一种用于铝硅镀层板应变分析的电解液及网格印制方法
阅读说明：本技术 一种用于铝硅镀层板应变分析的电解液及网格印制方法 (Electrolyte for aluminum-silicon plated plate strain analysis and grid printing method ) 是由 张茜 刘淑影 张赛娟 王玉慧 刘宇 杨峰 牛星辉 李立铭 于 2021-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铝硅镀层板应变分析用电解液及网格印制方法,所述电解液由硫酸、硫酸盐溶液、磷酸盐溶液、草酸和氟化钠溶液配制而成；所述网格印制方法为：采用上述电解液对铝硅镀层进行网格印制,网格印制过程中,打标机电压控制在6～12V,打标头压力控制在10～30N,打标时间控制在4～8s。本发明提供的电解液和网格印制方法,对铝硅镀层板腐蚀深度合适,未破坏基体和过渡层,不影响板料冲压成形,且网格清晰,零件成形后拍照采集变形状态,无杂点,可快速完成应变分析。(The invention discloses an electrolyte for strain analysis of an aluminum-silicon plated plate and a grid printing method, wherein the electrolyte is prepared from sulfuric acid, a sulfate solution, a phosphate solution, oxalic acid and a sodium fluoride solution; the grid printing method comprises the following steps: the electrolyte is adopted to carry out grid printing on the aluminum-silicon coating, in the grid printing process, the voltage of a marking machine is controlled to be 6-12V, the pressure of a marking head is controlled to be 10-30N, and the marking time is controlled to be 4-8 s. The electrolyte and the grid printing method provided by the invention have the advantages that the corrosion depth of the aluminum-silicon plating layer plate is proper, the matrix and the transition layer are not damaged, the stamping forming of a plate material is not influenced, the grid is clear, the deformation state is acquired by taking a picture after the part is formed, no impurity point exists, and the strain analysis can be rapidly completed.)
技术领域
本发明属于材料分析领域，具体涉及一种用于铝硅镀层板应变分析用电解液及网格印制方法。
背景技术
铝硅镀层钢板在高温条件下（650-800℃）具有优异的耐蚀、抗氧化性能，在汽车行业中具有广泛的应用前景，可用于发动机隔热板、支架、排气管、油箱等零部件，可有效保证零件在高温下的服役性能。为评估零件可制造性，需对其进行成形极限测试从而进行风险评估，而FLC成形极限性能测试中应变分析需要采用DIC或网格应变分析。DIC设备昂贵，数据处理对技术人员要求很高，多在高校或研究院所应用；企业多采用网格应变进行分析。
网格应变分析过程中的关键步骤为对板面进行网格印制，采用传统普通碳钢、镀锌板、铝板等网格印制工艺均无法有效对铝硅板镀层板进行网格印制，严重影响后续应变分析。目前尚没有一种专门适用于铝硅涂层板的网格印制工艺，可保证后续网格应变数据有效、快速分析测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于铝硅镀层板应变分析用电解液及网格印制方法，采用该电解液和方法，可获得腐蚀深度合适且清晰的网格，成形后零件可快速完成应变分析，效果好、成本低。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种用于铝硅镀层板应变分析的电解液，其由氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液和硫酸配制而成。
本发明所述磷酸盐溶液为磷酸钠溶液、磷酸钾溶液、磷酸钙溶液中的一种或几种。
本发明所述的硫酸盐溶液为硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸氢钠溶液、硫酸氢钾溶液中的一种或几种。
