Сплавы бериллия и меди, обладающие превосходной проводимостью, эластичностью и усталостной прочностью, являются основой для различных электрических клепальных и контактных компонентов. При комнатной температуре на поверхности бериллиевой меди естественным образом образуется тонкий слой обесцвечивания. После высокотемпературной-термической обработки образуется плотный оксидный слой. Эта оксидная пленка напрямую мешает последующим гальваническим покрытиям, сварке и другим процессам отделки, серьезно влияя на точность формования и эксплуатационную стабильность различных медно-бериллиевых клепальных серебряных контактов. Поэтому удаление оксидов и очистка поверхности бериллиевой меди является важным этапом обработки компонентов. В этой статье будет подробно разобран принцип формирования слоя оксида меди-бериллия и процессы профессиональной очистки, подходящие для различных условий работы.
Пленка оксида бериллия и меди в основном состоит из смеси оксида бериллия и различных оксидов меди. Толщина и состав пленки в основном определяются температурой термообработки, временем выдержки и атмосферой термообработки. Поскольку бериллий имеет очень сильное сродство к кислороду, а оксид бериллия не может быть восстановлен водородом, образование оксида не может быть полностью устранено независимо от атмосферы термообработки; только степень окисления можно снизить за счет оптимизации процесса. Различные марки бериллиево-медных сплавов имеют существенно разные окислительные характеристики. Если взять в качестве примера широко используемый бериллий-медный сплав C17200, то в атмосфере термообработки азотом высокотемпературная среда 700 градусов F и выше приведет к образованию поверхностного слоя, в котором преобладает оксид бериллия, тогда как низкотемпературная среда 600 градусов F и ниже приведет к образованию смешанной пленки оксида бериллия и оксида меди. Оксидный слой, образующийся при низкой температуре, тоньше и его легче удалить промывкой кислотой. Научный процесс термообработки может значительно упростить последующие операции по очистке электрических пружинных контактов.
Условия термообработки напрямую определяют толщину и сложность очистки пленок оксида бериллия и меди. Окислительные эффекты традиционной термообработки старением и отжига в растворе существенно различаются. В обычных условиях выдержки при 600 градусах F в инертной атмосфере в течение 2 часов толщина оксидной пленки сплава С17200 составляет всего 300-800 Å, тогда как после отжига на раствор при 1450 градусах F толщина пленки может достигать 1000-2000 Å. Толстые пленки оксида бериллия труднее всего очистить, и их невозможно удалить обычным кислотным травлением; они требуют предварительной обработки концентрированным щелочным раствором при высокой-температуре. Эти высокопрочные оксидные слои обычно появляются на этапе обработки сырья. Авторитетные поставщики сырья могут выполнить предварительную обработку, гарантируя, что подложка не содержит оксидов для последующей обработки электрических контактов In-Die Rivet.
Для арматурных клепальных узлов из бериллиевой меди после штамповки и старения промышленность разработала несколько систем кислотного травления и очистки, подходящих для различных условий окисления и материалов сплавов. Основные чистящие составы включают системы серной кислоты-перекиси водорода, системы фосфорной кислоты-азотной кислоты (PNA) и системы азотной кислоты. Различные составы имеют существенно разные подходящие сценарии, рабочие параметры, а также преимущества и недостатки. Крайне важно отметить, что свинец-содержащие бериллиево-медные сплавы должны избегать систем серной кислоты, чтобы предотвратить образование нерастворимых остатков сульфата свинца, которые могут повлиять на гладкость поверхности и проводимость серебряных электрических контактов. Для этих сплавов предпочтительны процессы травления азотной кислотой или PNA.
Серная кислота-перекись водорода – широко используемое в промышленности средство для мягкой очистки. Стандартное соотношение составляет 20% серной кислоты + 3% перекиси водорода с рабочей температурой 125 градусов по Фаренгейту. Оно предлагает такие преимущества, как простота управления, отсутствие вредных паров и простая обработка отработанных жидкостей. Он также может достигать эффектов полировки погружением, улучшая гладкость поверхности бериллиевой меди и подходит для очистки различных прецизионных электрических подвижных контактных заклепок. На скорость реакции этой системы влияют только концентрация перекиси водорода и температура; колебания концентрации серной кислоты оказывают минимальное влияние на очищающий эффект. Кроме того, ионы меди из раствора можно удалить посредством низкотемпературной кристаллизации, что позволяет повторно использовать раствор. Для поддержания стабильной способности окислительной очистки необходим только периодический контроль концентрации перекиси водорода.
Системы очистки азотной кислотой менее дороги и обеспечивают блестящие, чистые поверхности из бериллиевой меди, что делает их пригодными для-объемной обработки деталей. Однако они имеют существенные недостатки: затруднен контроль скорости реакции, в процессе легко образуются вредные испарения, а отработанная жидкость требует специальной обработки. Хотя для контроля дыма можно добавить мочевину, это усугубляет экзотермическую реакцию, усложняет контроль температуры и легко приводит к образованию пузырьков. В настоящее время в большинстве сценариев производства используются процессы производства азотной кислоты, не содержащие мочевины-, а для обеспечения эксплуатационной безопасности используются хорошие системы вентиляции. Эта система обладает высокой -стойкостью к нагрузкам по меди и подходит для предварительной-очистки различных материалов, вмонтированных в серебряные контакты в кристалле.
Система очистки погружением PNA имеет формулу, содержащую 38% фосфорной кислоты + 2% азотной кислоты + 60% уксусной кислоты, с рабочей температурой 160 градусов по Фаренгейту. Ее основное преимущество заключается в том, что она сочетает в себе эффекты очистки и полировки, уменьшая шероховатость поверхности подложки и делая подложку из бериллиевой меди более подходящей для последующих процессов гальваники и сварки. По сравнению с промывкой холодной водой, промывка горячей водой может дополнительно оптимизировать эффект формирования поверхности. Небольшое количество азотной кислоты делает реакцию очистки более контролируемой. Единственным недостатком является то, что остаточные ионы фосфата и меди немного увеличивают стоимость очистки сточных вод узла подвижной пружины для автомобильных реле.
Полный процесс очистки бериллиевой меди нельзя отделить от этапа предварительной обработки. Тщательное удаление поверхностного масла и примесей перед травлением обеспечивает более равномерный эффект травления и позволяет избежать проблемы неполной очистки на определенных участках. Если очищенный узел клепки якоря из бериллиевой меди не может быть немедленно подвергнут гальваническому покрытию или сварке, необходима защитная обработка поверхности. В промышленности обычно используется противообрастающее средство BTA, которое может образовывать устойчивую защитную пленку на поверхности подложки, эффективно изолируя кислород и влагу, защищая прецизионные компоненты, такие как подвижная пружина реле, от окисления и загрязнения в течение длительного периода, а также обеспечивая стабильное качество при последующей обработке.
Таким образом, суть очистки бериллиевой меди заключается в подборе конкретного процесса очистки к характеристикам оксидного слоя и материала сплава, точном решении таких проблем, как сложность удаления оксида бериллия, поверхностные дефекты и плохая адгезия покрытия. Стандартизированные процедуры очистки позволяют полностью удалить слой оксида бериллия и меди, гарантируя качество гальваники и сварки различных клепальных и контактных компонентов из бериллиевой меди, а также улучшая проводимость и срок службы продукта.
Для индивидуальных решений процесса очистки и поддержки технологий обработки, адаптированных к различнымШтамповочные пружины из бериллиевой меди, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы предоставим профессиональное руководство по внедрению с учетом условий эксплуатации вашего продукта.
Связаться с нами
