不同厚度铍箔的化洗方法

王维一，刘兆刚

（西北稀有金属材料研究院稀有金属特种材料国家重点实验室，宁夏石嘴山 753000）

不同厚度铍箔的化洗方法

王维一，刘兆刚

（西北稀有金属材料研究院稀有金属特种材料国家重点实验室，宁夏石嘴山 753000）

铍箔经润滑冷轧后，表面会留有油污、污痕，经过有机试剂处理后，仍会有残留，铍箔的热处理是在高温下进行的，高温下铍箔表面极易被氧化。化洗的目的就是为了消除铍箔表面的氧化铍及一些表面缺陷。试验证明，用同一种化洗方法化洗不同厚度的铍箔效果不同，其结果差异很大。对不同厚度的铍箔可采取不同的合理的正确的化洗方法。采用合理的表面化洗方法，可以将铍箔表面的油污、污痕及氧化铍薄膜除去。

化学配方；酸洗液；洗漏；氧化膜；针眼

由于铍在高温时极易氧化，因此，铍在热轧、温轧及退火时其表面因氧化而形成一层氧化铍；铍箔经润滑冷轧后，其表面会留有油污、污痕，经过有机试剂处理后，仍会有残留；另外，铍箔的热处理是在高温下进行的，高温下铍箔表面极易被氧化，热处理前即便对铍箔进行“密封”处理，其表面还是会产生轻微的氧化而形成一层氧化铍薄膜。化洗的目的就是为了消除铍材表面的氧化铍及一些表面缺陷，采用合理的表面化洗方法，可以将铍箔表面的油污、污痕及氧化铍薄膜除去。

铍箔表面的化洗是铍箔生产中的一大难点，因为铍箔厚度太薄，用酸液化洗时极易被洗漏而出现针眼，导致铍箔气密性下降而最终无法使用。冷轧后的铍箔经高温热处理时，其表面虽已经过“密封”处理，然在高温时热处理设备高真空炉并非完全真空，其表面仍会产生轻微的氧化而形成一层影响铍箔表面质量的氧化膜，为提高铍箔表面质量须将氧化膜除去。在生产过程中，采用了多种非酸洗的方法都无法将其除去，因此，要除去影响铍箔表面质量的氧化膜不得不采取酸液化洗，酸液化洗时的方法、步骤、化学配方、化洗时间及操作要领无疑是影响或决定铍箔表面化洗效果的主要因素。

在铍箔化洗研究中要做多种不同配方的酸洗对比试验，最后确定出酸洗效果良好且工艺稳定的酸洗配方。酸洗时间以铍材表面呈现光亮且无氧化铍、无明显表面黑点、污点为准。酸洗时间与酸洗料的多少及厚度有关，酸洗料越多或厚度越厚，则酸洗时间越长；反之酸洗时间越短。

在之前的化洗试验中发现，用自来水冲洗酸洗后残留在铍板表面的酸液时，铍板表面会出现许多麻点。通过具体的试验，分析其原因。因为铍板表面一旦出现大量的麻点，在以后的轧制过程中很难完全消除，随着铍箔材轧制的进一步进行，未消除的麻点则使铍箔材表面极易出现针眼、微裂纹等严重影响铍箔质量的缺陷。因此通过具体的试验来解决上述问题显得尤为重要。

1 试 验

1.1 试验材料

试验材料包括：铍箔材、磷酸、Cr2O3、乙醇、甘油、氢氟酸、纯水、自来水。

1.2 试验方法、步骤及结果

1.2.1 不同厚度铍箔的化洗

将不同厚度的铍箔放置在按1 000 m L H3PO4＋200 g Cr2O3＋100 mL甘油＋10 mL酒精＋5 mL HF化学配方配制的酸性较强的酸洗液中。

将铍箔逐片水平轻放入配制好的酸液里进行表面化洗，化洗到一定程度时将酸液里的铍箔逐片翻面再水平放入酸液里，化洗至对等的时间后将铍箔轻轻从酸液里取出，然后用水将其表面的酸液冲洗干净后观察铍箔表面的化洗效果，效果良好则停止化洗，效果不好则继续化洗，直至效果良好为止。

酸洗时间以铍箔表面呈现光亮且无氧化铍、无明显表面黑点、污点为准。为了铍箔两表面化洗均匀一致，化洗一定时间后翻面再化洗对等时间，此试验化洗时间约5 min。在整个化洗操作过程中，铍箔要轻拿轻放，以防铍箔折痕、划伤。

