QBe2铍青铜有机清洗剂和清洗工艺的研究

刘清扬

摘 要： 现代铍青铜带材需要进行电镀、焊接等二次加工，所以需要表面光亮、平整，带材的表面质量影响生产铍青铜的整体工艺中，而带材生产过程中的清洗对带材的表面质量至关重要，所以带材表面清洗是生产工艺的重要工序。本文研究新型的清洗液，以便提高酸洗工艺水平，提高表面清洗质量。

关键词：铍青铜； 有机酸；酸洗

1 研究背景及意义

铍青铜是铜合金中性能最好的材料，在高档电器中有广泛应用，是国防建设的重要物资。

由于铍元素非常活泼，形成的氧化膜与普通铜合金表面氧化膜有较大的区别，铍青铜表面氧化膜結构细密复杂，不同的氧化物之间相互纠缠，需要在高倍显微镜下才能观察到具体情况。在企业的生产实践中发现，铍青铜氧化膜难以清洗，如何寻找有效的清洗工艺是目前研究的热点。

目前采用较多的酸洗工艺是利用强酸H2SO4+HO2清洗铍青铜带材表面氧化层，这已经成为生产实际中的常规方法。不过这种酸洗工艺存在一定的问题难以克服，比如化学反应难以控制，如果用量不注意控制，极有可能造成铍青铜带材的腐蚀和孔蚀，而且强酸在酸洗后的处理也比较复杂，非常容易污染环境，导致浪费能源等难以避免的难题。为了进一步优化酸洗工艺，本文摒弃强酸作为清洗液的主要成分，采用有机酸来进行代替。与强酸相比，大部分有机酸的酸性较弱，属于弱酸，不过当加入适量的添加剂之后，有机酸的清洗能力将会得到极大的提高，常用的添加剂有活化剂、促进剂、光亮剂和缓蚀剂等，采用有机酸作为清洗液，可以避免铍青铜的过腐蚀和孔蚀现象，对于提高产量和质量有重要意义，所以，新型清洗液的前景非常广阔，将有可能取代传统的强酸清洗液，使得铍青铜酸洗工艺得到进一步提高。本课题基于一系列试验对比，研制开发的新型清洗液要满足耗能少、效率高、质量好的要求，相应的清洗工艺要满足操作简单、安全环保并且成本低的要求，新的清洗液和清洗工业对于酸洗工艺的提高有十分重要的实际意义。

2 本文主要研究内容简介

本课题是基于生产实际进行的研究项目，是根据某铍青铜带材公司的生产实际，在现有酸洗工艺基础上，进行的一系列改进和新开发。本课题通过研制不同有机酸的新型清洗液，再通过添加促进剂、螯合剂和光亮剂，来代替目前的强酸酸洗工艺，在进行试验的基础上，分析不同有机酸的清洗效果，分析不同组合对于铍青铜表面氧化膜清洗效率、质量、色差等多项指标，并寻找最优的有机酸洗剂配方，为生产实际提供科学指导。

3 实验内容及结果分析

通过查阅相关文献资料和调查企业生产实际，了解到在工业上，常用的用于清洗金属氧化物的有机酸包括甲酸（H-CO-OH）、乙酸（CH3-COOH）、草酸（H2C2O4）、柠檬酸（C6H8O7）等，铜合金的清洗还会使用EDTA和NH4Cl作为助洗剂。经过对比发现，乙酸的挥发性较强，有比较强烈的酸味，会导致闻到乙酸的人产生身体不适的状况，还会使得工作环境进一步恶化，因此排除乙酸作为清洗液的方案；羟基乙酸与水能产生氢键，溶解度高且不易挥发，但其成本较高，不宜作为主要反应物；所以本文将重点研究甲酸（H-CO-OH）、草酸（H2C2O4）和柠檬酸（C6H8O7）。

在进行的实验中，为保证实验效果，制定了严格的实验流程：

（1）取适量的铍青铜带材样并裁剪成合适的尺寸和形状；

（2）用热的NaOH溶液清铍青铜带材表面的油污，然后进行清水冲洗；

（3）将清洗过的铍青铜试样放入有机清洗溶液中，进行10min的清洗，取出后用清水冲洗；

（4）将清洗过的铍青铜试样放入钝化液中，取出后清水冲洗；

（5）用脱脂棉擦去带材表面水分，用色差仪检测清洗效果。

首先将无机酸与有机酸清洗液进行比较，表1是实验数据。

本次实验对比的是无机酸和有机酸清洗效果，还分析了添加EDTA和NH4Cl对清洗效果的影响，从实验结果可以看出，只用H2SO4 清洗时，铍青铜带材试样表面的颜色比较深，而且颜色分布不均匀。而采用有机酸清洗时，表面颜色分布均匀，但与硫酸组亮度相差不大。其次，研究了不同比例有机酸混合清洗的工艺，数据如表2所示。

本实验研究甲酸与其他有机酸混合形成的清洗液的清洗效果。但是甲酸的腐蚀性很强，容易导致生产事故，所以不使用甲酸作为清洗液。

经过上述实验的对比，草酸的清洗效果好，安全经济，所以最终决定使用草酸作为清洗液的主要成分。

4 总结

本项目研发的有机酸清洗剂清洗效果良好，但还需要进一步研究，如研究后期废液处理等，随着研究的深入，酸洗工艺水平也会得到进一步提高。

参考文献：

[1]张友寿，秦有钧，吴东周，等.铍和含铍材料的性能及应用[J].焊接报，2001，22（06）：92-96.

[2]潘奇汉.高级弹性材料——铍青铜合金[J].汽车工艺与材料，2003，11（12）：8-12.

[3]刘海涛.高弹性高导电代铍青铜合金带材生产工艺研究[D].河南科技大学，2012.