不同厚度鈹箔的化洗方法

王維一，劉兆剛

（西北稀有金屬材料研究院稀有金屬特種材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏石嘴山 753000）

不同厚度鈹箔的化洗方法

王維一，劉兆剛

（西北稀有金屬材料研究院稀有金屬特種材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏石嘴山 753000）

鈹箔經(jīng)潤(rùn)滑冷軋后，表面會(huì)留有油污、污痕，經(jīng)過(guò)有機(jī)試劑處理后，仍會(huì)有殘留，鈹箔的熱處理是在高溫下進(jìn)行的，高溫下鈹箔表面極易被氧化?；吹哪康木褪菫榱讼敳砻娴难趸敿耙恍┍砻嫒毕?。試驗(yàn)證明，用同一種化洗方法化洗不同厚度的鈹箔效果不同，其結(jié)果差異很大。對(duì)不同厚度的鈹箔可采取不同的合理的正確的化洗方法。采用合理的表面化洗方法，可以將鈹箔表面的油污、污痕及氧化鈹薄膜除去。

化學(xué)配方；酸洗液；洗漏；氧化膜；針眼

由于鈹在高溫時(shí)極易氧化，因此，鈹在熱軋、溫軋及退火時(shí)其表面因氧化而形成一層氧化鈹；鈹箔經(jīng)潤(rùn)滑冷軋后，其表面會(huì)留有油污、污痕，經(jīng)過(guò)有機(jī)試劑處理后，仍會(huì)有殘留；另外，鈹箔的熱處理是在高溫下進(jìn)行的，高溫下鈹箔表面極易被氧化，熱處理前即便對(duì)鈹箔進(jìn)行“密封”處理，其表面還是會(huì)產(chǎn)生輕微的氧化而形成一層氧化鈹薄膜。化洗的目的就是為了消除鈹材表面的氧化鈹及一些表面缺陷，采用合理的表面化洗方法，可以將鈹箔表面的油污、污痕及氧化鈹薄膜除去。

鈹箔表面的化洗是鈹箔生產(chǎn)中的一大難點(diǎn)，因?yàn)殁敳穸忍?，用酸液化洗時(shí)極易被洗漏而出現(xiàn)針眼，導(dǎo)致鈹箔氣密性下降而最終無(wú)法使用。冷軋后的鈹箔經(jīng)高溫?zé)崽幚頃r(shí)，其表面雖已經(jīng)過(guò)“密封”處理，然在高溫時(shí)熱處理設(shè)備高真空爐并非完全真空，其表面仍會(huì)產(chǎn)生輕微的氧化而形成一層影響鈹箔表面質(zhì)量的氧化膜，為提高鈹箔表面質(zhì)量須將氧化膜除去。在生產(chǎn)過(guò)程中，采用了多種非酸洗的方法都無(wú)法將其除去，因此，要除去影響鈹箔表面質(zhì)量的氧化膜不得不采取酸液化洗，酸液化洗時(shí)的方法、步驟、化學(xué)配方、化洗時(shí)間及操作要領(lǐng)無(wú)疑是影響或決定鈹箔表面化洗效果的主要因素。

在鈹箔化洗研究中要做多種不同配方的酸洗對(duì)比試驗(yàn)，最后確定出酸洗效果良好且工藝穩(wěn)定的酸洗配方。酸洗時(shí)間以鈹材表面呈現(xiàn)光亮且無(wú)氧化鈹、無(wú)明顯表面黑點(diǎn)、污點(diǎn)為準(zhǔn)。酸洗時(shí)間與酸洗料的多少及厚度有關(guān)，酸洗料越多或厚度越厚，則酸洗時(shí)間越長(zhǎng)；反之酸洗時(shí)間越短。

在之前的化洗試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用自來(lái)水沖洗酸洗后殘留在鈹板表面的酸液時(shí)，鈹板表面會(huì)出現(xiàn)許多麻點(diǎn)。通過(guò)具體的試驗(yàn)，分析其原因。因?yàn)殁敯灞砻嬉坏┏霈F(xiàn)大量的麻點(diǎn)，在以后的軋制過(guò)程中很難完全消除，隨著鈹箔材軋制的進(jìn)一步進(jìn)行，未消除的麻點(diǎn)則使鈹箔材表面極易出現(xiàn)針眼、微裂紋等嚴(yán)重影響鈹箔質(zhì)量的缺陷。因此通過(guò)具體的試驗(yàn)來(lái)解決上述問(wèn)題顯得尤為重要。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括：鈹箔材、磷酸、Cr2O3、乙醇、甘油、氫氟酸、純水、自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果