结果表明：对于厚度H≥0.08 mm的铍箔，化洗效果良好；对于厚度H＜0.08 mm的铍箔，其表面化洗不均匀、不彻底，且局部出现了针眼，铍箔厚度越小，其表面出现的针眼就越多，化洗效果如图1所示。

图1 不同厚度铍箔化洗后的效果对比照片

1.2.2 H＜0.08 mm铍箔的化洗

将厚度H＜0.08 mm且厚度不同的铍箔放置在按20 g Cr2O3＋90 mL H3PO4＋1 000 mL纯净水化学配方配制的酸性较弱的酸洗液中。

将铍箔逐片水平轻放入配制好的酸液里进行表面化洗，化洗到一定程度时将酸液里的铍箔逐片翻面再水平放入酸液里，化洗至对等的时间后将铍箔轻轻从酸液里取出，然后用水将其表面的酸液冲洗干净后观察铍箔表面的化洗效果，效果良好则停止化洗，效果不好则继续化洗，直至效果良好为止。

酸洗时间以铍箔表面呈现光亮且无氧化铍、无明显表面黑点、污点为准。同样，为了铍箔两表面化洗均匀一致，化洗一定时间后翻面再化洗对等时间，此试验酸洗时间约15 min。在整个化洗操作过程中，铍箔要轻拿轻放，以防铍箔折痕、划伤。

结果表明：对于厚度H≥0.07 mm的铍箔，化洗效果良好；对于厚度H＜0.07 mm的铍箔其表面化洗不均匀、不彻底，且局部出现了针眼，铍箔厚度越小，其表面出现的针眼就越多，化洗效果如图2所示。

图2 不同厚度铍箔化洗后的效果对比照片（H＜0.08 mm）

1.2.3 H＜0.07 mm铍箔的化洗

对于厚度H＜0.07 mm的铍箔，选用多种化洗配方，经过多次化洗试验，而结果都或多或少出现了针眼。由此可见，用常规化洗法化洗厚度H＜0.07 mm的铍箔表面的氧化膜是很难行通的。因此，只有打破常规，寻求特殊的化洗法方有可能使问题得以解决。为此经过多次特殊的化洗试验，最终发现了一种化洗厚度H＜0.07 mm的铍箔表面氧化膜效果良好的特殊化洗法——剩酸（弱酸）化洗法。该化洗法的具体操作如下：

将铍箔逐片水平轻放入已化洗过厚度H≥0.08 mm铍箔的酸性很弱的剩酸液里（由于已发生了剧烈的化学反应，剩酸液的酸性已大大减弱）进行表面化洗，化洗到一定程度时将酸液里的铍箔逐片翻面再水平放入酸液里，化洗至对等的时间后将铍箔轻轻从酸液里取出，然后用水将其表面的酸液冲洗干净后观察铍箔表面的化洗效果，效果良好则停止化洗，效果不好则继续化洗，直至效果良好为止。图3、图4、图5分别是厚度为H＝0.05 mm、H＝0.035 mm、H＝0.020 mm铍箔采用剩酸（弱酸）化洗法化洗后的表面效果照片。

在本试验中，化洗时间是个极其重要的参数，同样也是个很难精准控制的因素，化洗时间过长或过短都会严重影响铍箔表面的化洗效果。在本次铍箔表面的化洗研究过程中，经过多次试验对比及数据统计，最后确定出了不同厚度不同批次化洗效果良好的铍箔表面化洗的化洗时间，具体主要工艺参数见表1、表2、表3。

图3 特殊化洗法化洗的铍箔照片（H＝0.05 mm）

图4 特殊化洗法化洗的铍箔照片（H＝0.035 mm）

图5 特殊化洗法化洗的铍箔照片（H＝0.020mm）

表1 不同厚度（0.07～0.05 mm）铍箔表面化洗时间

表2 不同厚度（0.05～0.035 mm）铍箔表面化洗时间

表3 不同厚度（0.035～0.020 mm）铍箔表面化洗时间

综上所述，采用剩酸化洗，并严格按照剩酸化洗法操作要领及上表所列的化洗时间去化洗，对H＝0.07～0.020 mm厚的铍箔都能起到良好的表面化洗效果；对H＜0.020 mm的铍箔此法尚有不足之处，还有待于今后的进一步研究和探索。

