Характеристики паровоздушного разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами при пониженном и атмосферном давлениях тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукописи

ХАЗИЕВ Ринат Маснавиевич

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОВОЗДУШНОГО РАЗРЯДА ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ ПРИ ПОНИЖЕННОМ И АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИЯХ

Специальность: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань2004

Работа выполнена на кафедре технической физики Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева (КАИ).

Научный руководитель доктор физико-математических наук

профессор Гайсин Ф.М.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Абдуллин И.Ш. кандидат технических наук Никитин А.Н.

Ведущая организация

ОАО «ВАКУУМАШ»

Зашита состоится

«Ж

2004 года в

час. на заседании

диссертационного совета Д212.079.02 при Казанском государственном техническом университете им. АЛ. Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан «с^* МЭс&ЩиЯ 2004 г.

■её/ия

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук А.Г. Каримова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Паровоздушный разряд между электролитическим и металлическим электродами имеет стабильную и диффузную структуру при атмосферном давлении. Режимами горения такого разряда можно управлять, изменяя концентрацию и состав электролита. В связи с этим область применения паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами расширяется. В последние годы определились новые перспективные направления его применения в плазмохимии, электронике и машиностроении. Паровоздушный разряд при пониженном и атмосферном давлениях с электролитическими электродами представляет большой практический интерес, как источник неравновесной плазмы с большим отрывом электронной температуры от температуры тяжелых частиц. Неравновесная плазма паровоздушного разряда имеет множество полезных практических применений: очистка, полировка и упрочнение металлических поверхностей; одностадийная технология получения порошка из углеродистых и инструментальных сталей; синтез органических соединений в растворах электролитов; стерилизация растворов и изделий, активация и очистка воды от токсичных веществ. Паровоздушные разряды между электролитическим и металлическим электродами используются в плазменной технологии нанесения теплозащитных, антикоррозионных, антифрикционных и диэлектрических покрытий. Несмотря на то, что, на сегодняшний день низкотемпературная плазма электрического разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами нашла применение в различных областях науки и техники, протекающие в ней физические процессы, механизмы и характеристики остаются мало изученными как экспериментально, так и теоретически. Практически не разработаны способы и устройства для получения неравновесной плазмы паровоздушного разряда переменного тока с электролитическими электродами. Отсутствуют технологические процессы ее использования. Все это задерживает разработку и создание плазменных установок и новых перспективных технологических процессов с использованием паровоздушных разрядов переменного и постоянного тока с электролитическими и металлическими электродами при пониженном и атмосферном давлениях.

Целью данной работы является установление закономерностей физических процессов протекающих в паровоздушном разряде переменного и постоянного тока с электролитическими электродами при пониженном и атмосферном давлениях и создание на их основе устройств получения паровоздушного разряда с электролитическими электродами для практического применения в плазменной технике и технологии.

|'01_ ;;АЦиО*АЛкНАИ

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Создать экспериментальную установку для исследования высокочастотного (/=13,56 МГц) емкостного ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами в широком диапазоне давления 2,4 -100 кПа, межэлектродного расстояния ! = 5 - 30 мм и тока разряда !=25 - 3000 мА.

2. Создать экспериментальную установку для исследования паровоздушного разряда переменного тока (/=50 Гц) между электролитическим и металлическим электродами, а также между электролитическими электродами в широком диапазоне давления Р = 1,4- 100 кПа, межэлектродного расстояния 1=5-30 мм и тока разряда != 0,1 -1,2 А.

3. Создать экспериментальную установку для исследования паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами в широком диапазоне давления Р=1,3 -100 кПа, 1= 10-62 мм и 1 = 0,015-1 А.

4. Экспериментально исследовать структуры высокочастотного емкостного паровоздушного разряда между металлическим и электролитическим электродами.

5. Экспериментально исследовать структуры и ВАХ паровоздушного разряда переменного тока между металлическим и электролитическим электродами, а также между электролитическими электродами.

6. Экспериментально исследовать развитие разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами.

7. Экспериментально исследовать ЯМР - 'Н спектры электролита, обработанного паровоздушным разрядом с электролитическим катодом при атмосферном давлении.

8. Экспериментально исследовать структуры и ВАХ паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами, плотности тока на электролитическом катоде и электролитическом аноде.

9. Обобщить напряжения зажигания электрического разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами.

10. Разработать новые устройства для получения разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами я исследовать возможности их практического применения.

Научная новизна исследований:

1. Впервые экспериментально изучены структуры высокочастотного емкостного паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами при пониженном и атмосферном давлениях.

2. Впервые представлены результаты экспериментального исследования структуры и ВАХ паровоздушного разряда переменного тока с электролитическими электродами, а также

межау электролитическим и металлическим электродами при пониженном и атмосферном давлениях.

3. Впервые изучено развитие паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами.

4. Впервые обобщены экспериментальные данные для напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами.

5. Впервые обобщены экспериментальные данные для напряжения зажигания паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами.

6. Впервые проведена ЯМР - 'Н - спектроскопия электролита, обработанного паровоздушным разрядом с электролитическим катодом при атмосферном давлении.

7. Экспериментально исследованы структуры и ВАХ, плотности тока паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами.

8. Разработано устройство для получения разряда переменного и постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом при атмосферном давлении.

9. Разработано устройство для получения разряда переменного и постоянного тока между электролитическими электродами при пониженных давлениях.

10. Разработано устройство для получения ВЧЕ паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами.

11. Впервые получено углеродное покрытие (алмазоподобные тонкие пленки) с помощью ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами.

Практическая ценность. Результаты исследования служат основой для понимания физических процессов, происходящих в паровоздушном разряде переменного и постоянного тока с электролитическими электродами с целью использования их в плазменной технике и технологии, плазмохимии и электронике. Созданы новые источники низкотемпературной плазмы паровоздушного разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами: устройство для получения паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами при атмосферном давлении; устройство для получения паровоздушного разряда постоянного и переменного тока с электролитическими электродами при пониженных давлениях; устройство для получения ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами. Проведена активация электролита. Получены углеродные покрытия (алмазоподобные пленки). Результаты обобщения напряжения зажигания переменного и постоянного тока между электролитическим и металлическим электродами можно рекомендовать для расчета плазменных установок с электролитическими электродами.

Работа выполнялась в соответствии с госбюджетной научно-исследовательской работой по теме «Исследование взаимодействия парогазового разряда с поверхностью твердых тел» (1998 - 2001 гг.), по госбюджетной теме № С710-1/98 «Создание научных основ физики низкотемпературной плазмы стационарного и нестационарного парогазового разряда с нетрадиционными электродами» (1998 — 2000 гг.) и по программе Минобразования Российской Федерации «Научные исследования в области производственных технологий» по разделу «Радиационные технологии создания и исследования объектов в машиностроении и приборостроении» (2004 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментального исследования высокочастотного емкостного паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами при атмосферном я пониженном давлениях.

2. Результаты экспериментального исследования паровоздушного разряда переменного тока ([-50 Гц) между электролитическими, а также между электролитическим и металлическим электродами при пониженном я атмосферном давлениях.

3. Результаты ЯМР - 1Н - спектроскопии электролита, обработанного паровоздушным разрядом постоянного тока между электролитическим катодом и металлическим анодом при атмосферном давлении, а также результаты экспериментального исследования паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами.

4. Обобщенные характеристики напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами.

5. Устройства для получения паровоздушного разряда переменного и постоянного тока и получение углеродных алмазоподобных тонких пленок.

Степень достоверности научны» результатов определяется применением физически обоснованных методик измерений, проведением исследований с использованием различных методов и сравнением полученных результатов с известными экспериментальными данными других авторов. Все эксперименты проводились с применением современных измерительных приборов высшего класса точности на стабильно функционирующей установке с хорошей воспроизводимостью опытных данных, обработанных на ЭВМ с применением методов математической статистики.

