CN104557140A - 一种用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法，在搪瓷介电体表面进行离子注入金属铝元素和氮元素。具体包括步骤：
S1
、对搪瓷介电体进行搪瓷机械加工处理，使搪瓷外表面符合规定的直径、平整度和光洁度；
S2
、检验搪瓷介电体的耐击穿电压；
S3
、将符合要求的搪瓷介电体送入离子注入机进行金属铝元素和氮元素的离子注入。本发明在搪瓷介电体的基础上，通过离子注入的方法向搪瓷介电体表面注入铝
(Al)
和化学元素氮
(N)
，使搪瓷介电体的表面呈现氧化铝陶瓷特性；这样既兼顾了搪瓷的低成本、加工性能良好的优点，又使搪瓷的表面具有类陶瓷的性能，增加了搪瓷表面的物理强度和化学性能，使搪瓷表面达到了具有更高的耐腐蚀能力和抗电弧能力。
Description
技术领域
本发明涉及臭氧发生器的搪瓷介电体，特别涉及一种用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法。
背景技术
臭氧的获得主要靠臭氧发生器，而臭氧发生器发生单元的绝缘介电体是核心元件。介电材料电气性能指标包括击穿电压
KV/mm
，介电常数ε。
目前搪瓷介电体得到了大范围的应用，主要因其加工性好、臭氧产率高。搪瓷绝缘介电体是在金属管（无缝钢管）外层，利用干粉静电喷涂机。把高级瓷釉与纳米材料的混合体，喷涂至优质的金属管表层，再利用高温烧结，使瓷釉熔融，介质与金属管熔为一体，附着在金属管上，介质层耐冲击，不易脱落。这样一来，金属搪瓷管臭氧发生器的金属管，被赋予了三个作用：一是一个电极；二是电介质的附着体；三是通冷却水冷却气的管道，是一个散热器。
搪瓷材料的介电常数较大，介于玻璃与陶瓷之间，一般情况下可高出玻璃近一倍，并且可在金属体上形成不同类型的器件，可制造臭氧产量从每小时数克到百万克的臭氧发生器，尤其特别利于制造百万克级别的大型臭氧发生器。最近几年，该材料在臭氧发生技术领域引起了越来越广泛的关注和研究。但搪瓷材料也存在弱点，非最理想的介电材料，其工作频率很难做到
10K
以上，它无法承受高频高压，又因搪瓷体的非均质性很难长期可靠工作。
而高铝陶瓷材料用作介质材料的介电常数可从几十到
2000
多的范围内调控，性能最好，但是其最大缺点是烧结温度太高，可高达
1800
℃，制品成型工艺难度大。
根据上面的介绍，如何将搪瓷材料和陶瓷材料两者结合起来，应用到绝缘介电体的构造中，是增加介电体物理性能的一个好办法，例如将搪瓷与陶瓷这两种材料的结合应用到介电体的构造中，即最理想的情况是将搪瓷材料做基底，而搪瓷的表面又具有陶瓷的性能。
因为搪瓷原本就是玻璃经过不同物质分子的掺杂后，再经熔化后形成。掺杂不同的材料，会得到不同性能的搪瓷体。但是，整个材料性能的改善，仍不能解决基材性能与其它物质间的差别。例如：经过改性的搪瓷物理性能仍无法与陶瓷的物理性能相匹敌。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法。
本发明的技术方案是：
一种用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法，在搪瓷介电体表面进行离子注入金属铝元素和氮元素。
具体的，所述的搪瓷介电体的表面处理方法，包括步骤：
S1
、对基底金属完成搪瓷工序后，形成搪瓷介电体，对搪瓷介电体进行搪瓷机械加工处理，使搪瓷外表面符合规定的直径、平整度和光洁度；
S2
、检验搪瓷介电体的耐击穿电压，要求耐击穿电压在
0.9-1.2
万伏；
S3
、将符合要求的搪瓷介电体送入离子注入机进行金属铝元素和氮元素的离子注入。
优选的，所述的搪瓷工序包括步骤：
1
）先把基底金属的外表面进行磨削处理，达到规定要求的光洁度和直线度；
2
）把瓷釉与纳米材料的混合体，利用干粉静电喷涂机，喷涂至基底金属表层，再利用高温烧结，使瓷釉熔融，形成玻璃釉牢牢地熔于基底金属的表层。
进一步优选的，所述基底金属为金属管。
进一步优选的，所述基底金属为平面型金属板。
本发明的优点是：
1
