[发明专利]一种大气压介质阻挡放电冷等离子体射流对金属材料表面改性的方法

摘要

本发明提供了一种大气压介质阻挡放电冷等离子体射流对金属材料表面改性的方法，属于材料表面处理技术领域。该方法通过大气压下介质阻挡放电，产生大量的活性粒子和金属材料表面相互作用，发生氧化、刻蚀、交联等物理和化学反应，对金属表面改性。其中，冷等离子体射流是由放电形式为介质阻挡放电的冷等离子体射流发生器产生的。当放电电压较低时，冷等离子体射流可对金属材料表面快速亲液性改性，且不改变表面结构；当放电电压较高时，射流可在快速改性同时，改变表面微观结构，从而使亲液性改性效果长久保持。该方法处理效率高，且无需真空设备，成本低，操作简单灵活，对环境无污染，是一种新型绿色表面改性方法。

主权项

1.一种大气压介质阻挡放电冷等离子体射流对金属材料表面改性的方法，本方法所用的装置为介质阻挡放电冷等离子体射流发生装置，包括工作气体源(1)、气体减压阀(2)、气体质量流量控制器(3)、冷等离子体射流发生器(4)、缠绕在冷等离子体射流发生器上的高压电极(5)和低温等离子体高压电源(6)；其特征在于，冷等离子体射流发生器(4)的材质为管状绝缘介质，其上套有高压电极(5)；高压电极(5)与低温等离子体高压电源(6)的高压输出端相连，低温等离子体高压电源(6)的低压输出端与地相连；工作气体由工作气体源(1)经过气体减压阀(2)和气体质量流量控制器(3)通入冷等离子体射流发生器(4)；将冷等离子体射流发生器(4)固定在支架上，将待处理的金属材料(8)水平放置在冷等离子体射流发生器(4)的射流出口的正下方；打开气体减压阀(2)，调整气体质量流量控制器(3)，使工作气体以合适的流量进入冷等离子体射流发生器(4)中；开启高压电源(6)，逐渐提高输出电压，直到冷等离子体射流发生器(4)的出口产生稳定的介质阻挡放电冷等离子体射流(7)；调整冷等离子体射流发生装置(4)和金属材料(8)之间的距离，使介质阻挡放电冷等离子体射流(7)和金属材料(8)充分接触，形成表面改性射流处理区域(9)；所述的工作气体源(1)中气体为氦气、氩气、氮气、空气、氧气中的一种或两种以上混合；所述的冷等离子体射流发生器(4)出口和待处理金属材料(8)之间的距离调整为2mm‑30mm；所述的金属材料(8)为超疏油铝片；所述的高压电源(6)为脉冲电源，输出频率为100Hz‑10kHz；或为低频交流电源，输出频率为10kHz‑100kHz；或为射频电源，输出频率为1MHz‑5GHz；逐渐增大输出电压至1kV‑30kV，当高压电源(6)的输出电压为20kV时，实现金属材料表面的快速改性且不改变表面结构；当高压电源(6)的输出电压为30kV时，在对金属材料表面快速改性同时改变表面结构，从而使所得亲液性长久保持。