本发明所述氟化钠溶液的浓度为2～10g/L；所述磷酸盐溶液的浓度为5～25g/L；所述硫酸盐溶液的浓度为5～20g/L。
本发明所述电解液中氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液、硫酸的体积比为1∶2～8∶2～3.5∶1.5～3∶1～1.5。
本发明所述的电解液的配制过程为：按氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液、硫酸体积比为1∶2～8∶2～3.5∶1.5～3∶1～1.5的比例，将草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液、硫酸缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
本发明所述氟化钠溶液、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液均由水配制而成。
本发明还提供了一种用于铝硅镀层板应变分析的网格印制方法，其具体为，采用本发明所述电解液对铝硅镀层进行网格印制，所述网格印制过程中，打标机电压控制在6～12V；打标头压力控制在10～30V；打标时间控制在4～8s。
采用上述工艺参数对铝硅镀层板进行网格印制时，可在控制时间内让2～5um厚的镀层与电解液发生化学反应，印制的网格线清晰、连续、满足要求，不会过深腐蚀到基体，也不会又粗又宽，影响分析结果，也不会过浅影响数据采集。本发明所述网格印制完后对板材进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，即可进行应变分析。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的电解液，网格印制时仅镀层发生电化学腐蚀，未破坏基体和过渡层，过渡层和基体保持完整，不影响零件成形性。
本发明提供的网格印制工艺适用于任何铝硅镀层板，不受镀层厚度、成分和工艺波动的影响，均可得到腐蚀深度适宜且清晰的网格，成形后的零件可快速进行网格应变分析，效果好，成本低。
附图说明
图1为实施例1网格印制冲压成形后的零件。
图2为实施例2网格印制冲压成形后的零件。
图3为实施例3网格印制冲压成形后的零件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
对某厂家0.5mm厚，镀层重量为120g/m2的铝硅镀层板进行应变分析，具体过程如下：
（1）配制电解液
本实施例电解液由氟化钠溶液、草酸、磷酸钠溶液、硫酸钾溶液和硫酸配制而成；其中，氟化钠溶液的浓度为8g/L，磷酸钠溶液的浓度为25g/L，硫酸钾溶液的浓度为20g/L。
本实施例电解液配制过程如下：按氟化钠溶液、草酸、磷酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸体积比为1∶6∶3∶2.5∶1.25的比例，将草酸、磷酸钠溶液、硫酸钾溶液、硫酸依次缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
（2）网格印制
采用步骤（1）配制的电解液对硅镀层板进行网格印制，网格印制过程中，打标机电压设置为8V，打标头压力采用20N，打标时间为6s。
网格印制完成后，可看到铝硅镀层板表面的网格清晰，腐蚀深度在镀层表层，其冲压成形后零件见图1。
从图1可看出，零件开裂位置不沿网格线，说明该方法印制的网格不影响零件的成形开裂。
（3）应变分析
将印制网格的板料进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，进行应变分析，即可得到其极限应变。
实施例2
对某厂家0.4mm厚镀层重量为80g/m2铝硅镀层板应变分析的网格印制工艺方法，具体实施步骤如下：
（1）配制电解液
本实施例电解液由氟化钠溶液、草酸、磷酸钾溶液、硫酸钠溶液和硫酸配制而成；其中，氟化钠溶液的浓度为4g/L，磷酸钾溶液的浓度为20g/L，硫酸钠溶液的浓度为15g/L。
本实施例电解液配制过程如下：按氟化钠溶液、草酸、磷酸钾溶液、硫酸钠溶液、硫酸体积比为1∶4∶1.5∶1.5∶1.0的比例，将草酸、磷酸钾溶液、硫酸钠溶液、硫酸依次缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
（2）网格印制
采用步骤（1）配制的电解液对硅镀层板进行网格印制，网格印制过程中，打标机电压设置为8V，打标头压力采用15N，打标时间为4s。
网格印制完成后，可看到铝硅镀层板表面的网格清晰，腐蚀深度在镀层表层，其冲压成形后零件见图2。
从图2可看出，零件开裂位置不沿网格线，说明该方法印制的网格不影响零件的成形开裂。
（3）应变分析
将印制网格的板料进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，进行应变分析，即可得到其极限应变。
实施例3
对某厂家1.0mm厚镀层重量为100g/m2铝硅镀层板应变分析的网格印制工艺方法，具体实施步骤如下：
（1）配制电解液
本实施例电解液由氟化钠溶液、草酸、磷酸钙溶液、硫酸氢钠溶液和硫酸配制而成；其中，氟化钠溶液的浓度为6g/ L，磷酸钙溶液的浓度为11g/L，硫酸钠溶液的浓度为8g/L。
