Электрический разряд между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ
|
Каюмов, Рушан Рашитович
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Казань
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2010
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.02.05
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
004683756
КАЮМОВ РУШАН РАШИТОВИЧ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД МЕЖДУ СТРУЙНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ КАТОДОМ И ПРОТОЧНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКОЙ-АНОДОМ
Специальность: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
1 о ИЮН 2010
Казань 2010
004603756
Работа выполнена на кафедре технической физики Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева (КАИ).
Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор
Гайсин Азат Фивзатович
Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор
Абдуллин Ильдар Шаукатович - доктор физико-математических наук, профессор Желтухин Виктор Семенович
Ведущая организация: - ОАО СКТБ "Мединструмент"
Защита состоится 25 июня 2010 года в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.11 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, Казань, ул. Карла Маркса, 68 (зал заседаний ученого совета)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.
Электронный вариант автореферата размещен на официальном сайте Казанского государственного технологического университета (www.kstu.ru)
Автореферат разослан 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета^/^ Герасимов А.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Актуальность работы. Наряду с изучением разрядов между твердыми электродами большой интерес представляют разряды с электролитическими электродами. Одним из новых методов получения неравновесной низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении является использование электрического разряда, возникающего между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом (ПЭЯА). Неравновесная низкотемпературная плазма электрического разряда с электролитическими электродами имеет множество эффектов, полезных с точки зрения технологических применений: очистка и полировка твердых металлических поверхностей; одностадийное получение мелкодисперсного порошка из углеродистых и инструментальных сталей при атмосферном давлении; синтез органических соединений в растворах электролитов, очистка воды и стерилизация растворов и изделий. Электрические разряды между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА являются полезными не только с точки зрения практических применений, но имеют большое значение для изучения физических явлений. Несмотря на все указанные достоинства, характеристики и физические процессы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях практически не изучены. Не установлены основные формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом. Не исследовано взаимодействие плазмы электрического разряда на границе раздела струи и электролита. Все это задерживает разработку 'плазменных установок между струйным электролитическим •катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях и их внедрение в производство. В связи с изложенным экспериментальное исследование электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном и пониженных давлениях является актуальной задачей.
Целью данной работы является установление характеристик и закономерностей физических процессов, протекающих в электрическом разряде между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях и создание на их основе плазменных устройств для практического применения в плазменной технике и технологии.
Задачи исследования:
1. На базе созданной экспериментальной установки проводить экспериментальные исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА в диапазоне давления Р = 105+103 Па, напряжения и= 0.2+1.5 кВ, тока разряда /= 0.01+2 А,-расхода электролита С = 0.5+8 г/с, диаметра струи электролита ¿с~ 1.5+3 мм, скорости струи V - 0.18+0.95 м/с и длин струи электролита /с = 1+90 мм для растворов ЫаС1 и СиБ04 в технической воде. На основе проведенных экспериментальных
исследований электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА выявить основные формы электрического разряда. Изучить структуры разряда, вольтамперные характеристики (ВДХ), плотности тока на проточном электролитическом аноде при атмосферном и пониженных давлениях, распределение температуры вдоль струйного электролитического катода при атмосферном давлении, функции распределения V и / в широком диапазоне параметров /, б, с!с и /с.
2. Разработать и создать устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
3. Разработать методику процесса распыления меди между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
4. Разработать методику модификации полимерных поверхностей с использованием плазменных устройств для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном давлении.
Научная новизна исследований:
1. В результате экспериментального исследования установлены основные формы электрического разряда при Р = 105+103 Па, и = 0.18+0.95 м/с:
- кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода, состоящего из множества микроканалов;
- сплошной кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода;
- диффузной формы между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при малых /с= 1+10 мм;
- переход многоканального разряда (МР) в тлеющий разряд (ТР) в диапазоне от Р = 3.9-104 до Р = 1.9-104 Па;
- распространение отрицательного свечения (ОТС) тлеющего разряда вдоль струи электролитического катода при пониженных давлениях (от 0.9-104 до 103 Па).
2. Установлено неравномерное распределение температуры вдоль струи электролита при атмосферном давлении в диапазоне Т— 20+45°С, /с= 30+70 мм, V = 0.24 м/с.
3. Определены плотности тока на проточной электролитической ячейке-аноде при Р = 105,Р= 1.9-104 и\Р = 0.9-104 Па.
4. Установлено, что значения напряжения (/=0.2+1.5 кВ и тока / = 0.01+2 А электрического разряда имеют нормальную функцию распределения вероятности.