Апробация работы. Основные результаты данной диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: международный научно-технический семинар «Новые технологии - 96», г. Казань, 1996 г.; Международная научно - техническая конференция «Состояние и перспективы развития вакуумной техники», г. Казань, 1996г,

9 Школа по плазмохимии для молодых ученых России, Иваново ИГХТУ, 1999т; Международная научно-техническая конференция "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". Севастополь, 1998г, 1999т, 2000т; Всероссийская научно-техническая конференция "Состояние и проблемы измерений". Москва, 1999т; научно - технические семинары КГТУ им. А.Н. Туполева

Личный вклад «втор» в работу. Личный вклад автора в работы, вошедшие в диссертацию, является определяющим. Автором создана экспериментальная установка в соответствии с целями исследования; проведены эксперименты, выполнены обработка, анализ и обобщения экспериментальных результатов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы (одна статья, один доклад и 20 тезисов докладов).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы. Работа изложена на 120 страницах. № них 90 страниц машинописного текста, содержит 40 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 120 источников отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее цель, формулируются задачи исследования, представлены основные защищаемые положения и показана научная новизна результатов.

В первой главе проведен анализ известных экспериментальных и теоретических исследований паровоздушных разрядов горящих между электролитическим и металлическим электродами, а также обсуждаются области их практических применений, сформулированы задачи диссертационной работы.

Во ВТОРОЙ главе приведены описания экспериментальной установки. Функциональная схема экспериментального комплекса для получения и исследования паровоздушного разряда переменного и постоянного тока между электролитическим и металлическим, а также между электролитическими электродами пониженного и атмосферного давления представлена на рис. 1. Она состоит из систем электрического питания переменного и постоянного тока 1, вакуумной камеры 2 с системой откачки 3, электролитических ванн 4 и контрольно-измерительной аппаратуры 5.

Вакуумная система состоит из вакуумной камеры, вакуумного насоса и вакуумной арматуры. Электролитические ячейки заполняются электролитами необходимой концентрации и состава. На дне ванны находится медная пластина, соединенная с одной из клемм ис-

точника питания, а верхний твердый электрод присоединяется к другой клемме источника питания.

Исследования ВЧЕ разряда проводились на установке ВЧГ4-10/0,44 переоборудованной для получения высокочастотного емкостного разряда, настроенного на частоту 13,56 МГц. Напряжение на электродах определялось с помощью емкостного делителя напряжения вольтметра ВУ и изменялось от 2 до 5 кВ. Ток в контуре измерялся поясом Роговского, отка-либрованного на частоту и изменялся в пределах 1 - 5 А. Электрической пробой между во-дохлаждаемой медной трубкой и поверхностью электролита происходил без дополнительного «поджигающего» электрода. В данном случае медная пластина в электролите была заземлена. Некоторые режимы запуска: 1^4 мм, £/, = 3,4 кВ, ]„ = 2,7 А и ¡—7 мм, и„ = 5 кВ, /, = 5 А.

Исследования низкочастотного паровоздушного разряда проводились на установке, которая состоит из регулируемого автотрансформатора, повышающею трансформатора, балластного сопротивления и измерительных приборов напряжения и тока. ВАХ паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и металлическим электродами измерялись с помощью электростатических вольтметров С-50 класса точности 1 и амперметром Э514 класса точности 0,5. Относительные погрешности измерения напряжения разряда не превышали 1,5%. Для каждого набора значений давления, межэлектродного расстояния, состава и концентрации электролита регистрация параметров паровоздушного разряда проводились не менее 10 раз. Давление в вакуумной камере при работе с пониженными давлениями измерялось с помощью и-образных ртутных манометров открытого типа с ценой деления 133 Па, образцовых вакуумметров типа ВО класса точности 0,4. Фотографирование разряда осуществлялось фотоаппаратами «Кодак» и «Зенит». Усредненная плотность тока на электродах определялась как отношение тока разряда к площади катодного или анодного пятна. Площади катодного и анодного пятен определялись путем измерения их диаметров с помощью микроскопа СП-52 с погрешностью ± 0,05 мм.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования паровоздушного разряда переменного (ВЧЕ -Г= 13,56МГц и НЧ - X = 50 Гц) и постоянного тока с электролитическими и металлическими электродами в широком диапазоне параметров для различного состава (техническая вода, очищенная вода, растворы ЫаС1, растворы Си80) и концентрации электролита. В экспериментах в качестве металлического электрода использованы медь, сталь, германиевый полупроводник, уголь и вольфрам. Исследование структуры ВЧЕ паровоздушного разряда проводилось в диапазоне Р = 2,4 -100 кПа. При средних давлениях Р - 2,4 кПа между электролитическим и металлическим электродами наблюдается диффузный слаботочный разряд, который чуть заметен у твердого электрода (рис. 2.1).

Сплошное пятно на поверхности электролита (техническая вода) имеет слабый синий цвет. С ростом давления от 2,354 до 2,666 кПа появляется плазменный столб (ПС) синего цвета. Диаметр пятна на поверхности электролита при Р = 2,666кПа, I = 0,8 А равен 20 мм, а плотность тока Рц—¡ч/Р составляет 2,7 • КХ4 А/м2-Па2. Плотность тока на электролите совпадает с нормальной плотностью тока. С дальнейшим ростом тока при Р = 2,666 кПа и ! = 25 мм происходят структурные изменения паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами. Если при малых токах разряд отрывается от поверхности, электролита (рис. 2.2. и 2.3), то с увеличением тока при Р = 2,666кПа плазменный столб расширяется в направлении электролита. При Р = 2,4 кПа, I" 12 мм и I = 50 мА напряжение разряда составляет 395 В. С ростом тока разряда до 1000мА в межэлектродном промежутке образуется ПС в форме усеченного конуса (рис. 2.4). Основание конуса на поверхности электролита шире, чем вблизи металлического электрода. Плазменный столб имеет фиолетовый цвет. Металлический электрод схватывает ^образное пятно. С ростом тока н давления диаметр ПС уменьшается вблизи металлического электрода, а у электролита расширяется (рис. 2.5). С дальнейшим ростом давления от 2,666 от 13,330 кПа и при больших I = 25мм происходит расщепление ПС вблизи электролита, а на его поверхности появляются распределенные пятна. При атмосферном давлении их размеры существенно уменьшаются, и распределенные пятна становятся почти точечными (рис. 2.6) на поверхности электролита.

Изучена общая структура разряда переменного тока (/" 50 Гц) в воздухе между электролитом (20 % раствор в очищенной воде) и металлическим электродом (Ст. 3). Из рис. 2.7 видно, что металлический электрод охватывает неравномерное свечение. На торце твердого электрода наблюдается свечение в форме полусферы. Между металлическим и электролитическим электродами наблюдается слабое свечение ПС. На рис. 2.8 плазменный столб вблизи металлического электрода имеет шарообразную форму, а в направлении электролита приобретает форму конуса. Вершина конуса находится на поверхности электролита. Между металлическим электродом и плазменным столбом наблюдается темная область, где практически свечение воздуха отсутствует (рис. 2.8). С ростом тока ширина темной области уменьшается, а диаметр ПС у электролита начинает расти. При !=360 мА на поверхности электролита из 20%-ного раствора в очищенной воде появляется круглое сплошное пятно, диаметр которого намного больше диаметра плазменного шарового слоя у твердого электрода. Интенсивность излучения ПС ослабевает в сторону как электролитического, так и металлического электрода. С ростом тока от 360 до 500 мА темные приэлектродные области исчезают. При токах (!= 750мА) с ростом давления от 1,596 до 3,059 кПа происходит изменение структуры пятна на поверхности электролитического электрода. На поверхности электролита появляются светящиеся области правильной и неправильной геометрической формы

(рис. 2.9). С дальнейшим ростом давления от 3,9 до 6,2 кПа наблюдается явление, которое приводит к интенсивному распылению поверхности металлического электрода, в результате чего образуется тонкодисперсный порошок. Если сложное пятно образуется из отдельных пятен в форме «подковы», то пятно имеет разрывы в виде двух «гребенок» (рис. 2.9). В случае если наблюдается центральное пятно, то окружающее пятно замыкается. Анализ пятен на поверхности электролита из 20%-ного раствора Си80« в очищенной воде показал, что с ростом давления размеры пятен уменьшаются. При атмосферном давлении разряд опирается на точечные пятна на поверхности электролита. В случае охлаждаемого металлического электрода распыление поверхности металлического электрода прекращается.

