看完这篇文章,自制简易现场金相检验电解抛光腐蚀装置,你也可以!

更新日期:2018-08-24
理化检验物理分册

常规金相制样

常规的金相制样过程包括:机械磨光(砂纸由粗到细)→机械抛光→腐蚀→冲洗干燥,但由于机械磨光和抛光用时太长,不利于现场金相试验。

于此种情况,笔者设计并研制了一种现场金相检验电解抛光装置。

现有试验室电解抛光腐蚀装置结构

现有的金相电解抛光腐蚀装置,一般会包括电压可在0~60V调节的直流电源,还配备电解抛光槽,其结构示意图见图1。这种结构仅适合于在试验室内使用,而在现场大型工件上实施金相检验时,受制于传统电解抛光腐蚀仪器的阴极、阳极装置,无法实施。

 图1 试验室电解抛光腐蚀装置结构示意图

 

为了解决无法在现场大型工件上进行电解抛光腐蚀的问题,笔者在现有试验室中简易的电解抛光腐蚀设备基础上,设计了一种适用于现场金相检验的电解抛光腐蚀装置(以下简称现场电解抛光腐蚀装置)。该装置实现了对现场工件金相检验点的电解抛光和腐蚀,使得阴极装置的电解化学抛光试剂能够充分有效地接触到工件的检测部位,阴极装置稳定固定在大型工件上,从而得到良好的电解抛光和腐蚀效果。

现场电解抛光腐蚀装置结构

现场电解抛光腐蚀装置,包括阴极组件、阳极组件以及电压可在0~60V调节的直流电源,其结构示意图见图2,其实物形貌见图3和图4。

 

图2 现场电解抛光腐蚀装置结构示意图

              

图3 现场电解抛光腐蚀装置电源

图4 现场电解抛光腐蚀装置阴/阳极形貌

 

阴极组件包含:一个阴极外套,内有阴极体,阴极体一端装有固定的导线A,另一端接触海绵。阴极外套材料为不导电的塑料;阴极体材料为不锈钢;导线为胶皮导线,连接着电源负极;海绵为聚乙烯醇吸水性海绵,在操作时海绵体吸取化学抛光试剂。

 

阳极组件包含:一个阳极外套,内有阳极体,阳极体一端连接导线B,另一端接触磁铁,在阳极外套底部还装有厚双面胶,阳极外套材料为不导电的塑料;阳极体材料为金属铜;导线为胶皮导线,连接着电源正极;磁铁为导电的磁铁;厚双面胶形状为圆环形。

 

在阴/阳极组件中:阴极采用了海绵吸电解液的方式,在对金相检验点进行电解抛光和腐蚀时,使得电解液能够充分接触工件;阳极使用磁铁吸附或是双面胶粘贴的方式固定在大型工件上,从而实现能够在需要检验的大型工件上有效快速的安装连接和拆除,并且同时适用于铁磁性和非铁磁性材料制成的大型工件。

现场电解抛光腐蚀装置使用方法及效果

现场电解抛光腐蚀装置使用方法

  • 将阴极体和海绵套入阴极外套内,将导线一头连接阴极体,另一头连接电源负极。在使用时,使海绵内吸附足够的化学试剂,并且阴极体和海绵要充分接触。

  • 将阳极体和磁铁套入阳极外套内,阳极体与磁铁之间用薄的双面胶固定,将导线一头连接阳极体,另一头连接电源正极。对于铁磁性材料的工件,无需使用厚双面胶,仅用磁铁即可将阳极装置固定在被测点附近;对于非铁磁性材料的工件,需在阳极外套底部安装厚双面胶,将阳极装置固定在被测部位点附近。

  • 在使用时,使阴极装置内海绵吸附足够的化学试剂,并且将吸附试剂的海绵充分接触大型工件的金相检验点,将阳极装置固定在金相检验点附近。接通电源,在通一定电量的作用下,即可使大型工件的金相检验点达到电解抛光和腐蚀的效果。

  •  

    电解抛光及腐蚀的效果

    选取一般工程上常用20MnNiMo低合金钢、06Cr19Ni10不锈钢、00Cr30Ni60Fe10镍基高温合金,进行现场金相电解抛光和腐蚀试验。在现场电解抛光前,仅先用120号砂纸和320号砂纸对待检验面进行粗打磨,以去除表面的氧化皮以及较粗的划痕。

     

    对于20MnNiMo低合金钢:采用46%磷酸+15%硫酸+2%草酸(饱和水溶液)+18%水的电解抛光液(以上分数均为体积分数)进行电解抛光,电流密度为1.0~2.5A/cm2,时间为30~120s;然后使用体积分数为4%的硝酸酒精溶液擦拭进行化学腐蚀。得到的显微组织形貌见图5。

                                                 

    图5 20MnNiMo钢显微组织形貌

     

    对于06Cr19Ni10不锈钢:采用500g铬酸+150ml硫酸+1000ml水的电解抛光液进行电解抛光,电流密度为1.0~2.5A/cm2,时间为30~80s;然后使用体积分数为10%的草酸溶液进行电解腐蚀,电流密度为0.1~0.3 A /cm2,时间为5~30s。得到的显微组织形貌见图6。

     

    图6  06Cr19Ni10不锈钢显微组织形貌

     

    对于00Cr30Ni60Fe10镍基高温合金:采用120ml磷酸+30ml水+30ml硫酸+5ml硝酸+50g甘油的电解抛光液进行电解抛光,电流密度为1.5~2.5A/cm2,时间为20~30s;然后再用相同的电解抛光液进行电解腐蚀,电流密度为0.2~0.5A /cm2,时间为2~8s,得到的显微组织形貌见图7。

     

    图7 00Cr30Ni60Fe10镍基高温合金显微组织形貌

         

    由图5—7可见,所设计研制的现场电解抛光腐蚀装置的电解抛光和电解腐蚀效果均较好,能够清晰显示不同材料的显微组织,可用于大型工件的现场金相检验。

    结束语

  • 所设计研制的电解抛光腐蚀装置具有操作简单、耗时少、可极大提高现场金相制样的效率等特点,尤其适合在大型工件上使用。

  • 该电解抛光腐蚀装置的阳极组件的底端设置有磁铁和双面胶,从而实现能够在需要检验的大型工件上进行有效快速的安装连接和拆除,并且同时适用于铁磁性和非铁磁性材料制成的大型工件。

  • 该电解抛光腐蚀装置的阴极组件是一个融合了传统金相电解抛光腐蚀仪器的阴极金属板和电解槽功能的部件,阴极组件中的海绵吸取了足量的电解液化学试剂,使得电解液能够充分有效地接触到金相检验部位。

  • 大量应用实践证明,该装置对大型工件的电解抛光以及电解腐蚀效果较好。

  • 选自:《理化检验—物理分册》 Vol.54 2018.8

    作者:顾佳磊,工程师,上海电气核电设备有限公司 上海核电装备焊接及检测工程技术研究中心


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