CN110872681A - 等离子辅助氧化处理装置及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子辅助氧化处理装置及其用途，主要解决现有技术中工艺复杂、对处理件要求高、处理过程中产生大量废液不环保、处理过程中易引入杂质等问题。本发明通过采用一种等离子辅助氧化处理装置，包括气源、氧化气源、加热器、高温氧化气输送管、等离子发生器、连接管、等离子喷头、氧化气喷头、传送器，红外测温器，气源与等离子发生器一端相连，等离子发生器通过连接管与等离子喷头相连，氧化气源与加热器一端相连，加热器通过高温氧化气输送管与氧化气喷头相连，等离子喷头、氧化气喷头均为对喷布置，喷头出口方向设有传送器，待处理样品位于传送器上的技术方案较好地解决了上述问题，可用于各行业的不锈钢器件的表面氧化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子辅助氧化处理装置及其用途。
背景技术
不锈钢的耐蚀性依靠表面形成致密的氧化膜,为了发挥不锈钢的耐蚀性能，通常需要钝化处理，传统的钝化处理方法，如：浸渍、涂刷、膏剂、喷淋、电化学等，工序较繁琐，成本较高，酸洗钝化均产生大量废液，不环保。而且对于体积较大、形状复杂的样品处理比较困难，且处理过程中可能会引入HF、重铬酸盐等杂质。本发明提供一种等离子辅助氧化处理装置，处理简便，成本低廉，环境友好，效果优良。
CN201410077076.4镀膜不锈钢板的表面等离子体氧化处理方法及镀膜不锈钢双极板，主要采用真空样品室引入700-900V偏压,使氧气离化成等离子体,对镀膜不锈钢表面膜进行处理,形成富氧表面,主要用于质子交换膜燃料电池。
CN200880011183.X等离子体氧化处理方法和等离子体处理装置，应用领域为半导体制造，主要在真空条件下采用高频偏压形成离子体，实现氧化处理来获得氧化硅膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中工艺复杂、对处理件要求高、处理过程中产生大量废液不环保、处理过程中易引入杂质的问题，提供一种新的等离子辅助氧化处理装置，具有工艺简单、对处理件要求不高、处理效果好的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的等离子辅助氧化处理装置的用途。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种等离子辅助氧化处理装置，包括气源、氧化气源、加热器、高温氧化气输送管、等离子发生器、连接管、等离子喷头、氧化气喷头、传送器，红外测温器，气源与等离子发生器一端相连，等离子发生器通过连接管与等离子喷头相连，氧化气源与加热器一端相连，加热器通过高温氧化气输送管与氧化气喷头相连，等离子喷头、氧化气喷头均为对喷布置，喷头出口方向设有传送器，待处理样品位于传送器上。
上述技术方案中，优选地，传送器上方的等离子喷头、氧化气喷头并列布置，该等离子喷头、氧化气喷头之间设有红外测温器。
上述技术方案中，优选地，通过调节气源的流量和更换不同的等离子喷头实现等离子焰的高度调节。
上述技术方案中，优选地，通过调节等离子喷头与样品的距离，实现处理和预热程度的调节，通过加热器实现氧化温度控制。
上述技术方案中，优选地，通过红外测温器实现处理表面温度测量及反馈。
上述技术方案中，优选地，通过调节传送器速度，实现处理时间的控制。
上述技术方案中，优选地，气源向等离子发生器提供气体产生等离子流，依次经过连接管和等离子喷头，等离子流经喷头对待处理样品的上下表面进行处理，实现表面的清洁、活化和预热，氧化气源的气体经加热器加热到设定温度后，经氧化气喷头喷出，等离子处理的待处理样品在传送器的传动下再经过氧化气喷头进行氧化处理。
上述技术方案中，优选地，等离子喷头至少为两个，氧化气喷头至少为两个。
上述技术方案中，优选地，每个等离子喷头流量相同，每个氧化气喷头流量相同。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：等离子辅助氧化处理装置在不锈钢的钝化处理中的应用。
采用本专利的装置，利用等离子发生器产生等离子体，通过等离子体束流实现待处理样品表面的清洁、活化及预热，紧接着通过高温氧化气体对刚经过等离子处理的样品进行控制氧化处理，实现不锈钢表面形成均匀氧化膜。该装置能省略除油除锈环节，且无需钝化液/膏，操作简便，成本低廉，温度可调，对试件形状要求低，可处理不规则和大件样品，处理均匀，效果优良，提高了耐腐蚀性能，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述装置的流程示意图。
图1中，1.气源，2.等离子发生器，3.连接管，4.等离子喷头，5.氧化气喷头，6.氧化气源，7.加热器，8.高温氧化气输送管，9待处理样品，10.传送器，11.红外测温器。
图2为022Cr19Ni10不锈钢等离子辅助氧化处理前后对比(左侧未处理，右侧氧化处理)；
图3为022Cr19Ni10不锈钢等离子辅助氧化处理前后自腐蚀电位；
图4为022Cr17Ni12Mo2不锈钢等离子辅助氧化处理前后对比(左侧氧化处理，右侧未处理)；
