[发明专利]一种处理铝合金气瓶内表面的方法及铝合金气瓶

说明书

本发明涉及金属表面处理技术领域，公开了一种处理铝合金气瓶内表面的方法及铝合金气瓶。该方法包括：(1)将待处理铝合金气瓶与除油液进行第一超声清洗，得到除油铝合金气瓶I；(2)将除油铝合金气瓶I与抛光液进行抛光处理，得到抛光铝合金气瓶II；(3)在保护气I存在下，将有机硅烷与抛光铝合金气瓶II进行第一表面处理，得到含有硅烷化惰性薄膜的铝合金气瓶III；(4)在保护气II存在下，将第一反应气与铝合金气瓶III进行第二表面处理。采用本发明提供的方法能够在铝合金气瓶内表面沉积一层具有低表面能的C‑Si‑H薄膜，从而赋予铝合金气瓶高惰性、高耐腐蚀性和高抗吸附性。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种处理铝合金气瓶内表面的方法及铝合金气瓶。

背景技术

气体标准物质是具有准确量值的测量标准，是进行分析测试的“标尺”与“砝码”，是检测结果国际互认的核心和关键，也是我国《计量法》依法管理的计量器具，广泛应用于食品、环境、医药、钢铁等领域的校准检测中，在保障国民经济发展及民生安全等方面发挥着极其重要的作用。

气瓶是气体标准物质的包装材料，气瓶的基体性质决定了气瓶与化学气体的兼容性。目前，广泛用于气体标准物质储运的气瓶主要有钢质气瓶、铝合金气瓶和复合材料气瓶。其中，铝合金气瓶由于其质轻、耐压强度高、易加工等优势，是目前国际上气体标准物质使用最多的包装容器。

然而，针对一些高活性物质，比如硫化氢或者多组分微痕量的VOCs气体标准物质，铝合金气瓶内壁仍然存在明显吸附，这主要是因为在自然状态下，铝合金气瓶内壁会生成一层纳米级厚度Al₂O₃膜。这种天然结构的Al₂O₃结构较疏松、多孔，表面分布着较多数量的羟基，为气体分子的吸附提供了位点，导致气体组分在气瓶内壁发生明显吸附。吸附行为的发生不仅会破坏气瓶内标准气体组成和浓度的稳定性，而且会在自然环境下加快腐蚀速率，影响容器的使用寿命，严重制约了气体标准物质的量值传递。

近年来，为了减少铝合金材料表面吸附的发生，同时增强铝合金表面的抗腐蚀能力和使用寿命，研究人员在铝合金表面进行膜层修饰，通过改变铝合金界面性质，阻断金属基材与气体组分的反应。

目前，通常采用电镀法、化学转化法、阳极氧化法、微弧氧化法和硅烷化修饰法对铝合金进行表面处理。

虽然前述方法在一定程度上有效降低了腐蚀和吸附对气体标准物质的影响，但要满足标准气体的运输和储存条件，设计理想的铝合金气瓶内壁涂层还面临着以下难点和挑战：

1)涂层应与基材结合紧密，保持内壁的完整性和稳定性，避免由于内壁涂层材料的脱落而引起的标准气体稳定性发生变化。

2)由于标准气体组分种类多、浓度范围广，不同的标准气体对所使用的内壁涂层要求不同，需要设计一种普遍适用、能满足多种标准气体要求的气瓶内壁涂层，将实现实用性和经济性的双重突破。

3)从实际操作的角度来看，新工艺不仅要满足由使用条件提出的要求，而且应该符合“绿色化学”的发展理念，尽可能降低能耗、操作简单，不对水体、大气等环境产生污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中铝合金气瓶内表面存在化学惰性不足、表面涂层表面能较高且耐腐蚀性不佳的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种处理铝合金气瓶内表面的方法，该方法包括：

(1)将待处理铝合金气瓶与除油液进行第一超声清洗，得到除油铝合金气瓶I；

(2)将所述除油铝合金气瓶I与抛光液进行抛光处理，得到抛光铝合金气瓶II；