[发明专利]一种铍材电化学绝缘阳极氧化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铍材电化学绝缘阳极氧化处理方法，属于铍材表面处理技术领域。

背景技术

铍材在热力学上属于不稳定金属，暴露在室温条件下可形成一层厚度大约10nm氧化膜。铍材氧化膜由两层组成，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，所以在室温干燥的大气环境下，铍材具有良好的抗腐蚀性。由于其氧化膜比较薄，在潮湿的大气环境中铍材容易受到腐蚀，因此不具备潮湿环境下的防腐性能，此时腐蚀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。

铍材零件设计生产过程中除了要求其具有抗腐蚀性能外还要求铍材零件表面具有一定的绝缘性能，以满足生产实际的需求。

为满足铍材零件对耐蚀性能和绝缘性能的要求，需要对铍材零件表面进行绝缘氧化处理。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绝缘阳极氧化区，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。

电化学绝缘阳极氧化处理就是利用金属表面与化学介质溶液间的电化学反应生成不溶解的无机盐表面膜层，以提高耐蚀性和绝缘性。铍材电化学绝缘阳极氧化处理是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和绝缘性能良好的氧化膜，提高其耐腐蚀和绝缘性能。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种铍材电化学绝缘阳极氧化处理方法，该方法简单可行、可操作性强、可用于铍材电化学绝缘阳极氧化处理，该方法在表面生成一层均匀、致密、连续的、具有防腐绝缘功能的电化学绝缘阳极氧化膜，以满足铍材产品的耐腐蚀和绝缘性能的需要。

本发明的一种铍材电化学绝缘阳极氧化处理方法，包括以下步骤：

1）铍材表面有机溶剂擦拭：将机械加工后的零件表面用丙酮等溶液擦拭，擦拭过程需要认真细致，零件上各个盲孔、螺纹孔、沟槽内部也需要擦拭仔细。从而去除零件表面的浮灰和大部分油脂；

2）铍材表面吹风机吹干：将经过有机溶剂擦拭完的零件，用吹风机吹干表面残留的有机溶剂，吹干过程中温度应控制在30～55℃范围。

3）酒精溶液超声清洗：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30～50℃，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：将清洗后的铍材零件浸入由碳酸钠、焦磷酸钠和硅酸钠组成的混合溶液中，该溶液是由15～20g碳酸钠、10～15g焦磷酸钠和20～30g硅酸钠溶于1000mL去离子水中配制而成，化学除油过程中保持溶液温度为30～40℃；

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40～60℃，弱浸蚀溶液是由450～500mL浓硫酸溶于500mL去离子水中配制而成。

6）铍材表面电化学绝缘阳极氧化处理：将弱浸蚀完成的铍材零件浸入绝缘阳极氧化溶液中，进行电化学绝缘阳极氧化处理。绝缘阳极氧化溶液为氢氧化钠、苯酚和水玻璃的混合溶液，该溶液由60～80g氢氧化钠、3～5g苯酚和18～20g水玻璃溶于1000mL去离子水中配制而成，绝缘阳极氧化时间为10～20min，电化学阳极氧化电流密度为5～8A/dm²。

有益效果

本发明具有工艺组成简单，可操作性强，可用于工业化生产。

化学除油，可以彻底清洗零件表面的油污、灰尘等污迹，使生成的绝缘阳极氧化膜表面均匀连续，使后续的电化学绝缘阳极氧化处理过程中绝缘阳极氧化溶液能够均匀的浸润到零件的表面，提高零件表面与绝缘阳极氧化溶液的浸润性的同时还增强对零件小孔和深槽内的除油效果。