[发明专利]一种铍材化学钝化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铍材化学钝化处理方法，属于铍材表面处理技术领域。

背景技术

铍在热力学上属于很不稳定的金属，在室温条件下暴露可形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜的厚度大约10nm。铍的氧化膜一般是由两层组成，内层氧化膜是靠近金属表面的非晶态的紧密无孔层（也称阻挡层），以及比内层稍厚的疏松外层。内层氧化膜压缩在铍材表面，能够形成致密的保护膜，抑制轻微腐蚀，所以在室温干燥大气环境下，铍材的抗腐蚀性很好。但是，铍在潮湿的大气环境中容易受到腐蚀，因为其氧化膜比较薄，并不具备较强的防腐性能。此时，铍材的腐蚀可认为是水腐蚀的延伸，大气中的湿气或者冷凝水汽提供电解液，导致具有氧化膜局部缺陷区域的铍与其它杂质形成微型原电池，发生电化学腐蚀，导致金属铍的溶解和腐蚀。同时，铍材是微合金，晶界上弥散分布着Be₂C析出相（C含量通常在0.15%）。在湿气环境下，Be₂C析出相会缓慢反应，转变成BeO和CH₄。由于Be₂C一般分布在晶界上，Be₂C会被迅速氧化，使得铍材沿晶界腐蚀，从而触发铍材的失效机制。

铍材是活泼的金属粉末合金材料，在大气中，其表面形成一层很薄的自然氧化膜。在室温干燥大气环境下，其抗腐蚀性很好，但在潮湿大气环境下，抗腐蚀性能差。为了满足铍材结构零件对防腐蚀性能的要求，需要对铍材结构件进行表面处理。铍材表面处理的目的是：铍材经过防腐处理，使其腐蚀电极电位处于BeO钝化区，并且生成一层较厚的BeO膜层，阻止铍的化学腐蚀和电化学腐蚀的发生。

钝化处理就是利用金属表面与化学介质溶液间的化学反应生成不溶解的无机盐表面膜层，以提高耐蚀性。铍材化学钝化处理是最常用的表面处理工艺方法，可以使铍材表面形成一层有防腐功能的化学钝化膜，提高其耐腐蚀性能。关于铍材的钝化，国外有关资料介绍采用浓硝酸钝化，钝化后在铍的表面上形成无色的氧化铍，其抗蚀性能可提高4倍以上，但形成的膜层一致性差，耐腐蚀程度不一致，除此之外，钝化过程采用浓硝酸操作危险性大，一般的清洗难以清洗掉零件盲孔内残留的硝酸，这对零件将产生腐蚀作用，因此对产品采用硝酸钝化不是最佳的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种铍材化学钝化处理方法，该方法针对铍材零件，满足产品耐腐蚀性能的需要，该方法工艺简单可行、可操作性强、可用于铍材化学钝化处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种铍材化学钝化处理方法，步骤为：

1）铍材表面有机溶剂擦拭：将机械加工后的铍材零件表面用有机溶剂擦拭，擦拭过程需要认真细致，零件上的各个盲孔、螺纹孔、沟槽内部也需要仔细擦拭；有机溶剂优选丙酮；

2）铍材表面吹风机吹干：将有机溶剂擦拭完成的零件，用吹风机将残留在表面的有机溶剂吹干，吹干过程的温度应控制在35～45℃；

3）乙醇溶液超声清洗：将吹干后的铍材零件完全浸入酒精溶液中，然后在超声清洗机中清洗，超声清洗机的频率为30～40KHz，超声清洗时间为10～20min，酒精溶液的温度为35～45℃。酒精溶液是由800～1000mL无水乙醇溶于1000mL去离子水中配制而成。

4）铍材表面化学除油：将超声波清洗后的铍材零件浸入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液是由80～100g氢氧化钠溶于1000mL去离子水中配制而成，化学除油过程中保持溶液温度25～35℃。

5）铍材表面弱浸蚀：将除油完成的铍材零件浸入弱浸蚀溶液中进行弱浸蚀处理，浸蚀时间为60～80s，浸蚀溶液的温度为25～35℃，弱浸蚀溶液是由600～800mL的浓硝酸溶于200～400mL的去离子水中配制而成的。

6）铍材表面钝化处理：将弱浸蚀完成的铍材零件浸入到钝化溶液中，进行钝化处理。钝化溶液为三氧化铬、铁氰化钾、氟化钠和硼酸的混合液，由5～8g的三氧化铬、2～5g的铁氰化钾、3～5g氟化钠和1～2mL硼酸溶于1000mL的去离子水中配制而成，钝化时间为10～20min，钝化操作的温度为35～45℃。

有益效果

本发明工艺组成简单，可操作性强，可用于大规模的工业化生产。

化学除油，可以彻底清洗零件表面的油污、灰尘等污迹，使生成的钝化膜表面均匀连续。使得在后续的钝化过程中钝化溶液能够均匀的浸润到零件的表面，提高零件表面与钝化溶液的浸润性，同时还增强对零件小孔和深槽内的除油效果。