專利名稱：一種介質(zhì)阻擋放電電極及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于等離子體放電技術領域，具體涉及介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法及利用該方法制成的電極。
背景技術：
介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge, DBD)是指絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電。介質(zhì)阻擋放電電極結(jié)構的設計形式多種多樣。在兩個放電電極之間充滿某種工作氣體，并將其中一個或兩個電極用絕緣介質(zhì)覆蓋，也可以將介質(zhì)直接懸掛在放電空間或采用顆粒狀的介質(zhì)填充其中，當兩電極間施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體會被擊穿而產(chǎn)生放電，即產(chǎn)生了介質(zhì)阻擋放電。在實際應用中，管線式的電極結(jié)構被廣泛的應用于各種化學反應器中，而平板式電極結(jié)構則被廣泛的應用于工業(yè)中的高分子和金屬薄膜及板材的改性、接枝、表面張力的提高、清洗和親水改性中?，F(xiàn)有技術如中國專利CN200956366涉及的螺旋電極介質(zhì)阻擋放電裝置中電極采用螺旋形式緊密環(huán)繞在電介質(zhì)的外表面上，在放電管內(nèi)形成放電腔。又如中國專利CN101330794大氣壓介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子體射流裝置中所提到的環(huán)狀電極緊貼于介質(zhì)管的外壁，工作氣體由流量計、止回閥經(jīng)連接頭進入介質(zhì)管，等離子體被吹出形成等離子體射流。以及中國專利CN201010113743介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置里的等離子體激勵器由兩個電極組成一電極對，這兩個電極交錯布置在穩(wěn)燃錐罩兩側(cè)，穩(wěn)燃錐罩接觸火焰?zhèn)鹊碾姌O為裸露電極，連接高壓電源的高壓端；穩(wěn)燃錐罩的另一側(cè)的電極為掩埋電極，連接高壓電極的接地端；接通高壓電后將等離子體激勵器附近空氣電離。上述各種裝置在實用性、安全性方面均有所欠缺，需進行進一步改進(I)實際使用時，人們希望電極可以方便更換，但現(xiàn)有電極通常分成幾個部分，更換時較麻煩。(2)介質(zhì)阻擋放電中的絕緣導體與放電電極貼合的越緊密放電就越穩(wěn)定，但目前技術中無論是纏繞還是壓合都無法實現(xiàn)這一目的。(3)現(xiàn)有技術在放電空間發(fā)熱導致介質(zhì)或電極發(fā)生微小形變時不能繼續(xù)保持緊密接觸，而影響放電效率和效果。(4)考慮到介質(zhì)阻擋放電的安全性問題，必須避免電極間產(chǎn)生的高壓通道泄漏對操作人員產(chǎn)生的潛在威脅。(5)現(xiàn)有技術電極制作工藝和安裝方式分成很多步驟，效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種制備介質(zhì)阻擋放電電極的方法，以改進現(xiàn)有技術在實用性、安全性、制造效率等方面的不足，實現(xiàn)高效、安全的放電，同時減少能耗及人力成本。本發(fā)明采用的技術方案為一種介質(zhì)阻擋放電電極，該電極采用微弧氧化技術制造介質(zhì)阻擋放電的絕緣介質(zhì)層及一側(cè)放電電極，再利用鍍膜技術在已制成的絕緣介質(zhì)層的生成另一側(cè)放電電極，從而實現(xiàn)制造緊密貼合、一體化的介質(zhì)阻擋放電電極。其中，該電極由下電極、絕緣介質(zhì)層、鍍膜上電極構成，下電極選取采用直徑I毫米 50厘米的鋁管或邊長I毫米 500厘米的鋁片。