Практическая ценность. Результаты исследования служат основой для понимания физических процессов, происходящих в электрическом разряде между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом. Разработаны и созданы устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях. Разработаны методики процесса распыления меди
между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом, модификации полимерных поверхностей с помощью устройства получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
Работа выполнена при поддержке РФФИ №04-02-97501 в рамках проекта «Фундаментальные исследования физики низкотемпературной плазмы паровоздушного разряда с электролитическими электродами и разработка новых технологий для обработки поверхностей объектов» и в рамках грантов программы ФСР МП НТС (Старт 1) №6784 р/9437, договор целевого финансирования при поддержке Государственной некоммерческой организации «Инвестиционно-венчурный фонд Республики Татарстан», проект № 1/5, а также договор целевого финансирования при поддержке Государственной некоммерческой организации «Инвестиционно-венчурный фонд Республики Татарстан», № 246/Н.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты экспериментального исследования характеристик струйного многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
2. Результаты экспериментального исследования характеристик струйного тлеющего разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях.
3. Устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
4. Методика процесса распыления меди между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
5. Методика модификации полимерных поверхностей с использованием электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
Степень достоверности научных результатов определяется применением физически обоснованных методик измерений, проведением исследований с использованием разных методов и сопоставлением их результатов с известными опытными и теоретическими данными других авторов. Все эксперименты проводились с применением современных измерительных приборов высокого класса точности на стабильно функционирующей установке с хорошей воспроизводимостью опытных данных, результаты экспериментов обработаны на ЭВМ с применением методов математической статистики.
Апробация работы. Основные результаты данной диссертации докладывались и обсуждались на Turbulent Mixing and Beyond Second International Conference and Advanced School (The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics 2009); на VI международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», (Томск, Томский политехнический университет 2009 г.); на 8-й международной
научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2009 г.); на XXXVII международной конференции по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2010г.); на Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2005, 2007, 2009, 2010 г.г.).
Личный вклад автора в работу является определяющим. Автором создана экспериментальная установка в соответствии с целями исследования; проведены эксперименты, выполнены обработки и анализ экспериментальных результатов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (одна статья в ведущем рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК, и 10 работ в материалах конференций).
Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы. Работа изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 124 источников отечественных и зарубежных авторов.
♦Научным консультантом является доктор физ.-мат. наук, профессор Ф.М. Гайсин.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, ее цель, формируются задачи исследования, основные защищаемые положения и научная новизна результатов.
В первой главе проведен анализ известных экспериментальных и теоретических исследований электрических разрядов между металлическим и электролитическим электродами, а также между электролитическими электродами, там же обсуждаются области их практических применений, сформулированы задачи диссертационной работы. В конце первой главы дана постановка задач исследования.
Во второй главе приведено описание экспериментальной установки, предназначенной для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне Р = 105+103 Па, U = 0.2+1.5 kB, 1 = 0.01+2 А, h = 1+90 мм, G = 0.5+8 г/с, v - 0.18+0.95 м/с и dc = 1.5+3 мм для различного состава (растворы NaCl и C11SO4) в технической воде. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1. Система электрического питания высоковольтной установки предназначена для питания разряда, измерительной аппаратуры и вспомогательного оборудования. Источник питания разряда обеспечивает регулирование и преобразование сетевого напряжения. Он состоит из низковольтного и высоковольтного регулируемых блоков, обеспечивая указанные диапазоны изменений напряжения и тока. Источник питания обеспечивает регулируемое постоянное напряжение до 4 000 В при номинальном токе до 10 А. Трехфазное сетевое напряжение через предохранители и рубильник подается на регулятор напряжения 1 типа ИР 60
УХЛ4, который позволяет регулировать трехфазное напряжение от 0 до 660 В. После регулятора напряжения питание подается на повышающий трехфазный трансформатор 2. На выходе с трансформатора можно получить напряжение до 4 ООО В. Переменное напряжение подается на выпрямитель собранный по схеме Ларионова из вентилей типа ВЛ-200.
Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА: 1 - регулятор напряжения; 2 - трансформатор; 3 - выпрямитель; 4 - П-образный LC фильтр;
5 - балластное сопротивление; 6 - вольтметр; 7 - амперметр
Амплитуда пульсации выпрямительного напряжения сглаживается П-образным LС фильтром 4 (С,= С2= 100 мкФ, L = 50' 10'3 Гн) уменьшается от 6 до 1% от выпрямленного. Далее для регулирования напряжения и ограничения тока в случаях короткого замыкания используются балластные ■сопротивления 5. Блок этих сопротивлений позволяет получить сопротивление от 20 до 200 кОм. На пульте управления размещены: кнопки пуска и выключения источника питания, низковольтных выпрямителей, питающих электродвигатели вспомогательного оборудования, понижающего трансформатора, питания двигателя оснастки, координатных устройств регулирования длины струйного электролитического катода, кнопки включения и выключения вентиляторов отсоса паров и газов, сигнальные лампочки.
ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом измерялись с помощью вольтметра 6 M 367 класса точности 0.5 и статистического вольтметра С 50 класса точности 1.0, амперметром 7 Ц4311 класса точности 0.5 и мультиметром MY68 класса точности 0.5. Относительные погрешности
измерения напряжения разряда не превышали 1.5%. Вакуумная система установки состоит из вакуумной камеры, вакуумного насоса типа 2НВР - 5ДМ. Рабочее давление в вакуумной камере регулируется изменением скорости откачки, а измеряется вакуумметром ВТИ модель 1218 класса точности 0.6. Точность измерения давления была не хуже 10%. Концентрация электролитов измерялась различными ареометрами. Распределение температуры Т в струйном электролитическом катоде измерялось при помощи измерителя температуры center-350/352/358. Для каждого набора значений межэлектродного расстояния, состава и концентрации электролита регистрация параметров струйного электрического разряда проводилась не менее 7 раз. Фотографирование разряда осуществлялось фотоаппаратами «Sony DSC-Н9»,«Rower 3.2», а также проводилась видеосъемка на видеокамеру «Sony HDR-SR72E». Для изучения структуры поверхности металла до и после обработки использовалась: металлографический и рентгеноструктурный анализы. Рельеф и микрорельеф поверхности исследовался на электронном микроскопе «XL-30 ESEM TMP». Для статистической обработки полученных экспериментальных данных разработан алгоритм, реализация которого осуществлена в пакете прикладных математических программ MathCAD 14.
В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне (7=0.2+1.5 кВ,/ =0.01-2 А, /с=1+90 мм, (5=0.5+8 г/с, v =0.18+0.95 м/с и dc = 1.5+3 мм для различного состава (растворы NaCl и CuSO,() в технической воде.
Режимы горения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном давлении приведены в табл. 1.
Таблица 1
5$араметры а б в г д е ж
7, мА 290 550 270 400 60 40 1380
401 917 1023 1050 362 482 408
/с ММ 90 90 60 40 10 10 1
<4 мм 3 3 1,5 1,5 1,5 1,5 2
G, г/с 8 8 2 2 2 2 5
На рис.2 показаны формы многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
а 9 *
Рис. 2. (Начало)
а е ж
Рис. 2. Формы многоканального разряда между струей электролита и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении (окончание)
Анализ экспериментальных данных показал, что при {7=401 В, I =290 мА, С = 8 г/с и = 3 мм многоканальный разряд 2 горит вблизи поверхности электролита, а также вдоль неоднородной струи / электролита (рис. 2,а). С ростом напряжения от 401 до 917 В наблюдается МР кольцевой формы 3 (рис. 2,6). При 4=60 мм, (7=2 г/с и [/- 1023 В возникает пробой между МР вблизи поверхности электролита 2 и МР кольцевой формы 3, состоящей из множества микроканалов (рис. 2,в). Из рис. 2,г видно, что электрический пробой при 4 = 40 мм и и = 1050 В происходит между двумя МР кольцевой формы 3. Если уменьшить длину струи от 1С= 40 до 1С = 10 мм возникает форма МР в виде сплошного кольца 4 (рис. 2,д). Распространение диффузной формы многоканального разряда наблюдается внутри электролитической ячейки 5 (рис. 2,д, е). С увеличением величины С/ от 362 до 482 В (рис. 2е) объем МР (5) растет. При 4 = 1 мм, II = 408 В и 1 = 1380 мА образуются пузырьки б внутри электролитической ячейки с диаметром 1+2 мм (рис. 2,ж). Анализ экспериментальных данных показал, что внутри диэлектрической трубки 7 ■вдоль струи горит кольцеобразный разряд 4 , а на границе происходит смешение электролита и МР 5.
Основные формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях приведены на рис. 3. Режимы горения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при пониженных давлениях приведены в табл. 2.
