Спосіб обробки поверхні берилієвої фольги

УКРАЇНА 12888 (13) С1 (5і)5 С_23_С ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ОБРОБКИ ПОВЕРХНІ БЕРИЛІЄВОЇ ФОЛЬГИ 1 (20)94322177,30.06.93 (21) 4784251/SU (22) 16.01.90 (24)28.02.97 (46)28.02.97. Бюл. N? 1 (56) 1. Патент США N* 3410768, кл. С 23в, 64. 2. Папиров И.И. Окисление и защита бериллия. М., "Металлургия", 1968, с.105 (прототип). (72) Волокита Генадій Іванович, Ковтун Костянтин Васильович, Корнієнко Леонід Антонович, Тихинський Генадій Пилипович (73) Харківський фізико-технічний Інститут (UA) (57) Способ обработки поверхности бериллиевой фольги, включающий очистку поверхности и создание защитной оксидной пленки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что создание защитной оксидной пленки осуществляют путем многократно повторяющихся не менее 5 циклов нагрева до температуры 250~750°С и выдержки при этой температуре 5-120 м,ин и деформации за цикл на 0.3-10%. Изобретение относится к области защиты металлов от атмосферной коррозии, в частности, к защите от коррозии тонких вакуумплотных бериллиевых фолы. Сопротивляемость атмосферной питтинговой коррозии, наряду с вакуумплотностью и толщиной, является важнейшей характеристикой тонких вакуумплотных фолы из беррилия, определяющей срок службы бериллиевого окна и всего прибора в целом.. Известен способ защиты бериллия от коррозии путем [1] анодирования изделий из бериллия в ванне электролита для создания на поверхности оксидной пленки в последующей термической обработки. Бериллиевые изделия после такой обработки обладают коррозионной стойкостью в специфических активных средах. Однако этот способ не может быть применен к тонким фольгам, так как подготовка перед анодированием предусматривают травление или электрополировку поверхности изделий, что (как и сам процесс аноди рования) сопровождается уменьшением массы (для фольги - уменьшением толщины) изделия и приводит к нарушению вакуумплотности фольги Кроме этого анодные покрытия, получаемые по этому способу, имеют пористую структуру. Поры направлены как от поверхности оксидной пленки к металлу, так и вдоль металла и составляют 30-60% от обьема пленки. Достаточно плотные и надежно защищающие от коррозии покрытия образуются при толщине анодной пленки 150-200 мкм и выше, но поглощение излучения таким защитным слоем в несколько раз превышает поглощение самой фольгой. Известен выбранный в качестве прототипа способ [2] защиты бериллия от коррозии путем очистки поверхности его и последующем окислении в сухом кислороде в области температур 400-600°С. Он позволяет получить на поверхности бериллия довольно однородную пленку. Такая пленка, как указывают авторы: "...некоторое время может задерживать катастрофическое окис 00 00 00 о 12888 ление даже во влажных газах, однако э тот э ффект не нас только велик, чтобы говорить о его практическом ис пользовании [2]. В основу изобретения пос тавлена зад ача создать такой способ обработки поверх ности бериллиевой фольги, в котором новое выполнение технологических операций позволило бы обеспечить создание на поверхнос ти фольги окс ид ной пленки с низкой порис тос тью и, за счет э того, повысить коррозионную стойкос ть бериллиевой фольги в атмос ферных условиях Пос тавленная задача решена тем, что в способе обработки поверх нос ти бериллиевой фольги, включающей очистку поверхности и создание защитного оксидного слоя, в пред лагаемом изобретении формирование защитной окс ид ной пленк и на поверхнос ти фольги проводят пу тем многократно повторяющихс я не менее 5 циклов нагрева д о темпера ту ры 250~ 750°С, выдержки при этой температуре 5-120 мин и д еформации за цикл на 0, 3-10%. Такой режим формирования защитной пленки позволяет повыс ить^коррозионную стойкос ть фольги в атмос ферных условиях. В результате предложенной такой обработки на поверхнос ти фольги формируется тонкая (менее 0,1 мкм), с низкой порис тос тью окс ид ная пленка, которая над ежно предохраняет от коррозии и не увеличивает поглощ ение бериллиевой