CN102345087A - 一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，包括反应器、氧气提供装置及真空装置，氧气提供装置和真空装置分别通过阀门与反应器连接，反应器内的上下侧分别设置可调波长的纳米放射源，在两个纳米放射源之间设置样品架。本发明利用设置在反应器内的纳米放射源发出纳米射线，结合氧气提供装置提供的氧气，在纳米射线和含氧气的氛围内，对金属或合金表面处理一定时间，可于金属或合金表面形成一层高密度的纳米级氧化膜，从而达到抗氧化、防腐蚀的功效，不仅抗腐蚀效果好，而且耗能低，为金属本体处理，无需添加物，无其它原料成本，成本低，速率快，对环境无污染，无需化学原料、高温或大功率用电。

Description

一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置

技术领域

本发明涉及金属防腐蚀处理技术领域，具体是一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置。

背景技术

金属是现今社会最重要的材料之一，被广泛应用于公共设施、交通行业、基础建设、政府项目、生产设备等领域。日常生活中小到电子器件，大到飞机船只都离不开金属材料。然而，当金属与外界环境如空气和各种溶液作用时，会造成金属的腐蚀，继而严重影响金属的力学、电化学、光学等性能，大大缩短设备的使用寿命，甚至酿成灾难性事故。全球每年因腐蚀而报废的金属材料大约有1亿吨。

当前广泛应用的金属防腐蚀技术主要包括有机涂料和金属镀膜。有机涂料成本较低，可用于金属的维护，然而它的防腐效果相对较差，涂料层不耐磨，而且在处理过程中环境污染严重。金属镀膜的防腐效果较好，然而由于锌锭利用率低，费热费电，它的成本高，而且由电镀带来的环境污染严重，无法用于金属的维护。在全球大力提倡环保节能的今天，急需开发一种成本低、效果好、绿色环保的金属防腐蚀的技术与装置。

发明内容

本发明提供一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，可直接在金属本体处理，无需添加物，无其它原料成本，成本低，处理后的金属抗腐蚀效果好，而且耗能少、无污染。

一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，包括反应器、氧气提供装置及真空装置，氧气提供装置和真空装置分别通过阀门与反应器连接，反应器内的上下侧分别设置可调波长的纳米放射源，在两个纳米放射源之间设置样品架。

如上所述的纳米放射处理装置，反应器的四壁设置加热装置。

如上所述的纳米放射处理装置，所述加热装置包括电阻加热***。

如上所述的纳米放射处理装置，还包括排气装置，排气装置通过阀门与反应器相连，用于处理反应器中未反应的氧气。

如上所述的纳米放射处理装置，所述排气装置包括氧气燃烧反应器。

如上所述的纳米放射处理装置，所述纳米放射源包括可调波长和功率密度的紫外灯。

如上所述的纳米放射处理装置，样品架通过支架滑动设置于反应器的侧壁上。

如上所述的纳米放射处理装置，真空装置为真空度在10^-4mTorr至1mTorr之间的真空泵设备。

如上所述的纳米放射处理装置，所述纳米放射源可发射100-365nm紫外波段的纳米射线，且射线功率密度在10mW/cm²-2W/cm²之间。

本发明利用设置在反应器内的纳米放射源发出纳米射线，结合氧气提供装置提供的氧气，在纳米射线和含氧气的氛围内，对金属或合金表面处理一定时间，可于金属或合金表面形成一层高密度的纳米级氧化膜，从而达到抗氧化、防腐蚀的功效，不仅抗腐蚀效果好，而且耗能低，为金属本体处理，无需添加物，无其它原料成本，成本低，速率快，对环境无污染，无需化学原料、高温或大功率用电。

附图说明

图1是本发明用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置的结构示意图；

图2是本发明用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置的截面示意图。

图中：1-反应器，2-加热装置，3-纳米放射源，4-样品架，5-氧气提供装置，6-真空装置，7-排气装置，8-阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置的结构示意图，所述用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置包括反应器1、氧气提供装置5及真空装置6。

反应器1内的上下侧分别设置可调波长的纳米放射源3，所述纳米放射源3可为可调波长和功率密度的紫外灯。在两个纳米放射源3之间设置样品架4，请结合参考图2，样品架4可通过支架滑动设置于反应器1的侧壁上。氧气提供装置5和真空装置6分别与反应器1连接，用于向反应器1内输送氧气，提供处理金属所需的氧气浓度。真空装置6可为真空度在10^-4mTorr至1mTorr之间的真空泵设备。

