[发明专利]一种通过介质阻挡放电改性金属钝化膜的处理方法

说明书

本发明公开了一种通过介质阻挡放电改性金属钝化膜的处理方法，首先将待处理金属打磨后分别在无水乙醇和丙酮中超声震洗，得到震洗样品；其次将震洗样品干燥后，置于真空环境下保存备用；最后对双介质阻挡放电仪预热，设定装置参数，随后，将备用的待处理试样放于介质板之间，调频至稳定的电流输出，经过介质阻挡放电处理完成后，关闭电源，取出处理好的试样，处理好的试样表面即得到增厚的钝化膜。本发明成本低、操作简单、高效，且适用于多种金属和合金，改性后的钝化膜的耐蚀性和耐高温氧化性大幅提升，不但可以为金属表面防护提供新的思路和手段，还能够极大推动金属材料以及超薄金属氧化物膜层的应用发展。

技术领域

本发明属于材料腐蚀与防护领域，具体涉及一种通过介质阻挡放电改性金属钝化膜的处理方法。

背景技术

自然界中，除金以外的所有金属和合金表面均存在一层金属氧化物薄膜，也即钝化膜。这层薄膜直接决定了金属和合金表面的物理化学性质。对于结构金属材料而言，这层薄膜决定了金属的耐腐蚀性能和耐高温氧化性能，是材料抵御环境和高温侵蚀，维持其力学性能的关键。通过调节金属基体的化学成分能直接改变其钝化膜成分，但是难以满足块体金属材料力学性能要求。钝化膜厚度一般小于5nm，其膜层成分和结构会随外界环境发生变化，由于对该膜层形成的原子机理还不完全清楚，目前有关通过在膜层一侧调控膜层成分与结构从而改善其膜层性能的技术很少。文献中报道的几种改性钝化膜的方法，仅仅适用于个别金属和合金，且未见同时提高耐蚀性能和高温抗氧化性能的报道。

随着科学技术的发展，人们对金属材料的使用范围越来越广。从航空航天、核电军工等领域，到交通运输、电子设备等民用领域，金属材料的服役环境也随之越来越恶劣。这对金属和合金的耐蚀性和高温耐氧化性提出了更高的要求。传统的解决方法是在金属表面制备各种各样的防护层，但这些方法有着诸如与基体结合性差、处理液不环保、成本高昂等缺点。同时，针对不同种类的金属，往往需要采用不同的处理工艺，造成资源和能源的极大浪费。如果能够基于金属自身的表面钝化膜，开发出一种改性钝化膜的方法，并调控其膜层性能，预计将增大处理工艺的适用范围，并扩展金属和合金的服役环境。

发明内容

本发明提供一种通过介质阻挡放电改性金属钝化膜的处理方法，以克服现有技术的缺陷，本发明成本低、操作简单、高效，且适用于多种金属和合金，改性后的钝化膜的耐蚀性和耐高温氧化性大幅提升，不但可以为金属和合金表面防护提供一种新方法，还能够为调控金属表面物化性能以及开发超薄金属氧化物膜层的功能性提供新的思路。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种通过介质阻挡放电改性金属钝化膜的处理方法，包括以下步骤：

步骤一：将待处理金属打磨后分别在无水乙醇和丙酮中超声震洗，得到震洗样品；

步骤二：将震洗样品干燥后，置于真空环境下保存备用；

步骤三：对双介质阻挡放电仪预热，设定装置参数如下：放电间隙6-10mm，放电电压30-80V，随后，将步骤二得到的待处理试样放于介质板之间，调频至稳定的电流输出，经过介质阻挡放电处理完成后，关闭电源，取出处理好的试样，处理好的试样表面即得到改性的钝化膜。

进一步地，步骤一中待处理金属为纯金属或合金。

进一步地，所述纯金属为锆、铝或钛。

进一步地，所述合金为316L不锈钢、SUS321耐热钢，10钢或镍基高温合金625。

进一步地，步骤一中将待处理金属打磨至2000#砂纸。

进一步地，步骤一中超声震洗时超声功率为30-50W，超声震洗时间为1min-5min。

进一步地，步骤二中干燥温度为30℃-40℃，干燥时间为1h。

进一步地，步骤二中真空环境的真空度不大于10Pa。