本發(fā)明涉及金屬材料拋光技術領域，具體涉及一種鈹材料的表面拋光方法，主要針對用于核反應堆焊接用鈹材料。

背景技術：

鈹具有獨特的力學與物理性能，因此，在核反應堆、X射線、航空航天及消費性裝置領域得到了愈來愈多的應用，而很多領域對鈹表面光潔度有特殊的要求。目前主要采用機械拋光、機械超聲震動拋光和研磨拋光的技術對鈹材料進行表面光潔處理，但是這些表面處理技術均存在加工效率低下、成品率低、能耗高、精度低的缺點。機械加工后，鈹表面存在一定應力，并且表面粗糙度差，不均勻，傳統(tǒng)機械加工表面處理方法達不到光潔度要求，而機械超聲震動雖然可以去應力，但其效率低下制約了此方法只適合在實驗室使用，不能工業(yè)級生產。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鈹材料的表面拋光方法，具有加工效率高、能耗低、精度高的特點。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)。

一種鈹材料的表面拋光方法，其特征在于，將所述鈹材料置于提供有電解液的電解池中進行電解拋光。

優(yōu)選地，所述電解液中溶解有二乙基鈹。

優(yōu)選地，所述電解液中還溶解有丙三醇。

優(yōu)選地，所述電解液包括以下重量百分比的成分：磷酸20-40％、丙三醇5-15％、明膠5-15％、二乙基鈹5-10％、無水乙醇10-20％和硫酸10-20％。

電解拋光，是利用陽極在電解池中所產生的電化學溶解現(xiàn)象，使陽極上的微觀凸起部分發(fā)生選擇性溶解以形成平滑表面的方法。

鈹表面電解拋光方法的電解液選擇要兼顧到拋光效果、分散能力、操作環(huán)境和廢液排放等多方面因素，本發(fā)明的電解液各成分中：

磷酸是中等強度的三元無機酸，對大部分金屬的化學腐蝕性弱，且易與金屬生成鈍化膜。且磷酸粘度大，在電解拋光中容易使陽極金屬離子聚集形成作用，對改善金屬表面粗糙度有一定的作用。同時，殘留在金屬表面的少量溶液能轉變?yōu)椴蝗苄缘牧姿猁}保護膜，這層保護膜也是氧化膜的一部分，也有助于提高材料表面的光澤度。

硫酸是強氧化劑，同時也是強酸，能完全電離，因此有很強的導電性。硫酸的分散性好，能使整個材料表面均勻拋光。在加熱情況下，濃硫酸能溶解很多金屬，有助于形成氧化層。適當?shù)氖褂昧蛩?，有助于提高材料的整平能力；但濃硫酸過多時，會出現(xiàn)純化學浸蝕作用，這種作用會對拋光效果產生不良的影響。

無水乙醇主要是為了加快電解池中離子的運動速度，從而提高電解液的均勻性。

丙三醇和明膠主要是為了提高電解液的粘度，使得氧化膜容易形成，有助于改善材料表面的粗糙度，同時，丙三醇還可以起到緩蝕的作用。

二乙基鈹可促進電解反應向正方向進行。

優(yōu)選地，所述電解液按照以下步驟進行配制：向磷酸中依次加入丙三醇、明膠、二乙基鈹、無水乙醇和硫酸，混合均勻。

在對鈹材料表面進行電解拋光過程中，使整個鈹材料表面上獲得均勻一致的光澤效果是非常重要的。決定拋光效果均勻一致的因素主要有電流密度的分布和H⁺濃度的均勻性(分散能力)，由于被拋光鈹材料的形狀往往比較復雜，表面凹凸起伏，使得陽極表面上的電流密度分布很不均勻，然而拋光效果往往與電流密度密切相關。

作為優(yōu)選地，所述電解池中的陰極為環(huán)形。

作為優(yōu)選地，所述電解池中的陰極為鉬。

作為優(yōu)選地，所述電解拋光的電流密度為35-50A/dm³。

作為優(yōu)選地，所述電解拋光中電解液溫度為50-80℃。

作為優(yōu)選地，所述電解拋光的時間為4-8分鐘。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明采用電解拋光的方法對鈹材料表面進行拋光，電解液在通電狀態(tài)下放電，溶解鈹材料表面的凸起部分，減少鈹材料表面的高度差，降低鈹材料表面的粗糙度，削弱其對光線的漫反射，提高鏡面反射的效率，從而提高鈹材料表面的光澤度；同時不改變鈹材料的尺寸，且不影響鈹材料的力學性能、彈性等性能。該方法加工效率高、能耗低、精度高，單位時間成品率大大提高。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，但是本領域的技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