Экспериментальные исследования паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом в широком диапазоне давления для различного состава и концентрации электролита позволили выявить общую структуру разряда. Паровоздушный разряд между электролитическим катодом и электролитическим анодом имеет прикатодные области, между которыми наблюдается плазменный столб. В случае электролитического катода и электролитического анода из очищенной воды при Р -1.3 кПа и 1=50мА на поверхности электролитического анода наблюдается сплошное анодное пятно, а на электролитическом катоде хаотически перемещающиеся нитевидные пятна. Между электролитическими электродами ПС имеет фиолетовый цвет. Плазменный столб вблизи катода расщепляется на отдельные каналы. С ростом тока катодное пятно увеличивается, а анодное пятно расширяется незначительно. Анализ экспериментальных данных показал, что при атмосферном давлении горит многоканальный разряд. В случае приложения переменного тока (/*« 50 Гц) при Р = 2 кПа на поверхности электролитических электродов наблюдаются нитевидные пятна. Таким образом, общая структура разряда переменного тока между электролитическими электродами охватывает особенности паровоздушных разрядов с электролитическим катодом и электролитическим анодом.

Анализ ВАХ паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическими электродами показал, что величина напряжения разряда при пониженных давлениях возрастает. Плотности тока на электролитическом катоде и электролитическом аноде сильно зависят от состава, концентрации электролита, межэлектродного расстояния и давления.

Экспериментальные исследования ВАХ паровоздушного разряда переменного тока между электролитическими электродами показали, что их характер существенно зависит от состава и концентрации электролита.

На рис. 3 представлены ВАХ паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и медным неохлаждаемым электродами. В интервале тока от 200 до 300 мА ВАХ носят возрастающий характер, а с дальнейшим ростом I от 350 до 1200 мА величина

напряжения разряда медленно снижается. Сравнение ВАХ разряда между металлическими электродами (кривая 5 рис. 3) и между металлическим и электролитическим электродом (насыщенный раствор NaCl - кривая б рис. 3) показало, что величина Цмежду выше указанными электродами почти совпадают. Из анализа ВАХ разряда (рис. 4) переменного тока между электролитическим (1 % раствор CvSOt) и охлаждаемым медным электродами при 1= 6мм для различных давлений следует, что напряжение разряда с ростом тока от 200 до 1200 мА почти линейно возрастает. Анализ ВАХ паровоздушного разряда показывает, что устойчивость паровоздушного разряда переменного тока между металлическим и электролитическим электродами существенно увеличивается по сравнению с разрядом между металлическими электродами при одинаковых

Из анализа осциллограмм напряжения и тока паровоздушного разряда переменного тока между металлическим и электролитическим электродами при атмосферном давлении следует, что наблюдаются некоторые особенности. Зажигание паровоздушного разряда в случае электролитического катода происходит вблизи максимума напряжения. В первом полупериоде осциллограммы тока появляется импульс тока паровоздушного разряда с небольшой амплитудой и длительностью. Вначале ток скачкообразно возрастает, а затем монотонно уменьшается и паровоздушный разряд гаснет. В дальнейшем наблюдается значительный интервал, который соответствует паузе тока. Описанная половина периода тока, соответствует разряду между электролитическим катодом и металлическим анодом. Анализ осциллограмм тока показал, что в данном случае ступенчатое развитие разряда не наблюдается. В следующей половине периода (разряд между электролитическим анодом и металлическим катодом) вначале происходит пробой межэлектродного промежутка, а затем наблюдается ступенька, которая соответствует тлеющему разряду. С дальнейшим ростом тока тлеющий разряд переходит в контролированный ПС между металлическим катодом и электролитическим анодом. Таким образом, из сравнения пульсаций тока в первом и втором полупериоде следует, что амплитуда тока для паровоздушного разряда с электролитическим катодом в 1,5 раза меньше, чем для разряда с электролитическим анодом. Длительность импульса тока разряда с электролитическим катодом (I полупериод) уменьшается почти в 2 раза по сравнению с импульсом тока разряда с электролитическим анодом (2 полупериод).

На рис. 5 представлено сравнение экспериментальных данных по зажиганию паровоздушного разряда переменного тока с обобщенной кривой Пашена. Как видно, при пониженных давлениях и малых межэлехтродных расстояниях для напряжения зажигания НЧ разряда между технической водой и медным электродом выполняется закон Пашена, а при больших межэлектродных расстояниях наблюдается значительное отклонение от кривой Пашена. В случае ВЧБ - разряда напряжение зажигания существенно снижается от кривой Пашена.

Анализ экспериментальных данных показал, что напряжение зажигания паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическим катодом при малых межэлектродных расстояниях удовлетворительно описывается обобщенным законом Пашена, а при больших межэлектродных расстояниях наблюдается значительное отклонение экспериментальных данных от кривой Пашена.

В главе четвертой представлены устройства для получения паровоздушных разрядов с электролитическими электродами: устройство для получения электрического разряда постоянного тока между электролитическими электродами при атмосферном давлении; устройство для получения электрического разряда переменного в постоянного токов между электролитическим электродами при пониженных давлениях; устройство для получения высокочастотного емкостного разряда между электролитическим и металлическим электродами. Представлены методы получения углеродных покрытий (алмазоподобных тонких пленок) с помощью ВЧБ разряда между металлическим и электролитическим электродами. С целью изучения изменений в электролите, обработанном плазмой паровоздушного разряда по сравнению с исходным (необработанным) вариантом была проведена ЯМР-'Н спектроскопия трихлорметана (рис. б).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования паровоздушного разряда переменного тока с электролитическими и металлическими электродами в широком диапазоне параметров (Р, lui).

2. Экспериментально исследованы структуры ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами в широком диапазоне давления, тока и межэлектродного расстояния. Установлено, что при пониженном давлении (2,5 кПа) между электролитическим и металлическим электродами наблюдается диффузный плазменный столб. Показано, что с ростом давления появляется объемный плазменный столб паровоздушного разряда, который при малых токах отрывается от поверхности электролита. При повышенных давлениях я больших межэлектродных расстояниях сплошное пятно на поверхности электролита расщепляется. Показано, что при атмосферном давлении наблюдаются точечные пятна. Высокочастотный емкостный паровоздушный разряд с сплошным пятном на поверхности электролита горит более устойчиво в широком диапазоне параметров по сравнению с ВЧЕ разрядом и разрядом постоянного тока между металлическими электродами.

3. Экспериментально исследована структура я ВАХ паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим, а также между электролитическими электродами в широком диапазоне Установлено, что при средних давлениях

наблюдается объемный паровоздушный разряд. С ростом давления происходит изменение формы пятна на поверхности электролита. Сплошное пятно разрывается, и наблюдаются светящиеся области правильной и неправильной формы. Показано, что при атмосферном давлении с ростом межэлектродного расстояния паровоздушный разряд переменного тока опирается на поверхности электролита на точечные пятна. Характер ВАХ разряда переменного тока с электролитическими электродами существенно зависит от состава, концентрации электролита и охлаждения металлического электрода. Выявлено, что устойчивость горения паровоздушного разряда переменного тока между металлическим и электролитическим электродами намного выше, чем устойчивость горения разряда переменного тока между металлическими электродами.

4. Изучены структуры, ВАХ и плотности тока, паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом. Установлено, что общая структура паровоздушного разряда между электролитическими электродами охватывает особенности разрядов между электролитическим катодом и металлическим анодом, а также между электролитическим анодом и металличесхим катодом. Выявлено, что ВАХ паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическими электродами при пониженных давлениях имеет возрастающий характер. Показано, что плотности тока на электролитическом катоде и электролитическом аноде зависят от состава, концентрации электролита, межэлектродного расстояния и давления.

