本發(fā)明屬于鐵基金屬除銹領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鐵基多孔建筑金屬?gòu)V泛應(yīng)用于民用與軍用建筑中。然而鐵基建筑金屬在儲(chǔ)存時(shí)極易受到高溫、濕潤(rùn)空氣等復(fù)雜環(huán)境的影響，產(chǎn)生表面生銹現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響其應(yīng)用。

2、常規(guī)的化學(xué)除銹方法雖然可以去除鐵基金屬表面的銹層，但其各向同性的除銹特性不可避免地對(duì)產(chǎn)生鐵基金屬內(nèi)部產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，影響其表面的光潔度甚至金屬規(guī)格，阻礙其后續(xù)應(yīng)用。對(duì)于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)件表面，化學(xué)除銹采用的水溶液具有較高的表面張力，這導(dǎo)致除銹劑難以滲透到金屬構(gòu)件的凹槽與孔洞中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)均勻除銹。強(qiáng)酸的使用亦會(huì)影響操作人員的健康，并腐蝕周圍的設(shè)備與環(huán)境。

3、大氣壓等離子體射流可在一定程度上實(shí)現(xiàn)均勻無(wú)害化除銹。cn107794548b和cn103484928a分別公開(kāi)了大氣壓射流等離子體與氣-液放電等離子體在金屬表面的除銹方法。雖然以上方法在材料表面除銹方面具有一定的成效，但仍面臨效率低下以及引入強(qiáng)酸強(qiáng)堿的問(wèn)題。同時(shí)，射流等離子體在單次除銹過(guò)程中，僅能處理以毫米為單位的材料表面，且可控性差，極易損傷金屬支架，影響表面光潔度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)表面的均勻除銹，無(wú)需引入除銹液等雜質(zhì)，能均勻處理表面銹層，不對(duì)鐵基金屬表面造成損傷，尤其適用于對(duì)表面均一性有較高要求的鐵基金屬。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案為：

3、一種鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，包括放電系統(tǒng)、控溫平臺(tái)；

4、將待除銹的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述控溫平臺(tái)上，放電系統(tǒng)基于等離子體源進(jìn)行輝光放電，生成低氣壓等離子體；

5、所述低氣壓等離子體中的活性粒子進(jìn)入待除銹的金屬結(jié)構(gòu)中，低氣壓放電產(chǎn)生活性粒子，與銹層發(fā)生反應(yīng)并將其去除。

6、進(jìn)一步的，所述控溫平臺(tái)分別通過(guò)介入和非介入的探測(cè)方式確定待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中的襯底表面溫度；

7、控溫平臺(tái)通過(guò)冷卻液的啟停和流量控制調(diào)控待除銹的金屬結(jié)構(gòu)的襯底表面溫度。

8、進(jìn)一步的，所述控溫平臺(tái)采用紅外熱成像以及熱電偶確定待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中的襯底表面溫度；

9、所述控溫平臺(tái)的冷卻液采用水、甲醇、乙醇中的任意一種或混合液。

10、進(jìn)一步的，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)類型包括鐵、鋼筋、304型不銹鋼、316型不銹鋼、碳鋼、硅鋼。

11、進(jìn)一步的，所述放電系統(tǒng)的放電方式包括：交流放電、射頻放電、微波放電、螺旋波放電；

12、所述等離子體源包括氫氣、氦氣、氬氣、水蒸氣中的一種或幾種的組合。

13、進(jìn)一步的，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中，等離子體源的氣體流速為10-300sccm。

14、進(jìn)一步的，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹前需保持環(huán)境氣壓為0.1-0.01pa；

15、待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中需保持環(huán)境氣壓為10-100pa。

16、進(jìn)一步的，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中需保持容性放電電極間距為10-80cm。

17、進(jìn)一步的，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中需保持放電功率為50-1000w。

18、進(jìn)一步的，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)的銹層的產(chǎn)生環(huán)境溫度為25～500℃，環(huán)境濕度為>30％，產(chǎn)生時(shí)長(zhǎng)>100h。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

20、(1)本發(fā)明的方案基于表面控溫防止表層熱能聚集，促進(jìn)活性粒子進(jìn)入多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，同時(shí)等離子體中的活性粒子與支架表面銹層的相互理化作用，防止熱能聚集，表面溫度迅速升高，導(dǎo)致銹層發(fā)生相變，在襯底表面形成更致密的銹層，使其難以脫落，以上過(guò)程無(wú)需添加任何除銹劑等化學(xué)試劑；

21、(2)本發(fā)明的方案對(duì)待除銹的金屬表面進(jìn)行控溫，將表層溫度持續(xù)穩(wěn)定在室溫，降低多孔金屬襯底孔道內(nèi)的溫度將促進(jìn)等離子體中活性粒子更容易進(jìn)入空隙內(nèi)部，促進(jìn)活性粒子與孔道內(nèi)的銹層反應(yīng)；

22、(3)本發(fā)明的方案基于低氣壓等離子體中的活性粒子與銹層表面發(fā)生相互作用，包括物理作用與化學(xué)作用，物理作用為活性粒子轟擊銹層，將銹層從金屬表面分離開(kāi)，化學(xué)作用為含氫活性粒子與金屬表面的氧化物銹層發(fā)生反應(yīng)，將銹層轉(zhuǎn)化為可溶性鹽類，在等離子體流的高速吹掃下，與支架表面分離，達(dá)到除銹目的。

23、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，包括放電系統(tǒng)、控溫平臺(tái)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述控溫平臺(tái)分別通過(guò)介入和非介入的探測(cè)方式確定待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中的襯底表面溫度；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述控溫平臺(tái)采用紅外熱成像以及熱電偶確定待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中的襯底表面溫度；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)類型包括鐵、鋼筋、304型不銹鋼、316型不銹鋼、碳鋼、硅鋼。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述放電系統(tǒng)的放電方式包括：交流放電、射頻放電、微波放電、螺旋波放電；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中，等離子體源的氣體流速為10-300sccm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹前需保持環(huán)境氣壓為0.1-0.01pa；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中需保持容性放電電極間距為10-80cm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)在除銹過(guò)程中需保持放電功率為50-1000w。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，其特征在于，所述待除銹的金屬結(jié)構(gòu)的銹層的產(chǎn)生環(huán)境溫度為25～500℃，環(huán)境濕度為>30％，產(chǎn)生時(shí)長(zhǎng)>100h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵基多孔金屬結(jié)構(gòu)的等離子體均勻除銹系統(tǒng)，將待除銹的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述控溫平臺(tái)上，放電系統(tǒng)基于等離子體源進(jìn)行輝光放電，生成低氣壓等離子體；所述低氣壓等離子體中的活性粒子進(jìn)入待除銹的金屬結(jié)構(gòu)中，低氣壓放電產(chǎn)生活性粒子，與銹層發(fā)生反應(yīng)并將其去除。本發(fā)明的方案基于低氣壓等離子體中的活性粒子與銹層表面發(fā)生相互作用，包括物理作用與化學(xué)作用，同時(shí)基于表面控溫防止表層熱能聚集，將表層溫度持續(xù)穩(wěn)定在室溫，降低多孔金屬襯底孔道內(nèi)的溫度將促進(jìn)等離子體中活性粒子更容易進(jìn)入空隙內(nèi)部，促進(jìn)活性粒子與孔道內(nèi)的銹層反應(yīng)，無(wú)需添加任何除銹劑等化學(xué)試劑。

技術(shù)研發(fā)人員：歐陽(yáng)博,黃文斌,闞二軍,朱吉鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19