其中，將不易發(fā)生電化學腐蝕的材料覆蓋在經(jīng)過初清洗和干燥處理的金屬電極材料基底的一部分上，同時保留部分金屬裸露在外，再通過微弧氧化技術將裸露的金屬制備成絕緣的金屬氧化物介質(zhì)層；之后去除所覆的薄膜，再清洗經(jīng)過微弧氧化后得到的電極材料，并進行干燥；接著在干燥后的電極材料被氧化的那一側(cè)覆蓋上模板，把模板和電極材料一起進行鍍膜處理；鍍膜結(jié)束之后將所覆的模板去掉，得到所需的介質(zhì)阻擋放電電極材料。另外提供一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，該方法的步驟主要包括初清洗、干燥、覆膜、微弧氧化、去膜、再清洗、干燥、覆版、鍍膜、去版；其中，將不易發(fā)生電化學腐蝕的材料覆蓋在經(jīng)過初清洗和干燥處理的金屬電極材料基底的一部分上，同時保留部分金屬裸露在外，再通過微弧氧化技術將裸露的金屬制備成絕緣的金屬氧化物介質(zhì)層；之后去除所覆的薄膜，再清洗經(jīng)過微弧氧化后得到的電極材料，并進行干燥；接著在干燥后的電極材料被氧化的那一側(cè)覆蓋上模板，把模板和電極材料一起進行鍍膜處理；鍍膜結(jié)束之后將所覆的模板去掉，得到所需的介質(zhì)阻擋放電電極材料。其中，該方法具體實施如下首先按需要選取大小合適的鋁管或鋁片，再將鋁管或鋁片浸泡于丙酮或酒精中進行超聲振蕩清理表面的雜質(zhì)；將經(jīng)過初清洗之后的鋁材做干燥處理，如自然風干或烘干；接著，按需要在鋁管或鋁片一側(cè)表面的某些部分涂敷耐腐蝕的材料，涂敷部分的總面積小于鋁材一側(cè)的表面積；涂敷的方式根據(jù)選用材料的不同可采用直接涂敷、摻膠粘接、或貼膜的方法；把覆膜后的鋁材放入電解液中，對電解液通入三相交流高壓進行微弧氧化，該三相交流高壓的電壓范圍為300 700V，電流范圍為O.1A 20A，微弧氧化時間在3分鐘至120分鐘；將微弧氧化處理后的鋁管或鋁片取出，把表面涂敷的膜材料去除，再把鋁管或鋁片放入去離子水中，進行超聲振蕩清洗；取出鋁管或鋁片后進行干燥，這樣，鋁材表面有覆膜的部分未被微弧氧化，而沒有覆膜的部分則變成了絕緣的氧化鋁，在原先沒有涂敷材料的材料一側(cè)，即被氧化的鋁部分覆蓋模板，需要特別指出的是在另一側(cè)仍有部分未被氧化的鋁，模板的表面積小于鋁材一側(cè)的表面積，模板可以是網(wǎng)格、梳狀、螺旋或其他需要的形狀，模板材質(zhì)可以是金屬、有機物或金屬氧化物，對鋁材表面覆版的那一側(cè)鍍金屬膜，鍍膜可以選用高壓陰極弧進行，在KT1Pa氣壓環(huán)境里，向由銅制成的陰極通3000V電壓，在鋁材上通負偏壓，處理I分鐘至120分鐘后取出；去掉覆蓋在鋁材上的模板，得到所需要的介質(zhì)阻擋放電電極成品，其由下電極、絕緣介質(zhì)層、鍍膜上電極構成。其中，鋁管的直徑5厘米，或所述的鋁片為邊長10厘米。其中，所述的耐腐蝕的材料為NaSiO3、聚四氟乙烯或SiO2粉。其中，所述的電解液可選用四硼酸鈉。其中，所述的把表面涂敷的膜材料去除可采用的方法有洗滌、刮擦或打磨。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于1、本發(fā)明所述的介質(zhì)阻擋放電電極制備方法簡便易行，不涉及較多的機械工藝流程，可以保證絕緣介質(zhì)層與金屬電極之間的緊密貼合。2、本發(fā)明可以根據(jù)需要設定電極的大小、形狀，還可以通過調(diào)節(jié)微弧氧化時間來控制介質(zhì)層的介電常數(shù)，從而達到實現(xiàn)更有效放電的目的。


