剝層法測量稀土鎂合金殘余應(yīng)力的電解拋光液及拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及鎂合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種剝層法測量稀土鎂合金殘余應(yīng)力的電解拋光液及拋光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金是目前比重最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高的比強(qiáng)度、比剛度和良好的磁屏蔽性、阻尼性等優(yōu)點，且儲量豐富，在地殼表層金屬礦的資源含量為2.3%，位居常用金屬的第4位，是一種在汽車和航空航天等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)材料。特別地，大量采用鎂合金制造航空航天設(shè)備零部件將是未來航空航天事業(yè)發(fā)展的重要方向，可達(dá)到最大的減重效果。不過，這類零部件對疲勞性能有較高的要求，為進(jìn)一步提高其疲勞強(qiáng)度，生產(chǎn)中廣泛采用了噴丸、滾壓等表面強(qiáng)化工藝，有目的地在材料表層弓I入殘余壓應(yīng)力。
[0003]對殘余應(yīng)力進(jìn)行定量表征是材料和機(jī)械工程發(fā)展的一個重要方面。目前沒有直接的方法可以準(zhǔn)確測量殘余應(yīng)力大小。典型的測量殘余應(yīng)力的方法有四種:X射線衍射法；中子衍射法;鉆孔法;壓痕法。目前最常用的是X射線衍射法。X射線衍射測量殘余內(nèi)應(yīng)力的基本原理是根據(jù)布拉格方程2dSin0=nA，測量衍射線位移作為原始數(shù)據(jù)，所測得的結(jié)果實際上是殘余應(yīng)變，而殘余應(yīng)力是通過虎克定律由殘余應(yīng)變計算得到的。不過，X射線的穿透深度較小，只能測量材料表面的殘余應(yīng)力，如果需要測量材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，或者測量應(yīng)力梯度，需要采用剝層法。即對樣品逐層剝離，測量每層表面的應(yīng)力。因此，在測量殘余應(yīng)力之前，需要對試樣進(jìn)行電解拋光。另外，鎂合金與鋼和鋁等合金的殘余應(yīng)力產(chǎn)生規(guī)律相似，但鎂合金具有密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，且加工過程中易產(chǎn)生各向異性，因此，應(yīng)用于鋼和鋁等合金的電解拋光液不適用于鎂合金。
[0004]現(xiàn)在國內(nèi)使用的鎂合金殘余應(yīng)力檢測前處理電解拋光液為國外進(jìn)口的AC-2商業(yè)拋光液，售價5000元/升，現(xiàn)該產(chǎn)品國外已全面停產(chǎn)，國內(nèi)沒有類似產(chǎn)品生產(chǎn)、出售。目前，國內(nèi)研究人員主要采用自己配制電解拋光液的方法對鎂合金進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測前的處理，但多處于探索階段，由于相關(guān)產(chǎn)品的成分不確定、比例不確定，故效果不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的之一是提供一種用于剝層法測量稀土鎂合金殘余應(yīng)力的電解拋光液，該電解拋光液來源廣泛，配制簡單、成本低廉;本發(fā)明的目的之二是提供了一種用于剝層法測量稀土鎂合金殘余應(yīng)力的電解拋光方法，綜合使用機(jī)械攪拌和超聲波儀器可快速清洗掉試樣表面已溶解的鎂合金，逐層拋光效率高。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供了一種用于剝層法測量稀土鎂合金殘余應(yīng)力的電解拋光液，所述電解拋光液以體積百分比為100 %計，包含以下各組成成分:磷酸25?30 %、乙醇40?45%、乙二醇30?35%;所述電解拋光液以1L計，還包括l_5g的檸檬酸。其中磷酸的作用是在拋光過程中溶解鎂合金表面，并在表面形成磷酸鹽保護(hù)膜，阻止鎂合金表面過腐蝕，乙醇則能夠適當(dāng)降低溶液的黏度，增加溶液的導(dǎo)電性;稀土鎂合金的耐蝕性一般相對沒有添加稀土的鎂合金的耐蝕性高，乙二醇加入能夠一定程度上溶解鎂合金表面，減少拋光時間，提高效率，而且乙二醇比乙醇穩(wěn)定，不易揮發(fā)，燃點較高，在拋光過程中釋放較少的熱量;檸檬酸的作用是控制鎂合金表面的點蝕程度。磷酸的黏度較大，生成的磷酸鹽也有很大的粘滯性，含量低，腐蝕速度快，不易控制;含量過高，黏度越大，拋光速度慢。乙醇的加入起到使黏度減小的作用，提高導(dǎo)電性，使操作容易進(jìn)行。乙二醇的溶度過高，腐蝕速率越快，不易控制腐蝕速度。檸檬酸含量過低可能會出現(xiàn)麻點，含量過高會出現(xiàn)過腐蝕現(xiàn)象。綜合以上因素考慮及實驗結(jié)果，配置1L電解拋光液，可米用磷酸250?300ml、乙醇400?450ml、乙二醇300?350ml、檸檬酸l_5g進(jìn)行配比而得。
