[发明专利]放电等离子体处理微堆层结构绝缘材料表面的装置及方法

说明书

本发明公开了一种放电等离子体处理微堆层结构绝缘材料表面的装置，该装置包括：高压引入极一端通过电源高压输出端子与脉冲电源连接，另一端通过高压导电杆与高压电极连接；接地电极设于高压电极的正下方，接地电极通过接地导电杆与底座连接并接地；被处理试样固定于高压电极和接地电极之间，且被处理试样与高压电极和接地电极紧密贴合无间隙。本发明还公开了一种放电等离子体处理微堆层结构绝缘材料表面的方法，包括：步骤1、根据各设备的连接组装处理装置；步骤2、放置被处理试样使其固定于高压电极与接地电极之间且不存在间隙；步骤3、打开脉冲电源形成均匀的辉光放电；步骤4、辉光放电产生的低温等离子体对被处理试样表面进行融蚀处理。

技术领域

本发明涉及绝缘子技术领域，具体而言，涉及放电等离子体处理微堆层结构绝缘材料表面的装置及方法。

背景技术

微堆层结构绝缘材料，即微米到毫米级厚度的金属和绝缘层叠式复合绝缘结构，在直流、交流和脉冲高电压都显示出了优秀的沿面绝缘强度，大大提高了绝缘效率和质量，为大型脉冲功率设备、电力设备的关键功能实现及小型化、高效化提供途径。

微堆层绝缘材料的表面加工和处理工艺是保证其性能实现的关键技术。微堆层绝缘制备工艺复杂，采用机械加工、精细抛光和超声清洗的方法进行形状加工和表面处理。从目前的使用效果来看，采用这种工艺加工出的微堆层绝缘材料，它的闪络特性一致性很难保证，这主要是由于绝缘子表面处理工艺造成的。可见，微堆层绝缘要达到优秀的沿面闪络强度其表面处理工艺是关键技术，也是它广泛应用必须解决的问题。微堆层绝缘子的形状需要经过机械加工获得，虽然目前的加工精度已经很高，其表面似乎十分光滑，但由于金属与绝缘材料的机械特性的巨大差别，从微观看，金属层表面存在微凸起和毛刺是必然的。金属凸起的强场效应将会显著作用于两者界面上的不均匀处，使金属层电子发射、电子电荷运动及相互碰撞特性发生剧烈变化，造成局部电场集中，从而导致更快的绝缘破坏，所以要实现微堆层绝缘的优秀绝缘性能，必须有良好的表面处理工艺保证。

等离子体表面处理技术是在材料表面处理科学领域出现的一种高科技环保新技术。采用低温等离子体表面处理技术可以有效去除绝缘材料表面的金属凸起和污染物，研磨金属层，可以利用等离子体技术对微堆层绝缘进行表面处理，消除微堆层绝缘材料表面的金属凸起、毛刺、绝缘凸起，保证其表面的均匀一致，降低材料绝缘性能的分散性，整体提高材料的沿面绝缘强度。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种放电等离子体处理微堆层结构绝缘材料表面的装置及方法，消除微堆层绝缘材料表面的金属、绝缘的凸起、毛刺，保证其表面的均匀一致，降低材料绝缘性能的分散性，整体提高材料的沿面绝缘强度。

本发明提供了一种放电等离子体处理微堆层结构绝缘材料表面的装置，该装置包括：

高压引入极，其一端通过电源高压输出端子与脉冲电源连接，所述高压引入极另一端通过高压导电杆与高压电极连接；

接地电极，其设于所述高压电极的正下方，所述接地电极通过接地导电杆与底座连接并接地；

被处理试样，其固定于所述高压电极和所述接地电极之间，且所述被处理试样与所述高压电极和所述接地电极紧密贴合无间隙。

作为本发明的进一步改进，所述高压引入极外部套有一个输入绝缘子。

作为本发明的进一步改进，所述高压导电杆、所述高压电极、所述被处理试样、所述接地电极和所述接地导电杆均处于放电处理室外壳与所述底座形成的密闭空间中。

作为本发明的进一步改进，所述放电处理室外壳的两侧分别设有进气接口和出气接口，且所述进气接口与气瓶连接，所述出气接口与真空泵连接。

作为本发明的进一步改进，所述脉冲电源输出为纳秒级重复频率的高压脉冲，其脉冲宽度为20ns～200ns，脉冲放电频率为200Hz～10k Hz，电压幅值为5kV～50kV，功率为200W～2000W。