1.2.1 不同厚度鈹箔的化洗

將不同厚度的鈹箔放置在按1 000 m L H3PO4＋200 g Cr2O3＋100 mL甘油＋10 mL酒精＋5 mL HF化學(xué)配方配制的酸性較強(qiáng)的酸洗液中。

將鈹箔逐片水平輕放入配制好的酸液里進(jìn)行表面化洗，化洗到一定程度時(shí)將酸液里的鈹箔逐片翻面再水平放入酸液里，化洗至對(duì)等的時(shí)間后將鈹箔輕輕從酸液里取出，然后用水將其表面的酸液沖洗干凈后觀察鈹箔表面的化洗效果，效果良好則停止化洗，效果不好則繼續(xù)化洗，直至效果良好為止。

酸洗時(shí)間以鈹箔表面呈現(xiàn)光亮且無(wú)氧化鈹、無(wú)明顯表面黑點(diǎn)、污點(diǎn)為準(zhǔn)。為了鈹箔兩表面化洗均勻一致，化洗一定時(shí)間后翻面再化洗對(duì)等時(shí)間，此試驗(yàn)化洗時(shí)間約5 min。在整個(gè)化洗操作過(guò)程中，鈹箔要輕拿輕放，以防鈹箔折痕、劃傷。

結(jié)果表明：對(duì)于厚度H≥0.08 mm的鈹箔，化洗效果良好；對(duì)于厚度H＜0.08 mm的鈹箔，其表面化洗不均勻、不徹底，且局部出現(xiàn)了針眼，鈹箔厚度越小，其表面出現(xiàn)的針眼就越多，化洗效果如圖1所示。

圖1 不同厚度鈹箔化洗后的效果對(duì)比照片

1.2.2 H＜0.08 mm鈹箔的化洗

將厚度H＜0.08 mm且厚度不同的鈹箔放置在按20 g Cr2O3＋90 mL H3PO4＋1 000 mL純凈水化學(xué)配方配制的酸性較弱的酸洗液中。

將鈹箔逐片水平輕放入配制好的酸液里進(jìn)行表面化洗，化洗到一定程度時(shí)將酸液里的鈹箔逐片翻面再水平放入酸液里，化洗至對(duì)等的時(shí)間后將鈹箔輕輕從酸液里取出，然后用水將其表面的酸液沖洗干凈后觀察鈹箔表面的化洗效果，效果良好則停止化洗，效果不好則繼續(xù)化洗，直至效果良好為止。

酸洗時(shí)間以鈹箔表面呈現(xiàn)光亮且無(wú)氧化鈹、無(wú)明顯表面黑點(diǎn)、污點(diǎn)為準(zhǔn)。同樣，為了鈹箔兩表面化洗均勻一致，化洗一定時(shí)間后翻面再化洗對(duì)等時(shí)間，此試驗(yàn)酸洗時(shí)間約15 min。在整個(gè)化洗操作過(guò)程中，鈹箔要輕拿輕放，以防鈹箔折痕、劃傷。

結(jié)果表明：對(duì)于厚度H≥0.07 mm的鈹箔，化洗效果良好；對(duì)于厚度H＜0.07 mm的鈹箔其表面化洗不均勻、不徹底，且局部出現(xiàn)了針眼，鈹箔厚度越小，其表面出現(xiàn)的針眼就越多，化洗效果如圖2所示。

圖2 不同厚度鈹箔化洗后的效果對(duì)比照片（H＜0.08 mm）

1.2.3 H＜0.07 mm鈹箔的化洗

對(duì)于厚度H＜0.07 mm的鈹箔，選用多種化洗配方，經(jīng)過(guò)多次化洗試驗(yàn)，而結(jié)果都或多或少出現(xiàn)了針眼。由此可見(jiàn)，用常規(guī)化洗法化洗厚度H＜0.07 mm的鈹箔表面的氧化膜是很難行通的。因此，只有打破常規(guī)，尋求特殊的化洗法方有可能使問(wèn)題得以解決。為此經(jīng)過(guò)多次特殊的化洗試驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)了一種化洗厚度H＜0.07 mm的鈹箔表面氧化膜效果良好的特殊化洗法——剩酸（弱酸）化洗法。該化洗法的具體操作如下：