圖1是本發(fā)明的總體流程圖。圖2是本發(fā)明涉及的覆膜工藝結(jié)構示意圖，(a)為側(cè)視圖，(b)為頂視圖。圖3是本發(fā)明涉及的覆版工藝結(jié)構示意圖。圖4是覆版工藝中涉及的模板造型示意圖。圖5是本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電電極成品結(jié)構示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以及具體實施例進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明實施例采用鋁(也可選用鎂、銅等金屬或其合金)為電極材料。首先按需要選取大小合適的鋁管(如直徑5厘米)或鋁片(如邊長10厘米)，再將鋁材浸泡于丙酮或酒精中進行超聲振蕩清理表面的雜質(zhì)。將經(jīng)過初清洗之后的鋁材做干燥處理，如自然風干或烘干。接著，如圖2所示，按需要在鋁材21—側(cè)表面的某些部分涂敷耐腐蝕的材料22 (如NaSiO3、聚四氟乙烯、SiO2粉等)，涂敷部分的總面積小于鋁材一側(cè)的表面積。涂敷的方式根據(jù)選用材料的不同可采用直接涂敷、摻膠粘接、貼膜等方法。把覆膜后的鋁材放入電解液中，對電解液通入三相交流高壓(如300 700V，0.1A 20A)進行微弧氧化，電解液可選用四硼酸鈉等。微弧氧化時間在3分鐘至120分鐘。將微弧氧化處理后的鋁材取出，把表面涂敷的膜材料去除，可采用的方法有洗滌、刮擦、打磨等。再把鋁材放入去離子水中，進行超聲振蕩清洗。取出鋁材后進行干燥。這樣，鋁材表面有覆膜的部分未被微弧氧化，而沒有覆膜的部分則變成了絕緣的氧化鋁。如圖3，在原先沒有涂敷材料的材料一側(cè)31，即被氧化的鋁部分覆蓋模板32，需要特別指出的是在另一側(cè)仍有部分未被氧化的鋁21。如圖4，模板的表面積小于鋁材一側(cè)的表面積，模板可以是網(wǎng)格、梳狀、螺旋或其他需要的形狀，模板材質(zhì)可以是金屬(如銅、不銹鋼、鉛等)、有機物(聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等)、金屬氧化物(氧化鋁、氧化鎂等)等。對鋁材表面覆版的那一側(cè)鍍金屬膜。鍍膜可以選用高壓陰極弧進行，如在KT1Pa氣壓環(huán)境里，向由銅制成的陰極通3000V電壓，在鋁材上通負偏壓，處理I分鐘至120分鐘后取出。去掉覆蓋在鋁材上的模板，得到所需要的電極。如圖5，本發(fā)明涉及的介質(zhì)阻擋放電電極成品由下電極21、絕緣介質(zhì)層31、鍍膜上電極51構成。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種介質(zhì)阻擋放電電極，其特征在于，該電極采用微弧氧化技術制造介質(zhì)阻擋放電的絕緣介質(zhì)層及一側(cè)放電電極，再利用鍍膜技術在已制成的絕緣介質(zhì)層的生成另一側(cè)放電電極，從而實現(xiàn)制造緊密貼合、一體化的介質(zhì)阻擋放電電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極，其特征在于，該電極由下電極(21)、絕緣介質(zhì)層(31)、鍍膜上電極(51)構成，下電極(21)選取采用直徑I毫米 50厘米的鋁管或邊長I毫米 500厘米的鋁片。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極，其特征在于，將不易發(fā)生電化學腐蝕的材料覆蓋在經(jīng)過初清洗和干燥處理的金屬電極材料基底的一部分上，同時保留部分金屬裸露在外，再通過微弧氧化技術將裸露的金屬制備成絕緣的金屬氧化物介質(zhì)層；之后去除所覆的薄膜，再清洗經(jīng)過微弧氧化后得到的電極材料，并進行干燥；接著在干燥后的電極材料被氧化的那一側(cè)覆蓋上模板，把模板和電極材料一起進行鍍膜處理；鍍膜結(jié)束之后將所覆的模板去掉，得到所需的介質(zhì)阻擋放電電極材料。