2 问题与讨论

2.1 化洗中易出现的缺陷

用剩酸液化洗铍箔时铍箔极易被折被损、被洗漏或化洗不彻底、不均匀而出现白斑、白点、污点、污痕。分析其原因，主要是由以下因素造成：

1.化洗铍箔时操作方法不当。

2.铍箔在剩酸液里化洗时间过长或铍箔起初放入时间过早。

3.铍箔在剩酸液里化洗时间过短或铍箔起初放入时间过迟。

4.铍箔在剩酸液里化洗的批次过多。

要解决上述问题，用剩酸液化洗铍箔时应注意以下操作要领：

1.取放铍箔时要轻拿轻放，以免铍箔被折被损。

2.铍箔须水平放入酸液，以便化洗均匀。

3.铍箔起初放入时间应在H≥0.08 mm铍箔化洗结束5 min后，否则酸液酸性过强，铍箔易被洗漏。

4.铍箔起初放入时间不宜太迟，否则酸液酸性太弱，致使铍箔表面化洗不彻底、不均匀而出现白斑、白点、污点、污痕；铍箔在剩酸液里化洗的时间不宜过长、否则铍箔易被洗漏。

5.铍箔在剩酸液里化洗的时间不宜过短，铍箔的化洗批次不宜过多，一般为二次。否则铍箔化洗不彻底、不均匀而出现白斑、白点、污点、污痕。

6.铍箔化洗到对等时间时须翻面再洗，否则铍箔两个面化洗效果不相同。

7.铍箔的厚度不同其化洗时间不同。

8.铍箔的化洗批次不同其化洗时间不同。

2.2 冲洗时出现的麻点

用自来水冲洗化洗后残留在铍箔表面的酸液时，铍箔表面会出现许多麻点。分析其原因，主要是自来水中含有氯离子、硫酸根离子等活性极强的酸根离子腐蚀铍箔表面而形成的［1］。铍箔表面一旦出现大量的麻点，在以后的轧制过程中很难完全消除，随着铍箔轧制的进一步进行，未消除的麻点则使铍箔表面极易出现针眼、微裂纹等严重影响铍箔质量的缺陷。为解决这一问题，可采用不含氯离子、硫酸根离子的纯净水代替自来水冲洗铍箔表面的残留酸液［1］。

2.3 酸洗时间的影响因素

酸洗时间与酸洗液的浓度及温度有关。一般酸洗液的浓度为10%～30%，温度为20～80℃，时间为5～35 min。具体可根据酸洗的效果调整，如夏天多为室温，冬天需适度加热。轻微氧化及轻度油污者取下限，严重氧化及重度油污者取上限。酸洗浓度、温度愈高，产生酸雾愈厉害，对设备、环境、劳动条件等恶化越严重。所以应在酸洗液中加入一定量的缓冲剂［2］，且尽量采用低温酸洗。

2.4 酸洗时产生的缺陷种类

酸洗时产生的缺陷有过酸洗、麻点、针眼、腐蚀坑点、残留酸迹、水印等。过酸洗主要是酸液浓度大、温度高、时间长造成的，过酸洗不但产生腐蚀坑点，造成铍箔表面品质降低，还会过分地损耗表面，导致表面出现麻点、针眼。反之，如果酸的浓度、温度过低和时间短，铍箔表面氧化铍会清洗不彻底。残留酸迹、水印主要是清洗不干净，或干燥不及时、不彻底所造成的。酸洗液在酸洗过程中，浓度会不断地减小，当酸液的酸含量小于20～80 g／mL，应及时补充新酸液或更换成新酸液。在配制新酸液时，必须先加水后加酸以确保安全。酸槽中严禁使用铁制工具，以防表面产生斑点。

3 结 论

对于不同厚度的铍箔化洗时要采用不同化学配方的酸洗液。化洗厚度H≥0.08 mm的铍箔，酸洗液的化学配方为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的铍箔，酸洗液的化学配方为：20 g Cr2O3＋90 mLH3PO4＋1 000 mL纯净水；化洗厚度0.02 mm≤H＜0.07 mm的铍箔要采用特殊化洗法——剩酸（弱酸）化洗法。

［1］ 吴炳乾.金属镀层与酸处理［M］.北京：机械工业出版社，1989.

［2］ 陈立新.有色金属表面处理［M］.北京：机械工业出版社，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

王维一（1969－），男，研究员级高级工程师，主要从事稀有金属铍材压力加工方面的研究工作。