所述用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置还可包括排气装置7，排气装置7与反应器1相连，用于安全处理反应器1中未反应的氧气。所述排气装置7可为氧气燃烧反应器。反应器1与氧气提供装置5、真空装置6及排气装置7连接处分别设置阀门8，用于根据需要控制气流的大小。

另外，反应器1的四壁可设置加热装置2，所述加热装置2可为电阻加热***，使得反应在较高温度进行。

下面介绍使用本发明对金属进行防腐蚀的处理操作过程：

将待处理的金属样品置于反应器1中样品架4上，关紧反应器1与氧气提供装置5及排气装置7相连阀门8，开启真空装置6及与其相连的阀门8以移除反应器1中的空气。然后关闭真空装置6及与其相连阀门8，开启氧气提供装置5及与其相连阀门8，向反应器1中提供所需氧气浓度(20％至100％)及压力(1mTorr至50bar)。氧气提供装置5可提供空气、氧气、氮气或者混合气体，氧气的分压可控制在20％至100％，反应压力可由注入的氧气控制在1mTorr至50bar。开启纳米放射源3，调节至所需射线波长(100-365nm)及射线功率密度(10mW/cm²-2W/cm²)。此处纳米放射源3可发射100-365nm紫外波段的纳米射线，且射线功率密度在10mW/cm²-2W/cm²之间。反应器1可根据反应需要，保持反应温度至室温，或者启动设置在反应器1的四壁的加热装置2保持反应温度恒温从室温到1000℃之间的任意温度。在纳米射线和含氧气的氛围内，处理时间10分钟以上，本装置可于金属或合金表面形成一层高密度的纳米级氧化膜，从而达到抗氧化、防腐蚀的功效。设置在反应器1中的加热装置2提供的升温条件有助于缩短反应时间，优化不同金属的处理条件，进一步提高金属表面氧化膜的抗腐蚀性能。

另外，样品架4可通过调节其与反应器1的侧壁连接的支架，可以调节金属样品与纳米放射源3之间的距离及相对位置，可以帮助达到金属样品各方向的均一处理。处理完毕后，关闭氧气提供装置5及与其相连阀门8，如启用加热装置2则将其关闭并冷却至室温。然后开启与排气装置7相连阀门8，由排气装置7安全处理未反应的氧气。

采用本发明的纳米放射处理装置，可在常温、常压下运用于任何金属表面。为达到更好的防腐蚀效果，本装置亦可提供升温和高氧气浓度环境。采用本发明的纳米放射处理装置对金属进行防腐蚀处理具有如下优点：抗腐蚀效果好，腐蚀阻抗增加10倍，防腐电位增加0.9V，漏点腐蚀速率降低400倍；耗能低，最低仅为10mW/cm2；为金属本体处理，无需添加物，无其它原料成本，成本低；速率快，最快只需10分钟处理时间；处理后金属表面不仅抗腐蚀性能显著增强，且表面耐磨损强度大大提高；对环境无污染，无需化学原料、高温或大功率用电；金属生产和现场维护均可应用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：包括反应器(1)、氧气提供装置(5)及真空装置(6)，氧气提供装置(5)和真空装置(6)分别通过阀门(8)与反应器(1)连接，反应器(1)内的上下侧分别设置可调波长的纳米放射源(3)，在两个纳米放射源(3)之间设置样品架(4)。

2.如权利要求1所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：反应器(1)的四壁设置加热装置(2)。

3.如权利要求2所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：所述加热装置(2)包括电阻加热***。

4.如权利要求1所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：还包括排气装置(7)，排气装置(7)通过阀门(8)与反应器(1)相连，用于处理反应器(1)中未反应的氧气。

5.如权利要求4所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：所述排气装置(7)包括氧气燃烧反应器。

6.如权利要求1所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：所述纳米放射源(3)包括可调波长和功率密度的紫外灯。

7.如权利要求1所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：样品架(4)通过支架滑动设置于反应器1的侧壁上。

8.如权利要求1所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：真空装置(6)为真空度在10^-4mTorr至1mTorr之间的真空泵设备。

9.如权利要求1所述的用于金属防腐蚀的纳米放射处理装置，其特征在于：所述纳米放射源(3)可发射100-365nm紫外波段的纳米射线，且射线功率密度在10mW/cm²-2W/cm²之间。

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