恒电位法金相试样抛光

广西大学  卢美德

摘  要：本文采用三电极腐蚀法测定10CrMo910钢在球光体和铁素体状态下的各种极化曲线，比较分析了电解液浓度、温度对极化曲线的影响。选择合适的抛光电位来进行恒电位抛光。消除拜尔贝层抛光得到了良好的效果。

关键词：恒电位法；金相试样；抛光；三电极腐蚀法；极化曲线

一、引言

    金属裂纹对金属性能影响很大，裂纹的大小及数量与金属性能有着密切的联系。在研究金属微裂纹对金属性能影响时，通常采用金相机械抛光和化学机械抛光两种方法来显示金属微裂纹．但因机械抛光不可避免地引起的拜尔贝层掩盖了大量微裂纹。特别是小于1mm长度的微裂纹，几乎全部被掩盖，使得研究工作无法继续进行。本文用三电极腐蚀法测定10CrM0910钢在珠光体和铁素体状态下的各种极化曲线，比较分析了电解液浓度、温度对极化曲线的影响。选择合适的抛光电位来进行恒电位抛光，消除拜尔贝层，抛光得到了良好的效果。

二、试验材料和试验方法

1. 试验材料

    试验材料为德国进口的低碳合金钢10CrM0910，主要成份为O.1～O.15％C、2.O～2.5％Cr、O.9～1.1％Mo。材料经760℃正火．金属组织为珠光体+铁索体。

 2. 试验方法

采用暂态法测定材料的极化曲线，线路如图1所示。由DCD-1型超低频信号发生器供给恒速单脉冲三角波线性电位扫描信号，输入HDV-7型恒电位仪，作为恒电位的控制电源，电压变化幅值为-1.2～3伏。用LMl5-251型函数记录仪记录极化曲线。根据极化曲线稳定钝化区，选定合适电位值进行恒电位抛光。用HDV-7型恒电位仪作为恒电位控制电源。

    图1中的线路采用标准的三电极腐蚀法。辅助电极以Φ2mm的铂丝绕成Φ50mm的平面，参比电极为212型饱和甘汞电极。用盐桥防止饱和氯化钾溶液污染。电解液为15％HCl0₄+50％C₂H₂0H+35％甘油，恒电位抛光前，试样表面经M₇M₂和M₀₅的氧化铝抛光粉进行机械抛光，其表面积为O.8毫米。。

三、极化曲线及抛光效果

 l. 电解液浓度对极化曲线及抛光效果的影响

    配制电解液的成份列于表1。用三种高氯酸浓度的电解液测定了试样的极化曲线①，其结果示于图2。从图2可以看出，曲线出现一段比较长的电液平稳区，是一条比较理想的抛光极化曲线，说明试样在高氯酸酒精电解液中具有良好的抛光性能。同时还可以看出，随着高氯酸浓度增加，极限电流密度明显增大，钝化电位向负方向移动，稳定钝化范围明显增大。

图2  试样在三种HClO₄浓度电解液中的极化曲线

    根据三种高氯酸浓度电解液测定出来的极化曲线，各选定最佳的抛光电位值对试样进行恒电位抛光。1号电解液极化曲线选1.1V；2号电解液极化曲线选0.85V; 3号电解液极化曲线选0.65V，都取得良好的抛光效果，拜尔贝层可以消除，如图3所示。

图3  试样在三种电解液中的抛光效果

含高氯酸浓度低，其极限电流密度小，试样抛光速度慢；含高氯酸浓度高，其极限电流密度越大，试样抛光速度越快。如在含15％高氯酸浓度的电解液中进行抛光，其极限电流密度为38mA，由于其极限电流密度小，试样需要经较细的M₀₅氧化铝抛光粉进行机械抛光。而在50％高氯酸浓度的电解液中进行恒电位抛光，其极限电流密度为70mA，由于其极限电流密度较大．试样不需经M₀₅较细氧化铝抛光粉进行机械抛光，而只经较粗粒度M₇氧化铝抛光粉进行机械抛光即可。

2．电解温度对极化曲线和抛光效果的影响

    用1号电解液进行试验．在18℃、24℃和28℃三种不同温度测定的极化曲线如图4所示。从图中可以看出，随着电解液温度升高，钝态电位向正方向移动，临界饨化电流密度增大，稳定钝化区电位范围缩小，极限电流密度明显升高。在不同电解液温度的极化曲线中选定最佳的抛光电位值进行恒电位抛光，也都获得良好的抛光和消除拜尔贝层的效果。

图4  不同电解温度下的极化曲线

四、结论

    1．先测定l0CrMo910钢在珠光体+铁素体状态下的极化曲线，然后再根据极化曲线稳定钝化区选定最佳的抛光电位，进行恒电位抛光，消除机械抛光引起的拜尔贝层和得到良好的抛光效果。

    2．测定极化曲线时，应考虑电解液的组成、电解液温度的影响。