铜及铜合金金相试样制备技术

    一、宏观分析
1. 试样的制备
    试样需磨平，热蚀前试样表面的油污需清洗干净。侵蚀剂为1：1硝酸水溶液，加热温度约50~70℃，时间约5分钟。观察面上如有一层黑色的氧化膜，可用稀盐酸溶液擦掉。
2.常见的缺陷
    缩孔、疏松、气孔、偏析、外来非金属和金属夹杂、铸造粗晶、冷隔。

二、微观分析
1. 试样的制备
       试样在磨光前可用锉刀将样品锉平并倒角。然后逐步经400﹟、600﹟、800﹟、1000﹟、03﹟、05﹟SiC水砂纸及金相砂纸磨平, 最理想是砂纸上涂抹汽油起润滑作用，在换用下一道砂纸时应清洁试样,可以避免将上道较粗的砂粒带到细纱纸上,同时将原来磨制的方向改变90°。
    铜和铜合金质地较软，磨光时需均匀用力，着力不可太重，切忌顺序使用两种砂纸的粒度相差太大，含使前一加工所留下粗大磨痕为表层金属流动和金属粉末填充，造成表面磨得很好的错觉，在组织显示过程中，这种缺陷会暴露出来。
    大批试样常规金相检验时，最简便的方法将砂纸代替抛光丝绒置于转速在500～600转/分的抛光机上逐道磨光。
2. 试样的抛光
        经最后一道砂纸磨过的试样，经水冲洗后即置于抛光机上进行抛光。抛光丝绒最理想。
抛光粉常用的有以下几种：
ⅰ） 氧化铝 硬度高，切削力强，对质地教硬的两相合金是一种理想的抛光磨料。
ⅱ） 氧化铬 硬度低于氧化铝其切削能力比氧化铝差，但对纯铜、单相铜合金，如铍青铜、铜钛等广泛使用。
ⅲ）氧化镁 硬于氧化铝、氧化铬，其颗粒具有尖锐磨削刀口，作铜及铜合金的精抛光用。
    软软的铜合金，常采用浸蚀抛光的方法消除干扰变形层和抛光条纹。
粗抛：氧化铬或W3~W5金刚石研磨膏
精抛：氧化镁或W0.5~W2.5金刚石研磨膏

化学抛光剂：
①50ml正磷酸+28ml冰醋酸+22ml硝酸
②3份硝酸+1份盐酸+1份磷酸+5份冰醋酸   
③10g三氯化铁+8ml盐酸+50ml酒精+50ml水

①号试剂浸蚀时间约5~9秒，若晶粒不清晰，可在③号试剂中浸蚀2~3秒，可获得清晰组织。


电解抛光剂：

①    纯铜：蒸馏水 175ml，磷酸 825ml
电压：1~1.6V ，时间：10~40分，阴极：Cu

②    α、α+β、Cu-Fe、Cu-Co：蒸馏水 600ml，磷酸 400ml

        电压：1~2V，时间：1~15分，阴极：纯铜或不锈钢

③    黄铜、青铜：蒸馏水 300ml，磷酸 700ml
电压：1.5~18V，时间：5~18分,阴极：纯铜


3. 试样的组织显示

纯铜和单相铜含金的化学浸蚀,是由于晶界处原子排列缺陷多,自由能高,因而首先溶解而成凹沟,在显微镜下即可看出晶粒,有时为了增加晶粒的对比,和退火后的双晶带,可延长浸蚀时间。

        两相和多相铜含金的化学浸蚀其作用原理不同于紫铜和单相铜合金,它主要是一个电化学腐蚀过程。

由于合金中组成相的电极电位不同，因而当浸蚀剂浸入时，就形成了一个微小的电池，具有较高负电位的一相成为微电池的阳极，而优先溶解于试剂中而成凹洼，具有较高正电位的另一相则为阴极，不受浸蚀，因而使不同的相区分开来。

  常用侵蚀剂


1.氢氧化铵 50ml+水50ml+双氧水20ml
    适用铜和富铜合金，可显示晶界，使α相发暗，β相发亮
2.FeCl3+HCl+H2O溶液
  适用紫铜、黄铜、青铜、铝青铜，使黄铜中β相变色
3.50ml 10％的铬酐水溶液，使用前加几滴盐酸
  除显露晶界处，显示含氧的夹杂物，冷变形铜的双晶黄铜中的α相呈橙黄色，β相呈
  柠檬黄色。锡青铜中α相不受浸蚀，δ相发暗
4.硝酸铁1g+水100ml
  显示纯铜的晶界
5. 过硫酸铵10g +水90ml
  显示紫铜、黄铜、铝青铜的组织
6. 铬酐1g+水100ml ，电压6V，时间3~6s，阴极 纯铝
  用于铝青铜，铍青铜
7. 85﹪磷酸400ml+水600ml ，电压 1~2V，时间1~15分，阴极 纯铜或不锈钢
  用于单相或两相黄铜、铜铁、铜钴合金