將鈹箔逐片水平輕放入已化洗過(guò)厚度H≥0.08 mm鈹箔的酸性很弱的剩酸液里（由于已發(fā)生了劇烈的化學(xué)反應(yīng)，剩酸液的酸性已大大減弱）進(jìn)行表面化洗，化洗到一定程度時(shí)將酸液里的鈹箔逐片翻面再水平放入酸液里，化洗至對(duì)等的時(shí)間后將鈹箔輕輕從酸液里取出，然后用水將其表面的酸液沖洗干凈后觀察鈹箔表面的化洗效果，效果良好則停止化洗，效果不好則繼續(xù)化洗，直至效果良好為止。圖3、圖4、圖5分別是厚度為H＝0.05 mm、H＝0.035 mm、H＝0.020 mm鈹箔采用剩酸（弱酸）化洗法化洗后的表面效果照片。

在本試驗(yàn)中，化洗時(shí)間是個(gè)極其重要的參數(shù)，同樣也是個(gè)很難精準(zhǔn)控制的因素，化洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短都會(huì)嚴(yán)重影響鈹箔表面的化洗效果。在本次鈹箔表面的化洗研究過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)對(duì)比及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，最后確定出了不同厚度不同批次化洗效果良好的鈹箔表面化洗的化洗時(shí)間，具體主要工藝參數(shù)見(jiàn)表1、表2、表3。

圖3 特殊化洗法化洗的鈹箔照片（H＝0.05 mm）

圖4 特殊化洗法化洗的鈹箔照片（H＝0.035 mm）

圖5 特殊化洗法化洗的鈹箔照片（H＝0.020mm）

表1 不同厚度（0.07～0.05 mm）鈹箔表面化洗時(shí)間

表2 不同厚度（0.05～0.035 mm）鈹箔表面化洗時(shí)間

表3 不同厚度（0.035～0.020 mm）鈹箔表面化洗時(shí)間

綜上所述，采用剩酸化洗，并嚴(yán)格按照剩酸化洗法操作要領(lǐng)及上表所列的化洗時(shí)間去化洗，對(duì)H＝0.07～0.020 mm厚的鈹箔都能起到良好的表面化洗效果；對(duì)H＜0.020 mm的鈹箔此法尚有不足之處，還有待于今后的進(jìn)一步研究和探索。

2 問(wèn)題與討論

2.1 化洗中易出現(xiàn)的缺陷

用剩酸液化洗鈹箔時(shí)鈹箔極易被折被損、被洗漏或化洗不徹底、不均勻而出現(xiàn)白斑、白點(diǎn)、污點(diǎn)、污痕。分析其原因，主要是由以下因素造成：

1.化洗鈹箔時(shí)操作方法不當(dāng)。

2.鈹箔在剩酸液里化洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或鈹箔起初放入時(shí)間過(guò)早。

3.鈹箔在剩酸液里化洗時(shí)間過(guò)短或鈹箔起初放入時(shí)間過(guò)遲。

4.鈹箔在剩酸液里化洗的批次過(guò)多。

要解決上述問(wèn)題，用剩酸液化洗鈹箔時(shí)應(yīng)注意以下操作要領(lǐng)：

1.取放鈹箔時(shí)要輕拿輕放，以免鈹箔被折被損。

2.鈹箔須水平放入酸液，以便化洗均勻。

3.鈹箔起初放入時(shí)間應(yīng)在H≥0.08 mm鈹箔化洗結(jié)束5 min后，否則酸液酸性過(guò)強(qiáng)，鈹箔易被洗漏。

4.鈹箔起初放入時(shí)間不宜太遲，否則酸液酸性太弱，致使鈹箔表面化洗不徹底、不均勻而出現(xiàn)白斑、白點(diǎn)、污點(diǎn)、污痕；鈹箔在剩酸液里化洗的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)、否則鈹箔易被洗漏。

5.鈹箔在剩酸液里化洗的時(shí)間不宜過(guò)短，鈹箔的化洗批次不宜過(guò)多，一般為二次。否則鈹箔化洗不徹底、不均勻而出現(xiàn)白斑、白點(diǎn)、污點(diǎn)、污痕。

6.鈹箔化洗到對(duì)等時(shí)間時(shí)須翻面再洗，否則鈹箔兩個(gè)面化洗效果不相同。

7.鈹箔的厚度不同其化洗時(shí)間不同。

8.鈹箔的化洗批次不同其化洗時(shí)間不同。

2.2 沖洗時(shí)出現(xiàn)的麻點(diǎn)