本实施例电解液配制过程如下：按氟化钠溶液、草酸、磷酸钙溶液、硫酸氢钠溶液、硫酸体积比为1∶5∶2.5∶2∶1的比例，将草酸、磷酸钙溶液、硫酸氢钠溶液、硫酸依次缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
（2）网格印制
采用步骤（1）配制的电解液对硅镀层板进行网格印制，网格印制过程中，打标机电压设置为10V，打标头压力采用13N，打标时间为5s。
网格印制完成后，可看到铝硅镀层板表面的网格清晰，腐蚀深度在镀层表层，其冲压成形后零件见图3。
从图3可看出，零件开裂位置不沿网格线，说明该方法印制的网格不影响零件的成形开裂。
（3）应变分析
将印制网格的板料进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，进行应变分析，即可得到其极限应变。
实施例4
对某厂家0.4mm厚镀层重量为120g/m2铝硅镀层板应变分析的网格印制工艺方法，具体实施步骤如下：
（1）配制电解液
本实施例电解液由浓度为10g/L的氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液、浓度为5g/L的硫酸氢钾溶液和硫酸配制而成；其中，磷酸盐溶液由浓度为8g/L的磷酸钠溶液和浓度为6g/L的磷酸钾溶液按体积比1∶1混合而成。
本实施例电解液配制过程如下：按氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液总体积、硫酸氢钾溶液、硫酸的体积比为1∶8∶3.5∶2.5∶1.5的比例，将草酸、磷酸盐溶液、硫酸氢钾溶液、硫酸依次缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
（2）网格印制
采用步骤（1）配制的电解液对硅镀层板进行网格印制，网格印制过程中，打标机电压设置为12V，打标头压力采用10N，打标时间为7s。
网格印制完成后，可看到铝硅镀层板表面的网格清晰，腐蚀深度在镀层表层，其冲压成形后零件的开裂位置不沿网格线，说明该方法印制的网格不影响零件的成形开裂。
（3）应变分析
将印制网格的板料进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，进行应变分析，即可得到其极限应变。
实施例5
对某厂家0.8mm厚镀层重量为100g/m2铝硅镀层板应变分析的网格印制工艺方法，具体实施步骤如下：
（1）配制电解液
本实施例电解液由浓度为10g/L的氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液和硫酸配制而成；其中，磷酸盐溶液由浓度为7g/L的磷酸钾溶液和浓度为7g/L的磷酸钙溶液按体积比2∶1混合而成；硫酸盐溶液由浓度为10g/L的硫酸钾溶液和浓度为10g/L的硫酸钠溶液按积比1∶3混合而成。
本实施例电解液配制过程如下：按氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液总体积、硫酸盐溶液总体积、硫酸的体积比为1∶3∶2∶3∶1.3的比例，将草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液、硫酸依次缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
（2）网格印制
采用步骤（1）配制的电解液对硅镀层板进行网格印制，网格印制过程中，打标机电压设置为9V，打标头压力采用25N，打标时间为8s。
网格印制完成后，可看到铝硅镀层板表面的网格清晰，腐蚀深度在镀层表层，其冲压成形后零件的开裂位置不沿网格线，说明该方法印制的网格不影响零件的成形开裂。
（3）应变分析
将印制网格的板料进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，进行应变分析，即可得到其极限应变。
实施例6
对某厂家1.0mm厚镀层重量为80g/m2铝硅镀层板应变分析的网格印制工艺方法，具体实施步骤如下：
（1）配制电解液
本实施例电解液由浓度为2g/L的氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液和硫酸配制而成；其中，磷酸盐溶液由浓度为15g/L的磷酸钠溶液和浓度为10g/L的磷酸钙溶液按体积比为2∶1混合而成，硫酸盐溶液由的浓度为10g/L的硫酸钾溶液和浓度为12g/L的硫酸氢钠溶液按体积比3∶1混合而成。
本实施例电解液配制过程如下：按氟化钠溶液、草酸、磷酸盐溶液总体积、硫酸盐溶液总体积、硫酸的体积比为1∶2∶1∶2∶1的比例，将草酸、磷酸盐溶液、硫酸盐溶液、硫酸依次缓慢加入到氟化钠溶液中，待冷却到室温后即可。
（2）网格印制
采用步骤（1）配制的电解液对硅镀层板进行网格印制，网格印制过程中，打标机电压设置为6V，打标头压力采用30N，打标时间为6s。
网格印制完成后，可看到铝硅镀层板表面的网格清晰，腐蚀深度在镀层表层，冲压成形后零件的开裂位置不沿网格线，说明该方法印制的网格不影响零件的成形开裂。
（3）应变分析
将印制网格的板料进行胀形实验，然后拍照采集网格变形状态，进行应变分析，即可得到其极限应变。