一种绝缘子表面涂层溅射制备方法技术

本发明专利技术属于配电结构防水处理技术领域，尤其涉及一种绝缘子表面涂层溅射制备方法。与传统的填充法涂层的微米级结构相比，传统的微米级结构为蜂巢状，水滴从巢孔上脱离时会受到一定的空气负压作用而粘附力较大；填充法涂层的纳米级突起为纳米粒子微球间靠树脂而粘结堆积在一起，而基于本发明专利技术方法制造的涂层的表面为纳米级棒状突起，水珠与表面的真实固液接触面积更小，在水滴运动时受到的阻力更小。

A preparation method of insulator surface coating by sputtering

The invention belongs to the technical field of waterproof treatment of distribution structure, in particular to a sputtering preparation method of insulator surface coating. Compared with the traditional micron-scale structure of the filling coating, the traditional micron-scale structure is honeycomb-like, and the water droplets will be subjected to certain negative air pressure when they detach from the nest hole, and the adhesion force is greater. The nano-scale protrusions of the filling coating are piled up by the resin between the nano-particle microspheres, while the surface of the coating based on the method of the invention is nano-rod-like protrusions, and the water is the stick-like The real solid-liquid contact area between the beads and the surface is smaller, and the resistance to water droplet movement is smaller.

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘子表面涂层溅射制备方法
本专利技术属于配电结构防水处理
，尤其涉及一种绝缘子表面涂层溅射制备方法。
技术介绍
在绝缘子表面制备防水涂层能够有效提高绝缘子的绝缘性能，大大降低其在雨雪天气下表面导电概率，同时大幅降低绝缘子表面污渍附着力，防止污闪。绝缘子表面涂层制备方法众多，涂覆法简单易行，便于生产，但只能进行制备简单的胶覆涂层，涂层黏着力差，受外部环境的影响较大，难以满足一些对表面性能要求较高的场合。
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于，提供一种能够在绝缘子表面构建高质量的纳米级防水涂层，其对绝缘子表面的结构改变较小，受外部环境影响小。为实现上述目的，本专利技术创造采用如下技术方案。本专利技术的一种绝缘子表面涂层溅射制备方法，包括如下步骤：步骤一、将绝缘子放入足量的去离子水和无水乙醇中分别超声清洗10min并烘干待用；步骤二、将绝缘子固定在磁控溅射仪并进行保护，通过机械泵和分子泵抽真空到5×10-3Pa，往工作室中通入工作氩气，通过压强控制仪控制工作室的气压为1Pa；步骤三、打开射频电源预热10min，然后开启电源逐渐增加电压直至起辉，将功率调至120W，预溅射10min，以除去靶材表面的杂质与提高其溅射纯度；步骤四、移除绝缘子的保护结构，匀速旋转绝缘子，对绝缘子表面进行磁控溅射镀膜；步骤五、结束溅射，关闭射频电源，往溅射室中通入氩气使工作室气压恢复为常压，取出绝缘子；步骤六、将磁控溅射后的绝缘子在马弗炉中进行氧化退火，升温速度10℃/min，在400℃下保持30-50min，然后随炉冷却至室温；步骤七、调制十六烷基三甲氧基硅烷与乙醇的质量比为2：98的混合溶液，以60r/min的转速进行磁力搅拌60min以进行分散水解；将绝缘子放入混合30-50min，使硅烷分子在氧化锌表面进行自组装，对其进行低表面能改性；步骤八、取出绝缘子，使用乙醇冲洗干净，放入90℃鼓风干燥箱中干燥30-50min；其有益效果在于：与传统的填充法涂层的微米级结构相比，传统的微米级结构为蜂巢状，水滴从巢孔上脱离时会受到一定的空气负压作用而粘附力较大；填充法涂层的纳米级突起为纳米粒子微球间靠树脂而粘结堆积在一起，而基于本专利技术方法制造的涂层的表面为纳米级棒状突起，水珠与表面的真实固液接触面积更小，在水滴运动时受到的阻力更小。利用十六烷基三甲氧基硅烷进行改性后，使得涂层的膜层表面存在碳原子数大于4的长链烷烃，使得膜层具有较低的表面能，使表面具有超疏水的特性。磁控溅射法超疏水膜层的固液接触面积值接近4.0％小于传统纳米粒子填充法制备的涂层的6.3％，因此其结构更加有利于减小固液接触面积与固液粘附力，具有更小的滚动角和接触角滞后，以此获得更好的防雨凇能力。附图说明图1是溅射涂敷原理图；图2不同时刻修正前后绝缘子覆冰面积比例与疏水玻璃、普通绝缘子的对比。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术创造作详细说明。