5. Изучено развитие паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металличесхим электродами при атмосферном давлении. Установлено, что развитие паровоздушного разряда между электролитическим анодом и металлическим катодом происходит ступенчато, что соответствует тлеющему разряду. С дальнейшим ростом тока тлеющий разряд переходит в контрагированный точечный разряд с пятном на металлическом электроде. Выявлено, что в случае полупериода, когда горит тлеющий разряд между электролитическим катодом и металлическим анодом ступенчатое развитие разряда не наблюдается. Показано, что амплитуда и длительность тока для паровоздушного разряда с электролитическим катодом уменьшается, чем для разряда с электролитическим анодом.

6. Обобщены напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами. Установлено, что при пониженных давлениях и малых межэлектродных расстояниях для напряжения зажигания НЧ паровоздушного разряда выполняется закон Пашена, а при больших межэлектродных расстояниях наблюдается значительное отклонение от закона Пашена, Установлено, что напряжение зажигания ВЧЕ паровоздушного разряда существенно снижается от кривой Пашена. Проана-

лизированы и обобщены напряжения зажигания паровоздушного разряда с электролитическим катодом.

7. Разработано н создано устройство для получения объемного паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом при атмосферном давлении.

8. Разработано и создано устройство для получения объемного паровоздушного разряда переменного и постоянного тока между электролитическими электродами при пониженных давлениях.

9. Разработано и создано устройство ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами при пониженном и атмосферном давлениях.

10. Получены углеродные покрытия (алмазоподобные тонкие пленки) с помощью ВЧБ разряда между металлическим я электролитическим электродами.

11. Проведена ЯМР-Н спектроскопия электролита, обработанного паровоздушным разрядом при атмосферном давления.

Основное содержание диссертация опубликовано в следующих работах:

1. Хазиев Р.М., Гафаров ИХ., Галимов Д.Г. Получение углеродных пленок в ВЧЕ - разряде низкого давления. // Тезисы докладов научно-технической конференции "Применение плазменных процессов н порошковых покрытии в промышленности" - Свердловск, 1988 г.С.117-118.

2. Хазиев Р.М., Басыров Р.Ш Осаждение тонких пленок в скрещенных магнитном я высо-' кочастотном электрическом полях низкого давления // Тезисы докладов VI конференции

по физики газового разряда - Казань, 1992 г. С. 137.

3. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М, Галимова Р.К., Савельев В.А, Гайсин А.Ф. Исследование взаимодействия многоканального разряда с веществом и разработка новых технологических процессов модификации поверхности изделия. // Тезисы докладов. Международный научно-технический семинар «Новые технологии - 96». Академия наук РТ, ВАТУ — Казань, 1996 г. С. 49-50.

4. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Гайсин Ш.И. Модификация нитрида алюминиевых структур парогазовым разрядом. // Тезисы докладов. Международный научно-технический семинар «Новые технологии - 96». Академия наук РТ, ВАТУ - Казань, 1996 г. С. 75.

5. Хазиев Р.М., Галимова Р.К, Савельев В-А. Моделирование парогазового разряда для активации полимерной пленки. // Тезисы докладов. II Республиканская научная конференция молодых ученых и специалистов - Казань, АНТ. 1996 г. Книга 4. С. 42.

6. Хазиев P.M., Галимова РХ Плазменная электротермическая установка в технологии обработки металлических изделий. // Тезисы докладов. II Республиканская научная конференция молодых ученых и специалистов - Казань, АНТ. 1996 г. Книга 4. С. 43.

7. Хазиев P.M., Даутов Г.Ю., Гайсин Ф.М. Вакуумные ионно-плазменные технологии - экологически чистые процессы. // Тезисы. Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития вакуумной техники», «Вакуум - 96» - Казань. АНТ. Российское вакуумное общество. 1996г. С. 76.

8. Хазиев P.M., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. Электротермическая установка в процессах обработки металлических поверхностей. // Тезисы. Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития вакуумной техники», «Вакуум - 96» -Казань. АНТ. Российское вакуумное общество. 1996 г. С. 78.

9. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Амирханова СВ., Савельев В.А. Исследование

характеристик парогазового разряда с нетрадиционными электродами. // Тезисы. Международная научно-техническая конференция. «Состояние и перспективы развития вакуумной техники «Вакуум - 9 6». АНТ, Российское вакуумное общество. 1996 г. С. 30.

10. Хазиев Р.М, Афанасьева Н.А., Галимова РХ, Гайсин Ф.М., Савельев В.А., Гайсин А.Ф. Плазменно-электролитическая обработка поверхностей. // Тезисы. Всероссийская научно-техническая конференция «Современная электротехнология в машиностроении». Тула. 1997 г. С. 65.

11. Хазиев P.M., Шустов В. А, Галимова РХ Контроль фазового состава изделий машиностроения , обработанных парогазовым разрядом с жидкими электродами. // Тезисы докладов. Международная научно-техническая конференция "Механика машиностроения" -Набережные Челны, 1997г. С. 127.

12. Хазиев Р.М., Шустов В.А., Галимова РХ, Закиров Д.У. Рентгенографические измерения поверхностей элементов электротехнических устройств после обработки парогазовым разрядом с жидкими электродами. // Тезисы. Международная конференция "Прогрессивные технологии машиностроения и современность" -Донецк-Севастополь, 1997 г. С. 226.

13. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М, Морозова РХ, Галимова Р.К. ЯМР - исследование жидкостей , обработанных парогазовым разрядом. // Ж. Вестник КГТУ им. А. Н. Туполева. - Казань, 1997 г.№ 1. С. 112-115.

14. Khasiev R.M., Basyrov R.Sh., Galimova RX Modelling ofthe process ofthe treatment of metallic surfaces by the gas-vapour discharge with a liquid electrode. // Международный сборник научных трудов «Прогрессивные технологии и системы машиностроения». Выпуск 6. Донецк, 1998 г. С. 318-319.

15. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М. Галимова Р.К. Способ получения композиционных материалов. // Тезисы. Всероссийская научно-техническая конференция «Композиционные материалы в авиастроении и народном хозяйстве» - Казань. 1999 г. Часть П. С. 66.

16. Хазиев Р.М., Басыров Р.Ш., Галимова Р.К. Исследование плотности тока и напряженности электрического поля на поверхности электролита при парогазовым разряде в системе твердый металлический электрод - жидкий неметаллический электрод. // Сборник трудов VI Международной научно-технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" - Севастополь, 1999 г. Том I. С. 168 - 170.

17. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Дементьев Д.А. Исследование структуры ВЧ -парогазового разряда. // Сборник трудов VI Международной научно-технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века" - Севастополь, 1999 г. ТомШ.С.139-140.

18. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Шустов В.А. Измерение характеристик при поверхностных слоев металлов, обработанных плазменно-электролятным способом. // Тезисы докладов. 6-ая Всероссийская научно-техническая конференция "Состояние и проблемы измерений" - Москва. 1999 г. С. 69.

19. Хазиев Р.М., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. Парогазовый разряд в процессах восстановления механических характеристик металлических поверхностей подвергающихся взносу. // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ. -РАН, Федеральная целевая программа "Интеграция", ИГХТУ, ИНС им. А.В. Топчиева РАН. -Иваново, 1999 г. С. 212-213.

20. Хазиев Р.М.. Галимова Р.К. Басыров Р.Ш., Гайсин Ф.М. Методика измерений характеристик системы парогазовый разряд - жидкий неметаллический электрод. // Тезисы докладов. Международная научно-техническая конференция «Технико-экономические проблемы промышленного производства» - Набережные Челны. 2000 г. С. 4.

21. Хазиев Р.М., Шустов В А., Галимова Р.К. Технологическое применение многоканального жидкостного разряда. // Сборник трудов VII Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века». - Донецк. 2000 г. С. 15-16.

22. Хазиев Р.М., Султанов P.P. Влияние свойств рабочей среды на производительность процесса при электроэрозионной обработке паровоздушным разрядом. // Материалы конференции. XII Туполевские чтения. Международная молодежная научная конференция. -Казань. 2004 г. Том II. С. 54-55.

