[发明专利]一种铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀剂及其腐蚀方法

说明书

本发明涉及宏观金相试样检测技术领域，具体涉及一种铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀剂及其腐蚀方法。本发明所述的铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀剂，包括如下组分：HF 1.5‑2.5％(v/v)，HCl 1.5‑2.5％(v/v)，HNO₃ 5.5‑6.5％(v/v)及H₂O。本发明提出采用混合酸作为腐蚀剂，具有腐蚀效果好、腐蚀时间短、效率高等优点；同时酸浓度较低，腐蚀剂挥发性相对较弱，不仅使操作安全、简单，更便于长期保存。总之，本发明所述的腐蚀剂及其腐蚀方法可满足铝合金搅拌摩擦焊接头的质量检测、工艺验证、工作试件检测、科学研究等工作的需求，解决了铝合金搅拌摩擦焊宏观金相腐蚀难题。

技术领域

本发明属于宏观金相试样检测技术领域，具体涉及一种铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀剂及其腐蚀方法。

背景技术

搅拌摩擦焊，是英国焊接研究所(TWI)于20世纪90年代开发的一种基于摩擦焊基本原理的新型固相连接技术。

与传统熔化焊相比，搅拌摩擦焊具有焊缝力学性能好、接头变形轻微、焊接热输入小、无烟尘和飞溅、制造成本低等优点，在航空、航天、船舶、轨道交通等领域得到了迅速发展和广泛应用。

在轨道交通领域，搅拌摩擦焊主要用来焊接铝合金长直焊缝。目前，使用搅拌摩擦焊加工的部件主要有动车组的地板、车钩座板、高压箱底板、裙板等；以及铝合金地铁车体中的车顶、侧墙结构等。

焊接接头的宏观金相检验是评估焊接接头质量的重要方法。目前，铝合金宏观金相检测所用腐蚀剂及相关试验方法均对标于传统的熔化焊接头的检测手段，即采用一定浓度的氢氧化钠碱液作为腐蚀剂浸蚀试样。但搅拌摩擦焊属于固相焊接，其接头组织与熔化焊接头存在较大差别，因此使用常规铝合金宏观金相腐蚀方法检测搅拌摩擦焊接头的效果很差，不仅焊缝形状辨识不清晰，且难以对接头内部的焊接缺陷进行有效观测。此外，由于强碱浓度高，给操作安全带来较大隐患，也不利于腐蚀剂的长时间储存。

发明内容

本发明第一方面提供一种铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀剂。

本发明所述的铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀剂，包括如下组分：HF 1.5-2.5％(v/v)，HCl 1.5-2.5％(v/v)，HNO₃ 5.5-6.5％(v/v)及H₂O。

针对现有铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相检测存在的问题，本发明提出混合酸作为腐蚀剂，并通过调整HF、HCl及HNO₃的体积浓度，以相对较低的浓度，通过复配方式提高了腐蚀剂的腐蚀效果及腐蚀速率；同时由于腐蚀剂中HF、HCl和HNO₃浓度较低，腐蚀剂挥发性相对较弱，不仅使操作安全、简单，更便于长期保存。总之，本发明所述的腐蚀剂解决了铝合金搅拌摩擦焊宏观金相腐蚀难题。

本发明进一步发现，控制HF、HCl与HNO₃的体积比更有助于提高腐蚀剂的腐蚀效果。根据本发明的一些实施例，所述HF、HCl与HNO₃的体积比为1:(1-1.2):(3-3.2)；优选为1:1:3。当腐蚀剂多次使用后，其腐蚀性能会下降，可按此比例适度添加。

作为本发明的具体实施方式之一，所述腐蚀剂包括如下组分：HF 1.9-2.1％(v/v)，HCl 1.9-2.1％(v/v)，HNO₃ 5.9-6.1％(v/v)及H₂O。该腐蚀剂腐蚀效率高、腐蚀效果好、腐蚀效果均一。

本发明的第二方面提供一种铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相的腐蚀方法，包括：采用上述腐蚀剂浸蚀铝合金搅拌摩擦焊接头宏观金相试样。

本发明特别适合用来对铝合金搅拌摩擦焊宏观金相试样进行腐蚀，具有腐蚀效果好、效率高，操作安全、简单等优点，能满足铝合金搅拌摩擦焊接头的质量检测、工艺验证、工作试件检测、科学研究等工作的需求。