фольги. Режимы обработки выбраны из следующих соображений. При температу ре ниже 250°С, даже при д лительной выдержке (более 120 мин) образующаяся оксидная пленк а им ее т то лщ ину ме не е 0, 0 1 мк м и коррозионная с тойкос ть такой пленки достаточно низкая. При температуре до 750°С образуются защитные пок рытия, а при температу ре выш е 750°С образующиеся кристаллы ВеО имеют величину более 0,05 мкм, окс ид ная пленка таких крис таллов имеет высокую порис тос ть и низкую сопротивляемос ть атмос ферной коррозии. Кроме э того, при Т выше 750°С происходит рос т зерна в бериллиевой фольге и как с ледс твие - снижение механических свойс тв. Максимальное время выдержки сос тавляет 120 мин., т.к. завис имос ть толщины оксидной пленки от времени в рассматриваемом интервале температу р имеет насыщение. И дальнейшее увеличение времени выдержки не оказывается на увеличении защитных функций образующихся пленок. Минимально необходимое время д ля образования окс ид ной пленк и, спос обной выполнять защитные фу нкции, сос тавляет 5 мин. 5 Время выд ержки в цикле сниж аетс я с повыш ением температу ры. Образующаяс я в привед енных выше температу рных и временных режимах окс ид ная пленка порис тая. Д ля у с тране ния порис тос ти 10 необходимо пленку уплотнить. Деформация за цикл менее 0,3% недос таточна для устранения порис тости оксидного покрытия, а деформация выш е 10% за цикл привод ит к разрушению фольги прежд е чем с формиру15 ется плотная оксид ная пленка, способная выполнять защ итные фу нкции. Провед ение числа циклов " нагрев-выдержка" не менее пяти раз требу етс я д ля увеличения плотнос ти окс ид ной пленки и 20 повыш ения ее коррозионной с тойкос ти. Способ осуществляется с ледующим образом. Пример 1. Исход ная фольга толщиной 150 мкм. 25 Поверх нос ть фо льги очищ ают пу тем травления в рас творе (Н3РО4 - 67%, Сгг Оз 18% ; Н 2 О-15% ). Пос ле травления толщина фольги составляет 130 мкм. Протравленную фольгу 30 нагревают до температу ры 500°С, выдерживают д ля образования оксид ной пленк и 10 мину т и деформирую т на 5% Чис ло цик лов повторяют 10 раз. Конечная толщина фольги 79 мкм, а коррозионная с тойкос ть составля5 35 ет 1, 3-10 час. П р и м е р 2. Исходная фольга 54 мкм. Поверхнос ть фольги очищают пу тем ионного травления с jjeyx сторон. После очис тки толщина фольги сос тавляет 50 мкм. Фольгу 40 нагревают д о температуры 300°С, выдерживают с целью образования окс ид ной плен*к и 20 мин и д еформиру ю т на 2% . Ч ис ло циклов повторяю т 16 раз. Конечная толщина фольги составляет 36 45 мкм, а ее коррозионная стойкос ть сос тавля5 ет 1, 3-10 ч. Остальные примеры режимов обработки приведены в таблице. Максимальное время испытаний на кор5 50 розионную стойкос ть составляло 1,3 • 10 ч. Как вид но из таблицы, заявляемые режимы обработки позволяют получать фольгу имеющую коррозионну ю с тойкос ть сущес твенно выше чем у прототипа. А в оптималь55 ных режимах фольга не прокоррод ирована на все время испытаний (1,3*10 ч). 12888 NkNe п/п Т- ра нагрева, *С Время выдержки, мин Степень деформации, % Число циклов 1 500 230 250 250 250 250 250 750 120 90 90 120 150 60 30 2 750 30 60 1,0 1,0 1.0 1,0 1>0 1.0 1,0 1,0 1,0 1,0 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Время до появления первых очагов коррозии, ч 7,5-Ю" 4 6,5-10 5 1-Ю 5 1,1-Ю s 1.1-10 5 1-Ю 5 0.9-10 4 7-Ю 5 1,1 -10 5 1,2-10 5 1.3-10 12 780 60 1,0 20 7-Ю 13 14 15 16 400 400 400 400 30 30 0,1 0,3 20 20 30 30 10 13 20 5 6,5-10 4 8-Ю 5 1.3-10 17 18 19 400 400 30 5 5 3 5 50 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 750 750 400 Упорядник Замовлення 4088 5 30 . 30 5 Техред М.Моргентал 4 4 4 7-Ю 4 8-Ю 5 1.3 *10 Примечание прототип существенно снизились механические свойства резко снизились механические свойства на тре тье м цик ле появились трещины, на пятом образец разрушился с 43 цик ла поя вились трещины, на последнем цикле фольга разрушилась Коректор. М.Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород. вул.ГагарІна, 101