QBe2鈹青銅有機(jī)清洗劑和清洗工藝的研究

劉清揚(yáng)

摘 要： 現(xiàn)代鈹青銅帶材需要進(jìn)行電鍍、焊接等二次加工，所以需要表面光亮、平整，帶材的表面質(zhì)量影響生產(chǎn)鈹青銅的整體工藝中，而帶材生產(chǎn)過程中的清洗對帶材的表面質(zhì)量至關(guān)重要，所以帶材表面清洗是生產(chǎn)工藝的重要工序。本文研究新型的清洗液，以便提高酸洗工藝水平，提高表面清洗質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鈹青銅； 有機(jī)酸；酸洗

1 研究背景及意義

鈹青銅是銅合金中性能最好的材料，在高檔電器中有廣泛應(yīng)用，是國防建設(shè)的重要物資。

由于鈹元素非常活潑，形成的氧化膜與普通銅合金表面氧化膜有較大的區(qū)別，鈹青銅表面氧化膜結(jié)構(gòu)細(xì)密復(fù)雜，不同的氧化物之間相互糾纏，需要在高倍顯微鏡下才能觀察到具體情況。在企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，鈹青銅氧化膜難以清洗，如何尋找有效的清洗工藝是目前研究的熱點(diǎn)。

目前采用較多的酸洗工藝是利用強(qiáng)酸H2SO4+HO2清洗鈹青銅帶材表面氧化層，這已經(jīng)成為生產(chǎn)實(shí)際中的常規(guī)方法。不過這種酸洗工藝存在一定的問題難以克服，比如化學(xué)反應(yīng)難以控制，如果用量不注意控制，極有可能造成鈹青銅帶材的腐蝕和孔蝕，而且強(qiáng)酸在酸洗后的處理也比較復(fù)雜，非常容易污染環(huán)境，導(dǎo)致浪費(fèi)能源等難以避免的難題。為了進(jìn)一步優(yōu)化酸洗工藝，本文摒棄強(qiáng)酸作為清洗液的主要成分，采用有機(jī)酸來進(jìn)行代替。與強(qiáng)酸相比，大部分有機(jī)酸的酸性較弱，屬于弱酸，不過當(dāng)加入適量的添加劑之后，有機(jī)酸的清洗能力將會得到極大的提高，常用的添加劑有活化劑、促進(jìn)劑、光亮劑和緩蝕劑等，采用有機(jī)酸作為清洗液，可以避免鈹青銅的過腐蝕和孔蝕現(xiàn)象，對于提高產(chǎn)量和質(zhì)量有重要意義，所以，新型清洗液的前景非常廣闊，將有可能取代傳統(tǒng)的強(qiáng)酸清洗液，使得鈹青銅酸洗工藝得到進(jìn)一步提高。本課題基于一系列試驗(yàn)對比，研制開發(fā)的新型清洗液要滿足耗能少、效率高、質(zhì)量好的要求，相應(yīng)的清洗工藝要滿足操作簡單、安全環(huán)保并且成本低的要求，新的清洗液和清洗工業(yè)對于酸洗工藝的提高有十分重要的實(shí)際意義。

2 本文主要研究內(nèi)容簡介

本課題是基于生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行的研究項(xiàng)目，是根據(jù)某鈹青銅帶材公司的生產(chǎn)實(shí)際，在現(xiàn)有酸洗工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)行的一系列改進(jìn)和新開發(fā)。本課題通過研制不同有機(jī)酸的新型清洗液，再通過添加促進(jìn)劑、螯合劑和光亮劑，來代替目前的強(qiáng)酸酸洗工藝，在進(jìn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析不同有機(jī)酸的清洗效果，分析不同組合對于鈹青銅表面氧化膜清洗效率、質(zhì)量、色差等多項(xiàng)指標(biāo)，并尋找最優(yōu)的有機(jī)酸洗劑配方，為生產(chǎn)實(shí)際提供科學(xué)指導(dǎo)。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和調(diào)查企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，了解到在工業(yè)上，常用的用于清洗金屬氧化物的有機(jī)酸包括甲酸（H-CO-OH）、乙酸（CH3-COOH）、草酸（H2C2O4）、檸檬酸（C6H8O7）等，銅合金的清洗還會使用EDTA和NH4Cl作為助洗劑。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，乙酸的揮發(fā)性較強(qiáng)，有比較強(qiáng)烈的酸味，會導(dǎo)致聞到乙酸的人產(chǎn)生身體不適的狀況，還會使得工作環(huán)境進(jìn)一步惡化，因此排除乙酸作為清洗液的方案；羥基乙酸與水能產(chǎn)生氫鍵，溶解度高且不易揮發(fā)，但其成本較高，不宜作為主要反應(yīng)物；所以本文將重點(diǎn)研究甲酸（H-CO-OH）、草酸（H2C2O4）和檸檬酸（C6H8O7）。

在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，為保證實(shí)驗(yàn)效果，制定了嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)流程：

（1）取適量的鈹青銅帶材樣并裁剪成合適的尺寸和形狀；

（2）用熱的NaOH溶液清鈹青銅帶材表面的油污，然后進(jìn)行清水沖洗；

（3）將清洗過的鈹青銅試樣放入有機(jī)清洗溶液中，進(jìn)行10min的清洗，取出后用清水沖洗；

（4）將清洗過的鈹青銅試樣放入鈍化液中，取出后清水沖洗；

（5）用脫脂棉擦去帶材表面水分，用色差儀檢測清洗效果。

首先將無機(jī)酸與有機(jī)酸清洗液進(jìn)行比較，表1是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本次實(shí)驗(yàn)對比的是無機(jī)酸和有機(jī)酸清洗效果，還分析了添加EDTA和NH4Cl對清洗效果的影響，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，只用H2SO4 清洗時，鈹青銅帶材試樣表面的顏色比較深，而且顏色分布不均勻。而采用有機(jī)酸清洗時，表面顏色分布均勻，但與硫酸組亮度相差不大。其次，研究了不同比例有機(jī)酸混合清洗的工藝，數(shù)據(jù)如表2所示。

本實(shí)驗(yàn)研究甲酸與其他有機(jī)酸混合形成的清洗液的清洗效果。但是甲酸的腐蝕性很強(qiáng)，容易導(dǎo)致生產(chǎn)事故，所以不使用甲酸作為清洗液。

經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)的對比，草酸的清洗效果好，安全經(jīng)濟(jì)，所以最終決定使用草酸作為清洗液的主要成分。

4 總結(jié)

本項(xiàng)目研發(fā)的有機(jī)酸清洗劑清洗效果良好，但還需要進(jìn)一步研究，如研究后期廢液處理等，隨著研究的深入，酸洗工藝水平也會得到進(jìn)一步提高。

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