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大气压下纳秒脉冲弥散放电对铜的表面处理
  • ISSN号:1003-6520
  • 期刊名称:高电压技术
  • 时间:2015
  • 页码:1458-1465
  • 分类:O614.121[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国科学院电工研究所,北京100190, [2]南京工业大学自动化与电气工程学院,南京211816, [3]中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(51222701:51207154);国家重点基础研究发展计划(973计划)(2014CB239505-3).
  • 相关项目:大气压纳秒脉冲气体放电研究
中文摘要:

纳秒脉冲弥散放电能够在大气压下产生高功率密度、高电子能量的低温等离子体。为了研究弥散放电等离子体在金属材料表面改性的作用,利用上升沿约150ns、脉宽约300ns的MPC-50D纳秒脉冲电源在大气压下(空气)管一板电极之间产生弥散放电,寻找最佳弥散放电参数,并对金属Cu表面进行了弥散处理。研究结果表明:随着重复频率的增加,弥散放电增强,瞬时功率增大,沉积能量增多。当施加电压为31kV,重复频率为800Hz,间隙距离为3cm时,得到最佳的弥散放电效果。此外,采用发射光谱检测到空气中弥散放电中N2(C→B,0-0)的第二正带系和N2+(B→X20-O)的第一负带系。采用大气压弥散放电等离子体对金属cu表面处理的结果显示处理后的Cu表面出现孔径约0.5μm的熔孔;Cu的亲水性及表面能有明显提高,在处理90S后趋于饱和。显微硬度测量结果表明,表层硬度在等离子体处理时间480S后提高约26.5%。

英文摘要:

Nanosecond-pulse diffuse discharges can generate non-thermal plasmas with high power density and high electron energy at atmospheric pressure. In order to study the surface modification of metal surface using diffuse dis- charges, a diffuse discharge with a tube-to-plane electrode geometry was produced to find the optimal diffuse discharge parameters. The discharge was excited by an MPC-50D nanosecond-pulse power with a rise time of about 150 ns and full width at half maximum (FWHM) of about 300 ns in atmospheric pressure air, and then it was used for Cu surface modification. The experimental results showed that the diffuse discharge intensity, instantaneous power and deposition energy increased with the pulse repetition frequency (PRF). Moreover, the best performance of diffuse discharge occurred when the applied voltage was 31 kV, the PRF was 800 Hz and the gap distance was 3 cm. Furthermore, emission spectrum showed that the second positive system of N2 (C→B, 0-0) and the first negative system of N2+ (B→X2 0-0) were detected in air. The results of copper surface modification showed that plasma treatment would generate 0.5 μm-diameter melt holes on the copper surface. Both the hydrophilic and surface energy were significantly enhanced after the plasma treat- ment and reached a saturated value after 90 s. In addition, micro-hardness measurements showed that the surface hardness increased by about 26.5% after 480 s treatment.

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期刊论文 59 会议论文 13 获奖 1 专利 1 著作 1
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期刊信息
  • 《高电压技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国家电力公司
  • 主办单位:国网武汉高压研究院 中国电机工程学会
  • 主编:郭剑波
  • 地址:湖北省武汉市珞瑜路143号
  • 邮编:430074
  • 邮箱:hve@whvri.com
  • 电话:027-59835528
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-6520
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1239/TM
  • 邮发代号:38-24
  • 获奖情况:
  • 历届电力部优秀期刊,历届湖北省优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35984