電解液的成分為：磷酸、明膠、無水乙醇和硫酸，其中，磷酸、明膠、無水乙醇和硫酸的質量比為2.3:1:1:1；將鈹材料放入提供上述電解液的電解池中，電解池中陽極為鈹、陰極為鉬，且陰極為環(huán)形。電解條件為電解液溫度60℃，電流密度為35-50A/dm³，拋光電解8分鐘。

在本實施例的電解液中，主要有Be、Mo、H⁺、SO₄^2-、PO₄^3-等粒子，通電后陽離子向陰極移動，在陰極得到電子，按照得電子能力順序排列，H⁺得到電子生成H₂，使溶液中H⁺數(shù)量減小；陰離子向陽極移動，按照失電子能力順序排列，Mo失去電子形成Mo⁶⁺；與此同時，陰極的H⁺和Be表面凸起的位置發(fā)生反應，縮小凹凸不平的程度，生成H₂和Be²⁺，溶液中的H⁺數(shù)量也隨著化學反應和電化學反應的進行而減小，當溶液中的H⁺數(shù)量減小到一定程度時，便不能達到電解拋光的目的，此時需要添加或者替換電解液，繼續(xù)進行電解拋光。

由本實施例的電解拋光效果可知，當電流密度較低，拋光時間小于4分鐘時，拋光表面還存在1/10—1/100μm的微凸起，加劇了對光的漫反射，致使鈹表面的光澤度不好。當電流密度為35-50A/dm³時，作用8分鐘，鈹表面的微凸起幾乎就被完全整平，非常平滑的氧化膜表面強化了光的鏡面反射，提高了鈹材料表面的光澤度。

實施例2

電解液的成分為：磷酸30％、丙三醇15％、明膠10％、二乙基鈹5％、無水乙醇20％和硫酸20％；將鈹材料工件放入提供上述電解液的電解池中，電解池中陽極為鈹、陰極為鉬，且陰極為環(huán)形。電解條件為溫度80℃，電流密度為40-45A/dm³，拋光電解4-5分鐘。

在本實施例的電解液中，主要有Be、Mo、H⁺、SO₄^2-、PO₄^3-等粒子，通電后陽離子向陰極移動，在陰極得到電子，按照得電子能力順序排列，H⁺得到電子生成H₂，使溶液中H⁺數(shù)量減??；陰離子向陽極移動，按照失電子能力順序排列，Mo失去電子形成Mo⁶⁺；與此同時，陰極的H⁺和Be表面凸起的位置發(fā)生反應，縮小凹凸不平的程度，生成H₂和Be²⁺。本實施例電解液中的丙三醇主要起緩蝕作用，以減緩被拋光鈹材料表面的腐蝕，也有助于鈹材料工件表面氧化膜的生成，同時，二乙基鈹為催化劑，可促進反應向正方向進行，與實施例1相比，進一步提高了鈹材料工件表面的拋光效果，本實施例電解拋光后的鈹材料工件表面平整，工件尺寸未發(fā)生變化，且具有較高的光澤度。

將本實施例的表面拋光后的鈹材料工件與表面拋光前的鈹材料工件進行焊接，其焊接后的抗拉強度為：表面拋光前的鈹材料工件的抗拉強度為465MPa，經過本實施例的電解拋光后的鈹材料工件的抗拉強度為492MPa。由此可知，經過本發(fā)明的電解拋光方法對鈹材料工件進行拋光后，鈹材料工件表面的凹凸程度均勻，這對鈹材料應用于核反應堆焊接行業(yè)具有重要意義。

實施例3

本實施例的電解液成分和電解條件與實施例2相同，不同之處僅在于本實施例中的陰極為條狀電極，將本實施例拋光后的鈹工件置于酒精中超聲震動、清洗并吹干后，其表面呈現(xiàn)電流狀彎曲條紋，與實施例2拋光后的工件相比，凹凸程度明顯不均勻。由此表明，本發(fā)明采用環(huán)形電極，可以有效提升電流密度分布的均勻度，進而提升電解拋光后鈹材料表面的平整均一度。

雖然，本說明書中已經用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。