Page 21 - 理化检验-物理分册2022年第五期

谢晓宇: 2205 双相不锈钢电解腐蚀新方法

电解质溶液引起电解池的阴、 阳两极上发生化学变 微组织两相区分度均不高, 且被腐蚀相为黑色, 与不
化, 从而将电能转化为电解产物储藏的化学能的过 锈钢中常出现的碳化物等无法区分; 苦味酸具有强
程。电解时, 电解质中的阴、 阳离子分别向电解池的 烈的苦味, 高温、 接触明火、 振动、 撞击等都会使其发
正、 负极, 即阳、 阴极移动, 并分别在电极上得、 失电 生爆炸, 且可引起慢性中毒, 危害人体健康。此外,
子发生氧化还原反应 [ 4 ] 。 以上两种方法也容易出现过度侵蚀的情况。
电解侵蚀是基于电化学溶解的作用, 被侵蚀的
2 电解腐蚀新方法验证试验
试样作为阳极, 不锈钢作为阴极, 容器中盛 放电解
液, 当接通电流后, 由于各相之间与晶粒之间的析出 2.1 试验材料及设备
电位不一致, 在微弱电流作用下各相的侵蚀程度不 试验主要使用的设备有电解腐蚀装置、 整流器

同, 从而显示各相的组织。 ( 电压为1~12V , 电流为0~100A )、 扫描电子显微
1.3 金相检验原有的腐蚀方法 镜( SEM )、 光学显微镜。主要试验材料有草酸、 碳

GB / T26956 — 2011 《 金 属 材 料 焊 缝 破 坏 性 试 酸氢钠、 浓硝酸。

验 宏观和微观检验用侵蚀剂》 中规定的侵蚀剂能使 2.2 试验过程

普通的不锈钢形成较清晰的显微组织, 对于双相不 ( 1 )将待腐蚀试样用 120~2000 目砂纸逐级

锈钢、 超级双相不锈钢和镍基合金等耐腐蚀性较强 打磨 后, 用 3.5 μ m 和 1 μ m 的 金 刚 石 研 磨 膏 抛
的材料, 其腐蚀效果往往无法达到要求 [ 5 ] 。 光 [ 6 ] 。

常用的双相不锈钢腐蚀方法有以下 4 种。 ( 2 )取适量草酸, 加少量去离子水溶解, 取适量

( 1 ) 5g 氯化高铁、 50 mL 盐酸和 100 mL 水, 碳酸氢钠, 缓慢加入溶液并搅拌, 等待溶液中的气泡

在室温( 10~35 ℃ ) 或者加热情况下使用。这种方 平静后, 加热至微沸并搅拌。待溶液均匀后用移液
法耗时长, 盐酸加热会产生毒性物质, 对人 体伤害 管缓 慢 加 入 少 量 浓 硝 酸, 使 用 去 离 子 水 定 容 至

大。盐酸的购买、 运输、 储存及处理都有很高要求。 500mL , 最后加入少量甘油, 并静置 1h 。其中硝酸

( 2 )热腐蚀法: 将10~15g 铁氰化钾、 10~30g 与甘油只需要少量即可, 草酸与碳酸氢钠的质量比

氢氧化钠和 100 mL 水混合作为侵蚀剂, 将侵蚀剂 约为 1∶1 。
煮沸后侵蚀试样 5~10 min 。这种方法操作复杂, ( 3 )将配置好的腐 蚀 液 放 入 自 制 电 解 腐 蚀 装

容易过度侵蚀, 侵蚀得到的显微组织效果不好。 置, 被腐蚀面面对腐蚀金属板, 电压调整为 5V , 对

( 3 )中国专利 cn107976459a 公开了一 种双相 试样进行电解腐蚀。 15s后将试样取出, 一边用棉

不锈钢金相腐蚀方法: 采用体积分数为 10%~20% 花轻轻擦拭, 一边用去离子水冲洗。

的高氯酸酒精溶液电解抛光 20~30s , 电压为 10~ 2.3 试验结果

20V , 电流为 1~2A ; 中国专利 cn103924246a公开 将腐蚀产物清洗干净后, 用酒精喷撒试样的被
了一种双 相 不 锈 钢 金 相 腐 蚀 方 法: 侵 蚀 剂 含 盐 酸 腐蚀面, 并吹干。采用光学显微镜观察试样, 其微观

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0.065~0.125g mL ,偏 重 亚 硫 酸 钾 0.017 ~ 形貌如图 1 所示。从图 1 可以看出: 试样中的奥氏
0.029g mL , 在保温条件下侵蚀 10~20min 。以上 体未被腐蚀( 凸出, 浅灰), 铁素体被腐蚀( 凹下, 白

/
两种方法均操作复杂, 所用高氯酸、 偏重亚硫酸钾危 色), 边界有少量的碳化物; 试样显微组织清晰, 两种
险性较高。特别是高氯酸, 有强氧化性和腐蚀性, 与 组织和碳化物区分明显。
有机物、 还原剂、 易燃物等接触或混合时有燃烧、 爆 采用 SEM 对 试 样 的 被 腐 蚀 面 进 行 观 察, 其
炸的危险。 SEM 形貌如图 2 所示。从图 2 可以看出: 试样的奥
( 4 )中国专利 cn103123318a 公开了一 种双相 氏体和铁素体的凹凸显示明显, 可以清楚地感受到

不锈钢金相腐蚀液: 使用盐酸、 苦味酸与无水乙醇的 立体效果。
体积 比 为 5∶1∶100 的 溶 液 进 行 侵 蚀; 中 国 专 利
3 结语
cn106248460a公开了一种双相不锈钢金相腐 蚀方
法: 用质量分数为 0.05%~0.3% , H 不大于 2 的三 ( 1 )草酸、 碳酸氢钠和甘油都是较安全且无毒

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氯化铁、 盐酸水溶液对试样 进 行 侵 蚀, 再 经 450~ 的化学品, 易于购买; 硝酸虽然是强酸, 但是相较于

550 ℃ 加热、 保温、 冷却。以上两种方法所得到的显 盐 酸和硫酸, 使用硝酸降低了实验室在管制化学药
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