4.一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，其特征在于，該方法的步驟主要包括:初清洗、干燥、覆膜、微弧氧化、去膜、再清洗、干燥、覆版、鍍膜、去版；其中， 將不易發(fā)生電化學腐蝕的材料覆蓋在經(jīng)過初清洗和干燥處理的金屬電極材料基底的一部分上，同時保留部分金屬裸露在外，再通過微弧氧化技術將裸露的金屬制備成絕緣的金屬氧化物介質(zhì)層；之后去除所覆的薄膜，再清洗經(jīng)過微弧氧化后得到的電極材料，并進行干燥；接著在干燥后的電極材料被氧化的那一側(cè)覆蓋上模板，把模板和電極材料一起進行鍍膜處理；鍍膜結(jié)束之后將所覆的模板去掉，得到所需的介質(zhì)阻擋放電電極材料。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，其特征在于，該方法具體實施如下: 首先按需要選取大小合適的鋁管或鋁片，再將鋁管或鋁片浸泡于丙酮或酒精中進行超聲振蕩清理表面的雜質(zhì)；將經(jīng)過初清洗之后的鋁材做干燥處理，如自然風干或烘干； 接著，按需要在鋁管或鋁片一側(cè)表面的某些部分涂敷耐腐蝕的材料(22)，涂敷部分的總面積小于鋁材一側(cè)的表面積；涂敷的方式根據(jù)選用材料的不同可采用直接涂敷、摻膠粘接、或貼膜的方法；把覆膜后的鋁材放入電解液中，對電解液通入三相交流高壓進行微弧氧化，該三相交流高壓的電壓范圍為300 700V，電流范圍為0.1A 20A，微弧氧化時間在3分鐘至120分鐘；將微弧氧化處理后的鋁管或鋁片取出，把表面涂敷的膜材料去除，再把鋁管或鋁片放入去離子水中，進行超聲振蕩清洗；取出鋁管或鋁片后進行干燥，這樣，鋁材表面有覆膜的部分未被微弧氧化，而沒有覆膜的部分則變成了絕緣的氧化鋁，在原先沒有涂敷材料的材料一側(cè)(31)，即被氧化的鋁部分覆蓋模板(32)，需要特別指出的是在另一側(cè)仍有部分未被氧化的鋁(21)，模板的表面積小于鋁材一側(cè)的表面積，模板可以是網(wǎng)格、梳狀、螺旋或其他需要的形狀，模板材質(zhì)可以是金屬、有機物或金屬氧化物，對鋁材表面覆版的那一側(cè)鍍金屬膜，鍍膜可以選用高壓陰極弧進行，在KT1Pa氣壓環(huán)境里，向由銅制成的陰極通3000V電壓，在鋁材上通負偏壓，處理I分鐘至120分鐘后取出；去掉覆蓋在鋁材上的模板，得到所需要的介質(zhì)阻擋放電電極成品，其由下電極(21)、絕緣介質(zhì)層(31)、鍍膜上電極(51)構成。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，其特征在于，鋁管的直徑5厘米，或所述的鋁片為邊長10厘米。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，其特征在于，所述的耐腐蝕的材料(22)為NaSiO3、聚四氟乙烯或SiO2粉。
8.根據(jù)權利要求5所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，其特征在于，所述的電解液可選用四硼酸鈉。
9.根據(jù)權利要求5所述的一種介質(zhì)阻擋放電電極的制作方法，其特征在于，所述的把表面涂敷的膜材 料去除可采用的方法有洗滌、刮擦或打磨。
全文摘要
本發(fā)明提供一種介質(zhì)阻擋放電電極及其制作方法，采用微弧氧化技術制造介質(zhì)阻擋放電的絕緣介質(zhì)層及一側(cè)放電電極，再利用鍍膜技術在已制成的絕緣介質(zhì)層的生成另一側(cè)放電電極，從而實現(xiàn)制造緊密貼合、一體化的介質(zhì)阻擋放電電極。本發(fā)明所述的介質(zhì)阻擋放電電極制備方法簡便易行，不涉及較多的機械工藝流程，可以保證絕緣介質(zhì)層與金屬電極之間的緊密貼合；可以根據(jù)需要設定電極的大小、形狀，還可以通過調(diào)節(jié)微弧氧化時間來控制介質(zhì)層的介電常數(shù)，從而達到實現(xiàn)更有效放電的目的。
文檔編號C25D11/04GK103079328SQ201210589899
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者吳征威, 蘇曉飛, 汪一楠, 傅勁裕, 楊繼泉, 王建新 申請人:云南航天工業(yè)有限公司