图5为022Cr17Ni12Mo2不锈钢等离子辅助氧化处理前后腐蚀速率变化。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种等离子辅助氧化处理装置，如图1所示，包括气源、氧化气源、加热器、高温氧化气输送管、等离子发生器、连接管、等离子喷头、氧化气喷头、传送器，红外测温器，气源与等离子发生器一端相连，等离子发生器通过连接管与等离子喷头相连，氧化气源与加热器一端相连，加热器通过高温氧化气输送管与氧化气喷头相连，等离子喷头、氧化气喷头均为对喷布置，喷头出口方向设有传送器，待处理样品位于传送器上。每个等离子喷头流量相同，每个氧化气喷头流量相同。等离子喷头为两个，氧化气喷头为两个。
气源向等离子发生器提供气体产生等离子流，依次经过连接管和等离子喷头，等离子流经喷头对待处理样品的上下表面进行处理，实现表面的清洁、活化和预热，氧化气源的气体经加热器加热到设定温度后，经氧化气喷头喷出，等离子处理的待处理样品在传送器的传动下再经过氧化气喷头进行氧化处理。
传送器上方的等离子喷头、氧化气喷头并列布置，该等离子喷头、氧化气喷头之间设有红外测温器。通过调节气源的流量和更换不同的等离子喷头实现等离子焰的高度调节。通过调节等离子喷头与样品的距离，实现处理和预热程度的调节，通过加热器实现氧化温度控制。通过红外测温器实现处理表面温度测量及反馈。通过调节传送器速度，实现处理时间的控制。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，将所述装置用于022Cr19Ni10不锈钢试样表面氧化处理，气源1采用空气，等离子喷头4选择20×1mm,氧化气喷头5选择尺寸30×4mm。调节等离子喷头4与试样9上下表面距离为8mm左右,氧化气喷头5距离试样9上下表面距离15mm。通过调节加热器7控制试样表面温度230℃,设定传送器10的传送速度1mm/min。
处理后试样表面形成金黄色氧化膜，如图2。氧化后处理后氧化膜厚度明显增加，未处理试样氧化膜厚度为8nm，处理后膜厚度达到40nm左右。利用电化学测试系统进行自腐蚀电位测量，如图3，处理后试样自腐蚀电位明显提高，耐蚀性提高。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，将所述装置用于022Cr17Ni12Mo2不锈钢填料片的表面氧化处理，等离子喷头4选择40×1mm,调节等离子喷头4与试样9上下表面距离为8mm,氧化气喷头5选择尺寸50×5mm，氧化气喷头5距离试样9上下表面距离15mm。通过调节加热器7控制试样表面温度230℃,设定传送器10的传送速度1mm/min。
处理后试样表面形成金黄色和淡蓝色氧化膜，如图4。
选用导热油为基础油,使用商业环烷酸馏分调节酸值至10mgKOH/g，采用高温高压釜进行腐蚀实验，实验温度310℃，实验周期100h。结果显示氧化处理后腐蚀速率大大降低，耐蚀性提高，如图5。
Claims (10)
1.一种等离子辅助氧化处理装置，包括气源、氧化气源、加热器、高温氧化气输送管、等离子发生器、连接管、等离子喷头、氧化气喷头、传送器，红外测温器，气源与等离子发生器一端相连，等离子发生器通过连接管与等离子喷头相连，氧化气源与加热器一端相连，加热器通过高温氧化气输送管与氧化气喷头相连，等离子喷头、氧化气喷头均为对喷布置，喷头出口方向设有传送器，待处理样品位于传送器上。
2.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于传送器上方的等离子喷头、氧化气喷头并列布置，该等离子喷头、氧化气喷头之间设有红外测温器。
3.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于通过调节气源的流量和更换不同的等离子喷头实现等离子焰的高度调节。
4.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于通过调节等离子喷头与样品的距离，实现处理和预热程度的调节，通过加热器实现氧化温度控制。
5.根据权利要求2所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于通过红外测温器实现处理表面温度测量及反馈。
6.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于通过调节传送器速度，实现处理时间的控制。
7.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于气源向等离子发生器提供气体产生等离子流，依次经过连接管和等离子喷头，等离子流经喷头对待处理样品的上下表面进行处理，实现表面的清洁、活化和预热，氧化气源的气体经加热器加热到设定温度后，经氧化气喷头喷出，等离子处理的待处理样品在传送器的传动下再经过氧化气喷头进行氧化处理。
8.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于等离子喷头至少为两个，氧化气喷头至少为两个。
9.根据权利要求1所述等离子辅助氧化处理装置，其特征在于每个等离子喷头流量相同，每个氧化气喷头流量相同。
10.权利要求1-9所述等离子辅助氧化处理装置在不锈钢的钝化处理中的应用。
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