Рис. 1. Функциональная схема экспериментального комплекса для получения и исследования паровоздушного разряда переменного и постоянного токов между электролитическим и металлическим, а также между электролитическими электродами пониженного и атмосферного давления.

Рис. 2. Структуры ВЧЕ (1-6) и НЧ (7-9) паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами.

ига—ш—т—5гш—ш—ш—шо—Гма

Рис. 3. ВАХ паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и медным неохлаждаемым электродами для различных 1 и Р. (10 % №С1, Р - 1596 Па; 1 -1 - б мм., 2-1 = 10 мм., 3-1 = 15 мм., 4 -1 = 25 мм.); 5 - твердый электрод, 1 = 25 мм., Р - 1064 Па; 6 - насыщенный раствор №С1 1 - 25 мм, Р -1064 Па.

Рис. 4. ВАХ разряда переменного тока между электролитическим и охлаждаемым медным электродами (1 - Р = 1064 Па, 2 - Р=2126 Па, 3 - Р= 2793 Па).

и,.6

4000 3000

2000 1000

А

£ И У*" 1

01

▲

0.1 0.2

+ -1

е -2

X -3

0 -4

• -5

О -6

# -7

■ -В

□ -9

А -10

Р1/Т.Па к-* м

Рис. 5. Сравнение напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного тока с обобщенной кривой Пашена-1. (точки 1,2,3,4 соответствуют Г= 50 Гц, Р - 2394 Па, 1 = 550 мм.; точки 5,6,7,8,9 соответствуют Г= 50 Гц, Р = 3990 Па, 1 = 5-30 мм.; точка 10 соот-ветсвуютГ= 13,56 МГц, Р= 2660 Па, 1 = 2 5 мм.).

Рис. 6. Спектры жидкости обработанной паровоздушным разрядом с жидким катодом (и= 600 В, 1 обработки = 30 мин.)

Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л.1,25. Усл. печ. л.1,16. Усл.кр.-отт. 1,16. Уч.-издл. 1,0. Тираж 100. Заказ Д269.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К.Маркса, 10

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНА.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРОВОЗДУШНОГО РАЗРЯДА С % ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМИ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ

ЭЛЕКТРОДАМИ.

1.1. Зажигание паровоздушного разряда между металлическим и электролитическим электродами.

1.2. Разряд в газе между металлическими электродами.

1.3. Особенности разряда, горящего в электроотрицательном газе.

1.4. Паровоздушный разряд между электролитическим катодом и металлическим анодом. 1.5. Паровоздушный разряд между электролитическим анодом и металлическим катодом.

1.6. Практическое использование паровоздушных разрядов с электролитическими электродами.

1.7. Постановка задачи диссертации.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА

ИЗМЕРЕНИЙ. 2.1. Функциональная схема экспериментальной установки.

2.2. Система электрического питания.

2.3. Вакуумная система экспериментальной установки.

2.4. Электролитические ячейки.

2.5. Измерительная аппаратура. Методика проведения экспериментов и оценка точности измерений.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРОВОЗДУШНОГО РАЗРЯДА ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМИ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ.

3.1. Структуры паровоздушных разрядов переменного и постоянного тока между металлическим и электролитическим электродами, а также между электролитическими электродами.

3.1.1. Высокочастотный емкостной паровоздушный разряд.

З.1.2. Низкочастотный паровоздушный разряд.

3.2. Вольт-амперные характеристики паровоздушного разряда « переменного тока между электролитическим и металлическим электродами.

3.3. Вольт-амперные характеристики паровоздушного разряда переменного и постоянного тока между электролитическими электродами.

3.4. Плотности тока на электролитическом катоде и электролитическом аноде.

3.5. Развитие паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами.

3.6. Обобщенные характеристики для напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного и постоянного токов между электролитическим и металлическим электродами.

ГЛАВА 4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРОВОЗДУШНЫХ РАЗРЯДОВ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМИ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ И ЕГО ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ.

4.1. Устройство для получения объемного паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом при атмосферном давлении.

4.2. Устройство для получения паровоздушного разряда переменного и постоянного тока между электролитическими электродами при пониженных давлениях.

4.3. Устройство для получения ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами при пониженном давлении. v 4.4. Получение и применение i - углеродных покрытий (алмазо - подобные тонкие пленки).

4.5. ЯМР - исследование жидкостей, обработанных парогазовым разрядом. выводы.

Газовые разряды между металлическими электродами изучены достаточно хорошо [1, 2 и др.]. В последние годы большое внимание уделяется исследованию парогазовых разрядов между металлическим и электролитическим, а также между электролитическими электродами. Интерес к таким источникам низкотемпературной плазмы объясняется тем, что они используются в технологических целях и обладают рядом достоинств. Режимами горения разряда можно легко управлять изменением концентрации и состава электролита [3, 4 и др.]. Обработка изделий с помощью плазмы разряда между металлическим и электролитическим электродами возможна, когда другие методы более трудоемки, более дороги или их невозможно применять по другим причинам (например, экологическим). Благоприятное сочетание высокой температуры нагрева и элементов электролита в возбужденном и ионизованном состояниях позволяет осуществлять нагрев металла и сплавов в электролите, электротермическую обработку материалов [5, 6 и др.]. Парогазовые разряды с электролитическими электродами может использоваться в плазменной технологии нанесения теплозащитных, противокорозийных, антифрикционных, и диэлектричеких покрытий [7, 8 и др.].

Парогазовые разряды между металлическим и электролитическим электродами, а также между электролитическим электродами представляют практический интерес как генераторы неравновесной плазмы с большим отрывом электронной температуры от температуры тяжелых частиц. Низкотемпературная плазма с указанными свойствами имеет множество эффектов полезных с точки зрения технологических применений: очистка и полировка металлических поверхностей; одностадийность получения мелкодисперсного порошка из углеродистых и инструментальных сталей при атмосферном давлении; синтез органических соединений в растворах электролитов и др. Область применения разряда между металлическим и электролитическим электродами расширяется. В последние годы определились новые перспективные направления применения парогазового разряда между металлическим и жидким электродами в плазмохимии, электронике и машиностроении.

Парогазовые разряды между металлическим и электролитическим электродами, являются полезными не только с точки зрения технологических применений, но и имеют важное значение для изучения физических явлений. Парогазовые разряды между металлическим и электролитическим катодом отличаются особой устойчивостью. Они имеют стабильную диффузную структуру даже при атмосферном давлении. Несмотря на все вышеуказанные достоинства, физика парогазового разряда между металлическим и электролитическим электродами изучена слабо: до сих пор неустановлены основные виды паровоздушных разрядов переменного тока с электролитическими электродами, нет также единого мнения о природе паровоздушного разряда переменного тока, неустановлен механизм паровоздушного разряда между металлическим анодом и электролитическим катодом, а также между электролитическими электродами. Далеко не исчерпаны различные способы и варианты получения источников низкотемпературной плазмы паровоздушных разрядов с электролитическими электродами. Все это задерживает разработку плазменных установок и новых технологических процессов с использованием паровоздушных разрядов с электролитическими электродами и их внедрение в производство.

Поэтому исследования характеристик паровоздушного разряда между металлическим и электролитическим электродами, а также между электролитическими электродами представляют собой актуальную задачу. Данная диссертация, состоящая из четырех глав, посвящена решению этих задач.

В первой главе проведен анализ известных экспериментальных и теоретических исследований паровоздушных разрядов горящих между электролитическим и металлическим электродами, а также обсуждаются области их практических применений, сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе приведены описания экспериментальной установки. Функциональная схема экспериментального комплекса для получения и исследования паровоздушного разряда переменного и постоянного тока между электролитическим и металлическим, а также между электролитическими электродами пониженного и атмосферного давления

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования характеристик паровоздушного разряда переменного (ВЧЕ - / = 13,56 МГц и НЧ - f = 50 Гц) и постоянного тока с электролитическими и металлическими электродами в широком диапазоне параметров для различного состава (техническая вода, очищенная вода, растворы NaCl, растворы CuS04) и концентрации электролита.

