式极易造成刮痕,特冸是软质材料,但因为浸蚀面朝上,因此可随时
观察浸蚀的程度,即时停止之,同时棉花的磨擦有助于移去反应时的
生成物。第三种是以滴管吸满浸蚀液,将试片抛光面朝上略为倾斜,
慢慢将浸蚀液滴在试片抛光面上,随时保持液面的流动,这种方法可
以减轻棉花擦拭时造成的刮痕

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