溅射涂敷的原理如图1所示，本专利技术中主要利用其原理对绝缘子表面进行电子冲击，以控制绝缘子表面生成纳米级的膜层以实现疏水性能。步骤一、将绝缘子放入足量的去离子水和无水乙醇中分别超声清洗10min并烘干待用；步骤二、将绝缘子固定在磁控溅射仪并进行保护，通过机械泵和分子泵抽真空到5×10-3Pa，往工作室中通入工作氩气，通过压强控制仪控制工作室的气压为1Pa；步骤三、打开射频电源预热10min，然后开启电源逐渐增加电压直至起辉，将功率调至120W，预溅射10min，以除去靶材表面的杂质与提高其溅射纯度；步骤四、移除绝缘子的保护结构，匀速旋转绝缘子，对绝缘子表面进行磁控溅射镀膜；步骤五、结束溅射，关闭射频电源，往溅射室中通入氩气使工作室气压恢复为常压，取出绝缘子；步骤六、将磁控溅射后的绝缘子在马弗炉中进行氧化退火，升温速度10℃/min，在400℃下保持30-50min，然后随炉冷却至室温；步骤七、调制十六烷基三甲氧基硅烷与乙醇的质量比为2：98的混合溶液，以60r/min的转速进行磁力搅拌60min以进行分散水解；将绝缘子放入混合30-50min，使硅烷分子在氧化锌表面进行自组装，对其进行低表面能改性；步骤八、取出绝缘子，使用乙醇冲洗干净，放入90℃鼓风干燥箱中干燥30-50min；对上述含有防冰膜层的绝缘子进行疏水稳定性测试，使用酸雨滴蚀15min(滴液直径15μL、高度27cm、滴加速度1滴/s)后测试疏水性的方法进行测试，其测试结果如表1所示：表1膜层疏水稳定性测试结果在PH＝7和PH＝14的溶液中浸泡与水流冲击后的膜层，膜层超疏水性能略有降低并仍然保持超疏水性能。说明膜层耐碱腐蚀能力较强，这是由于虽然氧化锌为两性氧化物，但氧化锌纳米棒被长链烷烃包裹而形成保护层，同时膜层具有的超疏水特性使得真实固液接触面积较小，使得膜层与碱溶液反应速度较慢。在沙子冲击和砂纸摩擦的机械作用后，膜层仍然能保持一定的超疏水性能。这是因为使用十六烷基三甲氧基硅烷对膜层进行表面改性时，十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液能渗透进膜层表面粗糙结构之中，膜层内部“疏松生长区”缝隙中的氧化锌也被改性。因此在沙子冲击和砂纸摩擦的机械作用下，膜层表面的部分粗糙结构可能被破坏，但裸露出来的部分仍然具有超疏水的效果。被砂纸摩擦后，从微观来看磨损区仍然有大量纳米粗糙结构组成，这样的结构使得膜层能够继续保持超疏水的性能。磁控溅射超疏水膜层耐水流冲击、沙子冲击、机械摩擦与耐碱腐蚀能力较强，而耐酸腐蚀的能力稍弱，具有一定的疏水稳定性。将经过上述方法制备涂层的绝缘子、普通绝缘子以及疏水玻璃进行覆冰试验，即在室温下观察其表面的覆冰面积进行比较，得到图2所示的对比图。根据修正后的数据，经过处理后绝缘子表面在覆冰结束后的覆冰面积比例降为29.6％，无覆冰的面积比例为70.4％，说明了经过处理后的具有优良的防雨凇覆冰能力。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术创造的技术方案，而非对本专利技术创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术创造技术方案的实质和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘子表面涂层溅射制备方法，其特征在于，步骤一、将绝缘子放入足量的去离子水和无水乙醇中分别超声清洗10min并烘干待用；步骤二、将绝缘子固定在磁控溅射仪并进行保护，通过机械泵和分子泵抽真空到5×10‑3Pa，往工作室中通入工作氩气，通过压强控制仪控制工作室的气压为1Pa；步骤三、打开射频电源预热10min，然后开启电源逐渐增加电压直至起辉，将功率调至120W，预溅射10min，以除去靶材表面的杂质与提高其溅射纯度；步骤四、移除绝缘子的保护结构，匀速旋转绝缘子，对绝缘子表面进行磁控溅射镀膜；步骤五、结束溅射，关闭射频电源，往溅射室中通入氩气使工作室气压恢复为常压，取出绝缘子；步骤六、将磁控溅射后的绝缘子在马弗炉中进行氧化退火，升温速度10℃/min，在400℃下保持30‑50min，然后随炉冷却至室温；步骤七、调制十六烷基三甲氧基硅烷与乙醇的质量比为2：98的混合溶液，以60r/min的转速进行磁力搅拌60min以进行分散水解；将绝缘子放入混合30‑50min，使硅烷分子在氧化锌表面进行自组装，对其进行低表面能改性；步骤八、取出绝缘子，使用乙醇冲洗干净，放入90℃鼓风干燥箱中干燥30‑50min。...

【技术特征摘要】
1.一种绝缘子表面涂层溅射制备方法，其特征在于，步骤一、将绝缘子放入足量的去离子水和无水乙醇中分别超声清洗10min并烘干待用；步骤二、将绝缘子固定在磁控溅射仪并进行保护，通过机械泵和分子泵抽真空到5×10-3Pa，往工作室中通入工作氩气，通过压强控制仪控制工作室的气压为1Pa；步骤三、打开射频电源预热10min，然后开启电源逐渐增加电压直至起辉，将功率调至120W，预溅射10min，以除去靶材表面的杂质与提高其溅射纯度；步骤四、移除绝缘子的保护结构，匀速旋转绝缘子，对绝缘子表面进行磁控溅射镀膜；步骤五、结束溅射，关闭射频电源，往溅射室中通入氩气使工作室气压恢复为常压，取出绝缘子；步骤六、将磁控溅射后的绝缘子在马弗炉中进行氧化退火，升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：季昆玉，王健，毛锋，翁蓓蓓，杨君中，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32