В главе четвертой представлены устройства для получения паровоздушных разрядов с электролитическими электродами: устройство для получения электрического разряда постоянного тока между электролитическими электродами при атмосферном давлении; устройство для получения электрического разряда переменного и постоянного токов между электролитическим электродами при пониженных давлениях; устройств для получения высокочастотного емкостного разряда между электролитическим и металлическим электродами. Представлены методы получения углеродных покрытий (алмазо-подобных тонких пленок) с помощью ВЧЕ разряда между металлическим и электролитическим электродами. С целью изучения изменений в электролите, обработанной плазмой паровоздушного разряда по сравнению с исходным (необработанным) вариантом были проведены ЯМР-Н спектроскопия трихлорметана.

На защиту выносятся следующие научные положения и выводы:

1. Результаты экспериментального исследования высокочастотного емкостного паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами при атмосферном и пониженном давлениях.

2. Результаты экспериментального исследования паровоздушного разряда переменного тока (f~ 50 Гц) между электролитическими, а также между электролитическим и металлическим электродами при пониженном и атмосферном давлениях.

3. Результаты ЯМР - Н - спектроскопии электролита, обработанный « паровоздушным разрядом постоянного тока между электролитическим катодом и металлическим анодом при атмосферном давлении, а также результаты экспериментального исследования паровоздушного разряда постоянного тока с электролитическими электродами.

4. Обобщенные характеристики напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами.

5. Устройства для получения паровоздушного разряда переменного и постоянного тока и получение углеродных алмазо - подобных тонких пленок.

выводы

1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования паровоздушного разряда переменного тока (ВЧ-/ = 13,56 МГц и НЧ —/=50 Гц) с электролитическими и металлическими электродами в широком диапазоне параметров (Р, / и I).

2. Экспериментально исследованы структуры ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами в широком диапазоне давления, тока и межэлектродного расстояния. Установлено, что при пониженном давлении (2,5 кПа) между электролитическим и металлическим электродами наблюдается диффузный плазменный столб. Показано, что с ростом давления появляется объемный плазменный столб паровоздушного разряда, который при малых токах отрывается от поверхности электролита. При повышенных давлениях (Р = 13,3 кПа) и больших межэлектродных расстояниях сплошное пятно на поверхности электролита расщепляется. Показано, что при атмосферном давлении наблюдаются точечные пятна. Высокочастотный емкостный паровоздушный разряд с сплошным пятном на поверхности электролита горит более устойчиво в широком диапазоне параметров (/ и Р) по сравнению с ВЧЕ разрядом и разрядом постоянного тока между металлическими электродами.

3. Экспериментально исследована структуры и В АХ паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим, а также между электролитическими электродами в широком диапазоне Р, I и /. Установлено, что при средних давлениях наблюдается объемный паровоздушный разряд. С ростом давления происходит изменение формы пятна на поверхности электролита. Сплошное пятно разрывается и наблюдаются светящиеся области правильной и неправильной формы. Показано, что при атмосферном давлении с ростом межэлектродного расстояния паровоздушный разряд переменного тока опирается на поверхности электролита на точечные пятна. Характер ВАХ разряда переменного тока с электролитическими электродами существенно зависит от состава, концентрации электролита и охлаждения металлического электрода. Выявлено, что устойчивость горения паровоздушного разряда переменного тока между металлическим и электролитическим электродами намного выше чем устойчивости горения разряда переменного тока между металлическими электродами.

4. Изучены структуры, ВАХ и плотности тока, паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом. Установлено, что общая структура паровоздушного разряда между электролитическими электродами охватывает особенности разрядов между электролитическим катодом и металлическим анодом, а также между электролитическим анодом и металлическим катодом. Выявлено, что ВАХ паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическими электродами при пониженных давлениях имеет возрастающий характер. Показано, что плотности тока на электролитическом катоде и электролитическом аноде зависят от состава, концентрации электролита, межэлектродного расстояния и давления.

5. Изучено развитие паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами при атмосферном давлении. Установлено, что развитие паровоздушного разряда между электролитическим анодом и металлическим катодом происходит ступенчато, которая соответствует тлеющему разряду. С дальнейшим ростом тока тлеющий разряд переходит в контрагированный разряд с точечным пятном на металлическом электроде. Выявлено, что в случае полупериода, когда горит тлеющий разряд между электролитическим катодом и металлическим анодом ступенчатое развитие разряда не наблюдается. Показано, что амплитуда и длительность тока для паровоздушного разряда с электролитическим катодом уменьшается, чем для разряда с электролитическим анодом.

6. Обобщены напряжения зажигания паровоздушного разряда переменного тока между электролитическим и металлическим электродами. Установлено, что при пониженных давлениях и малых межэлектродных расстояниях для напряжения зажигания НЧ паровоздушного разряда выполняется закон Пашена, а при больших межэлектродных расстояниях наблюдается значительное отклонение от закона Пашена. Установлено, что напряжение зажигания ВЧЕ паровоздушного разряда • существенно снижается от кривой Пашена. . Проанализированы и обобщены напряжения зажигания паровоздушного разряда с электролитическим катодом.

7. Разработано и создано устройство для получения объемного паровоздушного разряда постоянного тока между электролитическим катодом и электролитическим анодом при атмосферном давлении.

8. Разработано и создано устройство для получения объемного паровоздушного разряда переменного и постоянного тока между электролитическими электродами при пониженных давлениях.

9. Разработано и создано устройство ВЧЕ паровоздушного разряда между электролитическим и металлическим электродами при пониженном и атмосферном давлениях.

10. Получены углеродные покрытия (алмазо - подобных тонких пленок) с помощью ВЧЕ разряда между металлическим и электролитическим электродами.

11. Проведена ЯМР-Н спектроскопия электролита, обработанный паровоздушным разрядом при атмосферном давлении.

1. Энгель А., Штеенбек М. Физика и техника электрического разряда в газах, т. II: Пер. с нем./ Под ред. Капцова Н.А.-М.: -Л.: ОНТИ, 1936.

2. Леб Л. Основные процессы разрядов в газах: Пер. с англ. / Под ред. Капцова Н.А. М.: -Л.: Гостехиздат, 1950. -672 с.

3. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. -Изд. 2-е. -М.: -Л.: Гостехиздат, 1950. -836 с.

4. Капцов Н.А. Электроника. М.: Гостехиздат, 1956. -459.

5. Энгель А. Ионизованные газы. -М: Физматгиз. 1959. -332.

6. Мик Дж. Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. -М.: ИЛ, 1960. -601 с.

7. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. -М.: Госатомиздат, 1961.-323 с.

8. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. -М.: Мир, 1968. -390 с.

9. Грановский В.Л. Электрический ток в газе / установившийся ток /. -М.: Наука, 1971.-544 с.

10. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. -М.: Наука, 1972. П.Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.:1. Наука, 1980.-416 с.

11. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. -М.: Наука, 1987. -591 с.

12. Ховатсон A.M. Введение в теорию газового разряда: Пер. с англ. Иванчика И.И. -М.: Атомиздат, 1980.

13. Гайсин Ф.М. Дисс. на соискание уч. степени д.ф.м.н. "Физические процессы в газовых разрядах с твердыми, жидкими и плазменными электродами". -М.: 1992.

14. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Возникновение и развитие объемного разряда между твердыми и жидкими электродами. // Химия плазмы, под ред. Смирнова Б.М. -М.: 1990. Т.16.С.120-156.

15. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Электрофизические процессы в разрядах с твердым и жидким электродами. Свердловск. Изд-во Уральского университета, 1989. -432 с.

16. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е., Шакиров Ю.И. Объемный разряд в парогазовой среде между твердыми и жидкими электродами. -М.: Изд-во ВЗПИ, 1990. -90 с.

17. Son Е.Е., Gaisin F.M., Shakirou Y.I. Glow Discharge with liguid Electrodes // Massachusetts Institute of Technology. USA. 1993. p.58.