用自來(lái)水沖洗化洗后殘留在鈹箔表面的酸液時(shí)，鈹箔表面會(huì)出現(xiàn)許多麻點(diǎn)。分析其原因，主要是自來(lái)水中含有氯離子、硫酸根離子等活性極強(qiáng)的酸根離子腐蝕鈹箔表面而形成的［1］。鈹箔表面一旦出現(xiàn)大量的麻點(diǎn)，在以后的軋制過(guò)程中很難完全消除，隨著鈹箔軋制的進(jìn)一步進(jìn)行，未消除的麻點(diǎn)則使鈹箔表面極易出現(xiàn)針眼、微裂紋等嚴(yán)重影響鈹箔質(zhì)量的缺陷。為解決這一問(wèn)題，可采用不含氯離子、硫酸根離子的純凈水代替自來(lái)水沖洗鈹箔表面的殘留酸液［1］。

2.3 酸洗時(shí)間的影響因素

酸洗時(shí)間與酸洗液的濃度及溫度有關(guān)。一般酸洗液的濃度為10%～30%，溫度為20～80℃，時(shí)間為5～35 min。具體可根據(jù)酸洗的效果調(diào)整，如夏天多為室溫，冬天需適度加熱。輕微氧化及輕度油污者取下限，嚴(yán)重氧化及重度油污者取上限。酸洗濃度、溫度愈高，產(chǎn)生酸霧愈厲害，對(duì)設(shè)備、環(huán)境、勞動(dòng)條件等惡化越嚴(yán)重。所以應(yīng)在酸洗液中加入一定量的緩沖劑［2］，且盡量采用低溫酸洗。

2.4 酸洗時(shí)產(chǎn)生的缺陷種類

酸洗時(shí)產(chǎn)生的缺陷有過(guò)酸洗、麻點(diǎn)、針眼、腐蝕坑點(diǎn)、殘留酸跡、水印等。過(guò)酸洗主要是酸液濃度大、溫度高、時(shí)間長(zhǎng)造成的，過(guò)酸洗不但產(chǎn)生腐蝕坑點(diǎn)，造成鈹箔表面品質(zhì)降低，還會(huì)過(guò)分地?fù)p耗表面，導(dǎo)致表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、針眼。反之，如果酸的濃度、溫度過(guò)低和時(shí)間短，鈹箔表面氧化鈹會(huì)清洗不徹底。殘留酸跡、水印主要是清洗不干凈，或干燥不及時(shí)、不徹底所造成的。酸洗液在酸洗過(guò)程中，濃度會(huì)不斷地減小，當(dāng)酸液的酸含量小于20～80 g／mL，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充新酸液或更換成新酸液。在配制新酸液時(shí)，必須先加水后加酸以確保安全。酸槽中嚴(yán)禁使用鐵制工具，以防表面產(chǎn)生斑點(diǎn)。

3 結(jié) 論

對(duì)于不同厚度的鈹箔化洗時(shí)要采用不同化學(xué)配方的酸洗液?；春穸菻≥0.08 mm的鈹箔，酸洗液的化學(xué)配方為1 000 mL H3PO4＋200 g Cr2O3＋100 m L甘油＋10 m L酒精＋5 mL HF；化洗厚度0.07 mm≤H＜0.08 mm的鈹箔，酸洗液的化學(xué)配方為：20 g Cr2O3＋90 mLH3PO4＋1 000 mL純凈水；化洗厚度0.02 mm≤H＜0.07 mm的鈹箔要采用特殊化洗法——剩酸（弱酸）化洗法。

［1］ 吳炳乾.金屬鍍層與酸處理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

［2］ 陳立新.有色金屬表面處理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

Different Methods of Beryllium Foils Thickness of W ash

WANGWei-yi，LIU Zhao-gang
（Northwest Rare Metal Material Research Institute State Key Laboratory of Rare Metals Specialty Materials，Shizuishan 753000，China）

Beryllium foilafter cold rolling lubrication，will stay on the surface oil，dirt，afterorganic reagent treatment，there will still be residual.Beryllium foil heat treatment is carried out at high temperature，beryllium foil surface can easily be oxidized at high temperature.The purpose ofwashing to remove beryllium foil surface of beryllia and some surface defect.Experiments show that，using the same washing method of washing the different thickness of the beryllium foil effect，the results vary widely.Different thickness of the beryllium foil could take the reasonable right of differentwashingmethods.By using the propermethod of surface washing，oil and dirt on beryllium foil surface，and oxide thin films could be removed.

chemical formula；pickling；wash spill；oxide film；pinholing

TG113.23

A

1003－5540（2016）05－0045－04

2016－06－27

王維一（1969－），男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要從事稀有金屬鈹材壓力加工方面的研究工作。