[0008]優(yōu)選地，所述電解拋光液以1L計，包含以下各組成成分:磷酸280ml、乙醇420ml、乙二醇300ml、檸檬酸3g。
[0009]本發(fā)明還提供了一種剝層法測量稀土鎂合金殘余應(yīng)力的電解拋光方法，包括以下步驟:
[0010]1)以鎂合金試樣為陽極，與恒流穩(wěn)壓電源正極相連，并浸入盛有前述電解拋光液的電解容器中；
[0011]2)以不銹鋼片為陰極，并與恒流穩(wěn)壓電源負(fù)極相連，在步驟1)所述電解拋光液中進(jìn)行電解拋光，即得。
[0012]優(yōu)選地，所述拋光液溫度在5°C至25°C之間。
[0013]優(yōu)選地，步驟2)中，所述電解拋光時間為150?300s，拋光電壓為15?20V，拋光電流為1?1.5A。
[0014]實驗結(jié)果表明當(dāng)溫度低于5°C時，鎂合金表面溶解速度較慢，拋光效率較低，當(dāng)溫度高于25°C時，溶解過快，腐蝕程度過大，且溶液水分蒸發(fā)快，拋光失重大，拋光液組成不穩(wěn)定，不易控制腐蝕速度。在一定范圍內(nèi)，鎂合金表面的光亮程度與拋光時間成正比，然而拋光時間過長，則出現(xiàn)過腐蝕，經(jīng)實驗，在所選拋光液下，拋光效果較好的時間范圍為150?300s，優(yōu)選電壓為15?20V，電流為1?1.5A。
[0015]更優(yōu)選地，所述電解拋光時間為280s，拋光電壓為18v，拋光電流為1.2A。
[0016]優(yōu)選地，步驟2)中，所述電解拋光在攪拌條件下進(jìn)行。
[0017]更優(yōu)選地，所述攪拌采用機(jī)械攪拌器和超聲波進(jìn)行攪拌。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]1.本發(fā)明的電解拋光液，有利于得到準(zhǔn)確可靠的殘余應(yīng)力檢測結(jié)果，同時該種電解拋光液拋光工藝操作簡單，拋光效果穩(wěn)定；
[0020]2.本發(fā)明的電解拋光液與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，具有原料來源廣泛、配制簡單、成本低廉的優(yōu)點；
[0021 ] 3.本發(fā)明的電解拋光工藝操作簡單，可實現(xiàn)鎂合金的逐層拋光，處理速度快且效果穩(wěn)走。
[0022]本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并在一定程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0023]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0024]圖1為電解拋光方法操作示意圖；
[0025]其中:1-加熱開關(guān);2-定時開關(guān);3-超聲波儀器;4-水;5-拋光液;6_溫度計;7_恒流穩(wěn)壓電源;8-攪拌器。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]本發(fā)明所采用的電解拋光方法操作如圖1所示，其中包括:加熱開關(guān)1;定時開關(guān)2;超聲波儀器3;水4;拋光液5;溫度計6;恒流穩(wěn)壓電源7;攪拌器8。
[0028]實施例1
[0029]本實施例用本發(fā)明的拋光液和拋光工藝對擠壓成形的NZ30K鎂合金進(jìn)行處理，所述電解拋光方法包括以下步驟:
[0030]1)以鎂合金試樣為陽極，與恒流穩(wěn)壓電源正極相連并浸入盛有電解拋光液的電解容器中；
[0031]2)以不銹鋼片為陰極，并與恒流穩(wěn)壓電源負(fù)極相連，在步驟1)所述電解拋光液中進(jìn)行電解拋光，即得。
[0032]電解液配置，以1L計:磷酸250ml、乙醇400ml、乙二醇350ml、檸檬酸lg;
[0033]拋光工藝參數(shù):電解液溫度為5°C至25°C，電壓為15V，電流為1A，時間為150s。
[0034]實施例2
[0035]本實施例用本發(fā)明的拋光液和拋光工藝對擠壓成形GW103K鎂合金進(jìn)行拋光，所述拋光方法與實施例1相同，不同之處僅在于:
[0036]電解液配置，以1L計:磷酸300ml、乙醇400ml、乙二醇300ml、檸檬酸5g/L ；
[0037]拋光工藝參數(shù):電解液溫度為5