18. Гайсин Ф.М., Гизатуллин Ф.А. Исследование электрического пробоя воздуха между электролитом и металлическим электродам // В кн: Низкотемпературная плазма. Казань. КАИ. 1983. С. 43 51.

19. Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. -М.: Энергоатомиздат, 1975, 227 с.

20. Plante G. // Zeit. Phys. 1875, № 80. S. 1133.

21. Миткевич В.Ф. Избранные труды. -М.: Изд-во АН СССР, 1956.

22. Тазмеев Б.Х. Электрические и тепловые характеристики генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами. Дисс. на ус. степени к.т.н. Казань. 2000. 170 с.

23. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Даутов Г.Ю. Характеристики самостоятельного тлеющего разряда в воздухе при атмосферном давлении // Тез. докл. 6-й Всесоюз. конф. По физике низкотемпературной плазмы. -JL: 1983. С. 33 -35.

24. Gubkin I. Eiectrjlytische Metallabscheidung an der fruenoberfflache Liner Sahsr 1 о sung // Appe. Phys., 1987. Bd. 32. P. 114 115.

25. Stark I., Guassuto L. Der Liechtboen zwischen gekuhlten Electroden // Pfys. Zeitscher., 1904. bd. 5. № 10. P. 264 269.

26. Frochlich H., Platzman R.L. Energy loss electrous to dipolar relaxation // Phys. Rev. / 1953. Vol. 92. P. 1152- 1154.

27. Haber F., Klemenc A. // Zeit. Phys. Chem. 1914. Bd. 27. H. 82-98.

28. Павлов В. И. Проведение химических реакций газовыми ионами в электролитах // ДАН СССР, 1944. Т. 43. № 9. -С. 403 404.

29. Павлов В.И. Получение Н202 при безэлектродном электролизе воды в кислороде // ДАН СССР, 1944. Т. 43. № 9. -С. 405 406.

30. Шапошникова Н.А. Исследование метана в газовом разряде: автореферат дисс. на соискание уч. степени к.х.н. -Казань, 1951. -15 с.

31. Меркурьев Г.А. // Анодное окисление, один из методов защиты металлов от коррозии. -Казань, 1981. -С 87 90.

32. Makovetsko A. //Zeit, Electrochim., 1911 Bd. 17. № 6. -S. 565 -569.

33. Хакимов Р.Г. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. "Характеристики плазменной электротермической установки с жидкими электродами". -Санкт-Петербург. 1933.

34. Баринов Ю.А., Блинов И.О., Дюхев Г.А., Школьник С.М. Экспериментальное исследование разряда с жидкими электродами в воздухе при атмосферном давлении // Материалы конф. "Физика и техника плазмы". Т.1. Минск. Беларусь 1994. С. 123 -126.

35. Гайсин Ф.М,, Хакимов Р.Г. и др. Возникновение разряда между струей электролита и твердым электродом // Тез. докл. 6-ой научно-технической конф. по физике газового разряда. Казань. 1992. С. 154 156.

36. Максимов А.И. физика и химия взаимодействия плазмы с растворами // материалы 9 школы по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ. ваново. Изд-во. ИГХТУ. 1999. С. 46-53.

37. А.С. № 1199827 СССР. Электролит для получения никелевого порошка // Андрюшенко А.Н., Орлова Е.А., Шалыгина Е.М., Филатов А.В. Бюл. № 047.23.12.85

38. Стрейкова И.К., Максимов А.И. Окисление красителей в водном растворе под действием тлеющего и дифрагменного разряда // Материалы 9 школы по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ. -Иваново. ИГХТУ, 1999. С. 128- 129.

39. Davies R.A. and Hicking А. // J/ of chemical Society, 1952. № 9. P. 3595 3602.

40. Denaro A.R. and Hickling A. Glow Discharge Electrolysis in Aqueous Solutions // J/ of the Electrochemical Society. 1958. V. 105. № 5. P. 265 270.

41. Аверьянов E.E. Плазменное анодирование в радиоэлектронике. М.: Радиосвязь, 1983, 80 с.44. анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита // Под ред. Франкевича И.И. -Киев: Наукова думка, 1985. 273 с.

42. Шакиров Ю.И. Характеристики плазменной электротермической установки с жидким катодом. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н. Ленинград, 1990. 132 с.

43. А.с. № 1445545 СССР, способ получения высоковольтного разряда / Гайсин Ф.М., Залялов Н.Г. Заявл. 2.07.86.

44. А.с. № 1441991 СССР. Способ очистки поверхности изделия / Гайсин Ф.М. Заявл. 18.07.86.

45. А.с. № 1360244 СССР. Способ получения тонких пленок металлов ионно-плазменным распылением / Гайсин Ф.М. Заявл. 110685.

46. А.с. № 1582464 СССР. Способ получения металлического порошка / Гайсин Ф.М., Хакимов Р.Г., Шакиров Ю.И. Заявл. 011287.

47. Гайсин Ф.М., Валиев Р.А., Шакиров Ю.И. Особенности порошка, полученного в разряде между стальным электродом и электролитов // порошковая металлургия. 1991. № 6. С. 4 7.

48. Валиев Р.А., Гайсин Ф.М., Шакиров Ю.И. Влияние характеристик разрядов на интенсивность образования и дисперсность порошка. // Электронная обработка материалов. Кишинев 1991. № 3. С. 32 -34.

49. Электроразрядная очистка катанки // Теплотехнические вопросы применения низкотемпературной плазмы в металлургии. Свердловск, 1985.

50. Гизатуллина Ф.А. Разряд с жидким катодом в процессах обработки поверхностей. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Санкт Петербург. 1995. -249 с.

51. Ясногородский И.З. Нагрев металлов и сплавов в электролите. -М.: Машгиз, 1949.-128 с.

52. Словецкий Д.И., Тереньтьев С.Д., Плеханов В.Г. механизм плазменно-электрического нагрева металлов // Теплофизика высоких температур. 1986. Т. 24, № 2. С. 353 363.

53. Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. -М., 1986.

54. Беломеев B.J1. Лидерный разряд по поверхности воды в виде фигур Лихтенберга. ИЖТФ, 1998. Т. № 11. С 63 66.

55. Горячев В.Л., Рудберг Р.Г., Редюнович В.Н. О некоторых свойствах импульсно-периодического разряда с энергией в импульсах 1 Дж в воде, применяемого для ее очистки // ТВТ, 1996, Т. 34. С. 146.

56. Сихарулидзе Г.Т., Лежнев А.Е. Генерация плазменной струи из жидкости. Эксперимент технологических микроэлементов и особенных материалов РАИ. Черноголовка. ПТЭ. 1997. № 2. С. 85 88.

57. Лазаренко Б.Р. Комутация тока на границе метал электролит. -Кишинев: Штиинца, 1971. С. 75.

58. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Факторович А.А. вольт-амперные характеристики электрического разряда между металлическим и электролитным электродами // Электронная обработка металлов. 1972. № 3(45). -С. 29 -33.

59. Hicking A. Elektrochemical process in glow discharge at gas solution iterface Modern aspects of electrochemistry. -London: Butterworth, 1971. № 6. P. 329 - 373.

60. Sternberg Z. High current glow discharge with electrolyte as cathode. Gas discharges: International conference, 1970. London: Last. Ellect. Eng. 1970.

61. Onaka H., Takamatsu T. Discharge with a cathode of electrolyte soluton. Hirosima Daigaki Kogakubu.-Keikui Hokoki, 1968, vol. 16. № 2ю Зю 247 - 254.

62. Лазаренко Б.Р., Белкин П.Н. , Факторович А.А. Образование парогазовой оболочки при нагреве анода электронной плазмой и электронная обработка материалов, 1970. № 5. -С. 16 20.

63. Лазаренко Б.Р., Белкин П.Н., Факторович А.А. Исследование пробоя воздуха между двумя электролитными электродами // Электронная обработка материалов, 1972. № 1. -С. 9 11.

64. Hichling A., Iugram M.D. Contact glow discharge electrolysis. Trans Farday Soc., 1964. Vol. 60. № 496, P. 6.4. P. 783 793.

