本發明屬于輸氫管道阻氫，具體涉及一種基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法。
背景技術：
1、氫能儲運技術是氫能利用的關鍵環節，目前，主要的氫能運輸方式包括長管拖車氣態運輸，管道輸送，固態輸送及液氫輸送等方法。其中，管道輸送是最安全、高效、經濟的方法。氫具有很強的滲透能力，可以快速滲透幾乎所有的金屬材料并引起氫脆，導致材料在遠低于設計應變的條件下發生不可預測的脆性斷裂，對人的生命安全、財產安全、生態環境等帶來難以估量的事故危害。故針對現有的管道鋼材料氫滲透速率高，易發生氫脆的現狀，對其表面覆蓋阻氫陶瓷涂層，解決氫滲透及氫脆問題有著極為重要的現實意義。
2、目前，抗氫脆及阻氫涂層的開發尚處于起步階段，輸氫管道解決氫脆的方法是利用低鋼級管道鋼替代高鋼級管道鋼進行小口徑、小壓力輸送，無法滿足未來大量氫氣輸送及使用的需求。因此，針對高鋼級管道鋼，尋求一種抗氫阻氫的方法至關重要。
3、本發明旨在開發一種安全、可靠、經濟、阻氫性能優異、界面結合緊密的阻氫涂層，改變傳統高鋼級管道鋼氫滲透速率高，氫脆敏感性高的問題，并可以保障輸氫管道不發生氫脆斷裂，這樣不僅大大節約人力、物力和財力而且可以保障輸氫管道的服役安全。
技術實現思路
1、為解決現有技術的不足，本發明提供了一種基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法。本發明所提供的復合涂層的制備方法簡單易行，制備成本低廉，制備出的復合阻氫涂層顆粒均勻，結構致密，阻氫性能優異、界面結合緊密，可由對多種材料改性并利用射頻磁控濺射制備得到。
2、本發明所提供的技術方案如下：
3、一種基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，包括以下步驟：通過射頻磁控濺射的方法在輸氫管道基材表面制備sio2與α-al2o3復合阻氫涂層。
4、上述技術方案通過射頻磁控濺射的方法，在輸氫管道基材表面制備sio2與α-al2o3復合阻氫涂層，可以形成基體材料-sio2-α-al2o3的三明治復合結構。該方法制備得到的復合阻氫涂層顆粒均勻，結構致密，阻氫性能優異、界面結合緊密。
5、基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法具體包括以下步驟：
6、1)對待處理管道在制備涂層前進行打磨拋光處理，隨后對管材使用丙酮和酒精進行超聲清洗，然后進行烘干處理；
7、2)在管材的基體材料上利用射頻磁控濺射方法制備sio2涂層；
8、3)在sio2涂層上利用射頻磁控濺射方法制備α-al2o3涂層。
9、具體的，射頻磁控濺射方法中：靶材選用純度為99.99％的si靶材和純度為99.99％的al靶材，起輝氣體為純度為99.99％的ar氣，反應氣體為純度為99.99％的o2氣。
10、具體的，所述射頻磁控濺射方法中：射頻電源采用功率150～200w的sy型射頻功率源，真空度≥4*10-3pa，濺射功率50～160w，濺射氣壓為0.25～2pa，o2/ar氣混合比在1：10～1：5范圍內，管材基體加熱溫度為400～600℃。
11、優選的，所述步驟2)中：
12、在管材的基體材料上利用射頻磁控濺射方法制備sio2涂層，靶材選用純度為99.99％的si靶，起輝氣體為純度為99.99％的ar氣，反應氣體為純度為99.99％的o2氣；
13、真空度≥4*10-3pa，濺射功率70～120w，濺射氣壓為0.25～1.5pa，o2/ar氣混合比在(1:10)～(1:5)范圍內，管材基體加熱溫度為400～500℃；
14、sio2涂層的沉積率為150nm/h～253nm/h，制備的sio2厚度為50-122nm。
15、優選的，所述步驟3)中：
16、在sio2涂層上利用射頻磁控濺射方法制備α-al2o3涂層，靶材選用純度為99.99％的al靶，起輝氣體為純度為99.99％的ar氣，反應氣體為純度為99.99％的o2氣；
17、真空度≥4*10-3pa，濺射功率50～160w，濺射氣壓為1～2pa，o2/ar氣混合比在1:10)～(1:5)范圍內，管材基體加熱溫度為500～600℃；
18、α-al2o3涂層的沉積率為89nm/h～140nm/h，制備的α-al2o3厚度為120-172nm。
19、具體的，所述輸氫管道選自x52碳素管道鋼、x65碳素管道鋼、x70碳素管道鋼、x80碳素管道鋼、304不銹鋼管道或316不銹鋼管道。
20、基于上述技術方案，可以在多種材料的輸氫管道上基于射頻磁控濺射形成sio2與al2o3復合阻氫涂層，具有較寬的應用范圍。
21、本發明還提供了根據上述制備方法制備得到的輸氫管道。
22、具體的，管道的結構包括基體材料、沉積在所述基體材料上的sio2層以及沉積在所述sio2層上的α-al2o3層。
23、具體的，復合阻氫涂層，結構致密，基體材料與sio2，sio2與α-al2o3界面之間結合緊密，膜基結合力為8.5～16n。氫滲透激活能為146.2～177.9kj./mol，氫滲透壓力指數為0.73～0.91。
24、本發明的有益效果是：
25、本發明提供的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，制備方法簡單易行，制備成本低廉。復合阻氫涂層結構致密，基體材料與sio2，sio2與α-al2o3界面之間結合緊密，膜基結合力可達到8.5n以上。氫滲透激活能為146.2～177.9kj./mol，氫滲透壓力指數為0.73～0.91，可極大程度降低輸氫管道的氫滲透及氫脆問題，保障輸氫管道的服役安全。
1.一種基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：通過射頻磁控濺射的方法在輸氫管道基材表面制備sio2與α-al2o3復合阻氫涂層。
2.根據權利要求1所述的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于，射頻磁控濺射方法中：靶材選用純度為99.99％的si靶材和純度為99.99％的al靶材，起輝氣體為純度為99.99％的ar氣，反應氣體為純度為99.99％的o2氣。
4.根據權利要求2所述的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于，所述射頻磁控濺射方法中：射頻電源采用功率150～200w的sy型射頻功率源，真空度≥4*10-3pa，濺射功率50～160w，濺射氣壓為0.25～2pa，o2/ar氣混合比在1：10～1：5范圍內，管材基體加熱溫度為400～600℃。
5.根據權利要求2所述的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中：
6.根據權利要求2所述的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中：
7.根據權利要求1至6任一所述的基于射頻磁控濺射的輸氫管道用sio2與al2o3復合阻氫涂層的制備方法，其特征在于：所述輸氫管道選自x52碳素管道鋼、x65碳素管道鋼、x70碳素管道鋼、x80碳素管道鋼、304不銹鋼管道或316不銹鋼管道。
8.一種根據權利要求1至7任一所述的制備方法制備得到的輸氫管道。
9.根據權利要求8所述的輸氫管道，其特征在于：管道的結構包括基體材料、沉積在所述基體材料上的sio2層以及沉積在所述sio2層上的α-al2o3層。
10.根據權利要求8所述的輸氫管道，其特征在于：膜基結合力為8.5～16n；氫滲透激活能為146.2～177.9kj./mol；氫滲透壓力指數為0.73～0.91。