．本发明所提供的用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法，在搪瓷介电体的基础上，通过离子注入的方法向搪瓷介电体表面注入铝
(Al)
和化学元素氮
(N)
，使搪瓷介电体的表面呈现氧化铝陶瓷特性；这样既兼顾了搪瓷的低成本、加工性能良好的优点，又使搪瓷的表面具有类陶瓷的性能，增加了搪瓷表面的物理强度和化学性能，使搪瓷表面达到了具有更高的耐腐蚀能力和抗电弧能力。
．本发明的离子注入的氮元素，可以与搪瓷体中的（
SiO2
）硅形成类氮化硅化学键结构，同时，氮也可以与铝形成氮化铝。氮化铝也一种性能较好的氮化铝（
ALN
）陶瓷的主要成份，同时还改善了搪瓷表面的致密性，堵塞表面的微细裂纹和气孔。提高了搪瓷体的介电性能，增强介电体的耐水性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
本发明所揭示的用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法，是在搪瓷介电体表面进行离子注入金属铝元素和氮元素，实现搪瓷介电体表面的改性。注入铝元素后，铝元素可以与搪瓷（含有较大比例的玻璃体）材料中的氧化物（
SiO2
，
Pb2
Ｏ
3
）形成
AL2O3
，
AL2O3
是氧化铝陶瓷的主要成份。氮元素，可以与搪瓷体中的（
SiO2
）硅形成类氮化硅化学键结构，同时，氮也可以与铝形成氮化铝。氮化铝也一种性能较好的氮化铝（
ALN
）陶瓷的主要成份。通过这两种材料的注入，解决了搪瓷体表面改性为陶瓷性能的问题，极大提高了搪瓷体表面的电学性能。离子注入的方法同时还改善了搪瓷表面的致密性，堵塞表面的微细裂纹和气孔，提高了搪瓷体的介电性能。
具体的，先采用搪瓷工序在基底金属表面生成搪瓷介电体。所述的搪瓷工序包括步骤：
1
）先把基底金属的外表面进行磨削处理，达到规定要求的光洁度和直线度；
2
）把瓷釉与纳米材料的混合体，利用干粉静电喷涂机，喷涂至基底金属表层，再利用高温烧结，使瓷釉熔融，形成玻璃釉牢牢地熔于基底金属的表层。
对搪瓷介电体的表面处理方法，包括步骤：
S1
、对基底金属完成搪瓷工序后，形成搪瓷介电体，对搪瓷介电体进行搪瓷机械加工处理，使搪瓷外表面符合规定的直径、平整度和光洁度；
S2
、检验搪瓷介电体的耐击穿电压，要求耐击穿电压在
0.9-1.2
万伏；
S3
、将符合要求的搪瓷介电体送入离子注入机进行金属铝元素和氮元素的离子注入。
本发明的用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法，所处理的基体金属除了圆管型的金属管外，还适用于所述金属为平面型的金属板。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于臭氧发生器的搪瓷介电体的表面处理方法，其特征在于，在搪瓷介电体表面进行离子注入金属铝元素和氮元素。
2.根据权利要求1所的搪瓷介电体的表面处理方法，其特征在于，包括步骤：
S1、对基底金属完成搪瓷工序后，形成搪瓷介电体，对搪瓷介电体进行搪瓷机械加工处理，使搪瓷外表面符合规定的直径、平整度和光洁度；
S2、检验搪瓷介电体的耐击穿电压，要求耐击穿电压在0.9-1.2万伏；
S3、将符合要求的搪瓷介电体送入离子注入机进行金属铝元素和氮元素的离子注入。
3.根据权利要求2所述的搪瓷介电体的表面处理方法，其特征在于：所述的搪瓷工序包括步骤：
1）先把基底金属的外表面进行磨削处理，达到规定要求的光洁度和直线度；
2）把瓷釉与纳米材料的混合体，利用干粉静电喷涂机，喷涂至基底金属表层，再利用高温烧结，使瓷釉熔融，形成玻璃釉牢牢地熔于基底金属的表层。
4.根据权利要求2或3所述的搪瓷介电体的表面处理方法，其特征在于：所述基底金属为金属管。
5.根据权利要求2或3所述的搪瓷介电体的表面处理方法，其特征在于：所述基底金属为平面型金属板。
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