65. Grabars Olivier J., Guilpin Ch. Etude des charge electrigues produites entre 1 electrode et la solution // J. Ghin. Phys - Gin. Boil., 1975. Vol. 72. № 2 Рю 207 -214.

66. Лазаренко Б.Р., Факторович А.А., Дураджи B.H. Некоторые особенности низковольтного разряда в электролите и электронная обработка материалов, 1968, №2 (20).-С. 3-10.

67. Iconopisov S., Girginova A., Machnova М. Post breakolown anobization of aluminium. Electrchim. Acta, 1977, Vol 22. №11. -P. 1283 -1286.

68. Iconopisov S., Girginoba A., Machkova M. POST breakdown anodization of aluminums. Electrochim. Acfa, 1977, Vol 22. № 11. - P. 1283 - 1206.

69. Стежко Л.А., Бескровный Ю.М., Невкрытый В.И. и др. Импульсный режим для получения силикатных покрытий в искровом разряде // Защита металлов, 1980. Т. 16. №3. -С. 365 -367.

70. Vigh А.К. Sparking voltages and side reactions during anodization of velve metals interms of electron tunneling. Corrosion Sci., 1971/ Vol. 11. № 6. -P. 411 417.

71. Одынец JI.Д., Платонов Ф.С., Проконгул Е.М. Искрение при анодном окислении тактала и наобия. Электронная техника. Сер. 5. Радио-детали., 1072. Вып. 2(7). -С. 37 -42.

72. Бугаинко А.Т., Вольф У.Г., Калязин Е.П., Ковалев Г.В., Сизяпов A.M. Микроразряд в конденсированной фазе на вентильных анодах // Плазмохимия, ч. 16. 1990. М.: под ред. д.ф-м. н. проф. Полак Л.С.

73. Поляков О.В. Дисс. на соискание уч. степени к.х.н. "Физико-химические процессы в водных растворах, иницируемые анодными микроразрядами". -Кемеров. 1989.-201 с.

74. Гайсин Ф.М., Тазмиев Б.Х. Исследование атмосферного многоканального электрического разряда с жидким катодом в пористом диэлектрике // Материалы 9 школы по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ. -Иваново, 1999. Изд-во ИГХТУ. С. 242 243.

75. Гайсин Ф.М., Загиров Р.Г., Газмеев Б.Х. Поле температур неизменной струи, истекающей из генератора электролитной плазмы // Тез. док. Межд. Молод, науч. конф. "Молодежь наука будущего". Наб. Челны, 2000. Изд-во КамПИ. С. 13.

76. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. / Под ред. Фортова В.Е. (Раздел IV. 7.5. Электрические разряды в парогазовой среде с нетрадиционными электродами. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е.). М.: Наука, 2000. С. 241 -245.

77. Плазмохимия 90 / Под ред. Полока Н.С.: ИНХС АН СССР, 1990. 337 с.

78. Son E.E., Gaisin F.M., Zibarov A.V. Plasms technologies and their computer simulations // International Conference on Plasma Scieence (ICOPS). Jeju, Korea 2003. N2A04 pi83.

79. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Даутов Г.Ю. Устройство для получения тлеющего разряда при атмосферном давлении. А.С. № 1088086 Бюл. № 15. 1984

80. Миронов Б.П. Пористое охлаждение элементов электродуговых нагревателей. В. кн.: Экспериментальные исследования плазмотронов. Новосибирск, Наука, 1977. С.62 82.

81. Мэзон Г.Л. Эмиссионный спектральный анализ и атомная абсорбционная спектрофотометрия. В. сб.: Приборы и методы физического металловедения. Вып. 2, Мир. 1974. С. 294 295.

82. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Камалов P.P. Энергетические характеристики разряда в атмосферной среде между электролитами и медным анодом // Физика и химия обработки материалов. 1985ю № 4ю Сю 58 64.

83. Гайсин А.Ф., Галимова Р.К., Даутов Г.Ю. Обобщенные характеристики парогазового разряда с жидкими электродами // Журнал "Электронная обработка материалов". Кишинев, Штиинца № 1, 1995. С. 63 65.

84. Даутов Г.Ю., Гайсин Ф.М., Гайсин А.Ф. Разработка и создание новой технологии получения порошков // В сб. фонд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ республики Татарстан. Казань. УНИПРЕСС, 1998. С. 351 -361.

85. Гайсин А.Ф., Тимеркаев Б.А., Хакимов Р.Г. и др. Паровоздушный разряд в системе струя электролита твердый электрод и его применение. Ж. Вестник, КГТУ им. А.Н. Туполева № 2. 1999.

86. Хазиев P.M., Гафаров И.Г., Галимов Д.Г. Получение углеродных пленок в ВЧЕ разряда низкого давления. // Научно-техническая конференция "Применение плазменных процессов и порошковых покрытий в промышленности" - Свердловск, 1988. С. 117 - 118.

87. Хазиев P.M., Басыров Р.Ш. Осаждение тонких пленок в скрещенных магнитном и высокочастотном электрическом полях низкого давления. // Тезисы докладов VI конференции по физики газового разряда Казань, 1992 г. С. 137.

88. Хазиев P.M., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Гайсин Ш.И. Модификация нитрида алюминиевых структур парогазовым разрядом. // Тезисы докладов. Международный научно-технический семинар «Новые технологии 96». Академия наук РТ, ВАТУ - Казань, 1996 г. С. 75.

89. Хазиев P.M., Галимова Р.К., Савельев В.А. Моделирование парогазового разряда для активации полимерной пленки. // Тезисы докладов. II Республиканская научная конференция молодых ученых и специалистов -Казань, АНТ. 1996 г. Книга 4. С. 42.

90. Хазиев P.M., Галимова Р.К. Плазменная электротермическая установка в технологии обработки металлических изделий. // Тезисы докладов. II Республиканская научная конференция молодых ученых и специалистов -Казань, АНТ. 1996 г. Книга 4. С. 43.

91. Хазиев P.M., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. Электротермическая установка в процессах обработки металлических поверхностей. // Тезисы. Международная

92. Хазиев P.M., Шустов В.А., Галимова Р.К., Закиров Д.У. Рентгенографические измерения поверхностей элементов электротехнических устройств после обработки парогазовым разрядом сжидкими электродами. // Тезисы. Международная конференция

93. Прогрессивные технологии машиностроения и современность" -Донецк-Севастополь, 1997. С. 226

94. Хазиев P.M., Гайсин Ф.М., Морозова Р.К., Галимова Р.К. ЯМР -исследование жидкостей, обработанных парогазовым разрядом. //Ж. Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. Казань, 1997. № 1. С. 112 - 115.

95. V) 108. Khasiev R.M., Basyrov R.Sh., Galimova R.K. Modelling of the process of the treatment of metallic surfaces by the gas-vapour discharge with a liquid electrode.

96. Международный сборник научных трудов "Прогрессивные технологии и системы машиностроения". Выпуск 6. Донецк, 1998 г. С. 318 319.

97. Хазиев P.M., Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. Способ получения композиционных материалов. // Тезисы. Всероссийская научно-техническая конференция "Композиционные материалы в авиастроении и народном хозяйстве" Казань, 1999. Часть И. С. 66.

98. Хазиев P.M., Шустов В.А., Галимова Р.К. Технологическое применение многоканального жидкостного разряда. // Сборник трудов VII Международной научно-технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". Донецк. 2000 г. С. 15 - 16.

99. Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Хакимов Р.Г. Многоканальный разряд в процессах получения тонких пленок металла// Тезисы докладов научно-технической конференции "Проблемы и прикладные вопросы физики". Саранск, 1993. С. 40.

100. Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. Приэлектродные процессы в парогазовых разрядах с нетрадиционными электродами (электролиты) // Тез. докл. науч.-техн. конф. "Физика и техника плазмы". Минск, 1994. 4.1. С. 147 150.

101. Драго Р. Физические методы и химии. М.: Мир, 1981. Т. 1. 422 с.

102. Лундин А.Г., Федин Э.И. ЯМР спектроскопия. М.: Наука, 1986. 273 с.