Таблица 2
параметры а б в г
I, мА 16,6 72 14,38 97,8
и, В 348 310,8 356 446
!„ мм 10 15 15 15
С?, г/с 1,5 1,5 1,5 1,5
¿4, мм 3 ь 3 3 3
Р, Па 4,9-104 2,9-104 ЮЗ 10'
Анализ экспериментальных данных показал, что между струйным электролитическим катодом ПЭЯА при Р - 4.9-104 Па, /= 16,6 мА, £/ = 348 В и 4 = 10 мм многоканальный разряд 2 горит как у торца медной трубки 1 для подачи струи и отрицательного потенциала, так и вблизи ПЭЯА 3. Как видно из рис. 3,а, горит разряд 4 вдоль струи электролита между МР электролитического
катода. С ростом тока от 16.6 до 72 мА при /с = 15 мм и Р = 2.9-104 Па наблюдается образование пузырьков 5 в струе электролита. Фотографии (рис. 4,а-г) подтверждают приведенные формы электрического разряда. Как видно из рис. 4,6, происходит переход МР в ТР. Кипение приводит к образованию пузыря б вдоль струи электролита (рис. 3,в).
Рис. 3. Формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при пониженных давлениях
Выявлено, что отрицательное тлеющее свечение частично охватывает пузырь б (рис. 4,в). С ростом напряжения от 356 до 496 В при Р = 103 Па наблюдается сужение струи вблизи ПЭЯА с образованием всплеска электролита (рис. 3,г). Тлеющий разряд между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом отличается от ТР между металлическими электродами при пониженных давлениях [Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившейся ток / под ред. Л.А. Сена и В. Е. Голанта. -М.: Наука, 1971 г. С. 292-300]. Это объясняется тем, что струйный электролитический катод непосредственно касается с поверхностью ПЭЯА, поэтому наблюдаются только прикатодные области тлеющего разряда. Роль ионов, возникающих в отрицательном свечении и диффундирующих в катодное пространство, невелика для поддержания нормального тлеющего разряда. Их значения возрастает в аномальных ТР с большой плотностью тока (рис. 4).
■'■"■'.-Л
-' г-;
•ШйГ"
' • - -.i. ■ -*-... --
abe Рис. 4. Фотографии перехода МР в ТР: а - Р - 4.9-104 Па; ( 103 Па; г-Р= 103 Па
Результаты экспериментального исследования развития капли электролита представлены без разряда (рис. 5,а, б) и с разрядом (рис. 5,в, г). Как видно из фотографии (рис. 5,а, 6) при Р = 8.8-104 Па, для различного момента
времени капля до касания электролита имеет полусферическую форму. После касания капли на поверхность электролита начинает гореть МР, который занимает всю поверхность. Внутри капли образуются пузырьки воздуха, а на границе раздела между каплей и электролитом наблюдаются брызги электролита, (рис. 5,и). С течением времени / = 0.14-0.2 с форма капли между медной трубкой и поверхностью ПЭЯА меняется (рис. 5,г, д).
Рис. 5. Развитие МР на границе между каплей и электролитом при Р = 8.8-104 Па: а -1 = 0 с; б - / = 0.05 с; в - / = 0.1 с; г - / = 0.15 с; д - Г = 0.2 с
Анализ экспериментальных данных показал, что на границе между каплей и проточной электролитической ячейкой-анодом образуется кольцевой вихрь, который охватывает тлеющий разряд (рис. 6,6, < = 0.05 с). Из фотографии (рис. 6,в), при г = 0 Л с видно, что плазменный кольцевой вихрь разрушается и образуется выброс плазменно-электролитной смеси. С течением времени от 0.15 до 2 с плазменный вихрь постепенно исчезает.
Рис. 6. Развитие вихря на границе между камей и электролитом при Р = 0.9-104 Па: а -1 = 0 с; б -1 = 0.05 с; в - / = 0.1 с; г -1 =0.15 с; д -1 = 0.2 с
На рис. 7 представлена ВАХ многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при С = 8 г/с для различных длин струй с насыщенным раствором ЫаС1 в технической воде при атмосферном давлении. Зависимость и от I носит возрастающий характер. Установлено, что с уменьшением длины струи величина I возрастает до 1.87 А, а напряжение уменьшается от 680 до 350 В.
Рис. 7. ВАХ многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА для различных длин струй при атмосферном давлении в = 8 г/с, ¿4=3 мм и о =0.95м/с: 1 -1С= 60 мм; 2 -/с= 50 мм; 3-/с= 20 мм; 4- /с = 10 мм; 5-/е= 5 мм
На рис. 8 показана ВАХ электрического разряда между струей электролита и ПЭЯА при /с =20 мм для различных давлений. Из сравнения кривых 1, 2 и 3 следует, что с понижением давления величина тока разряда возрастает.
1'ис.8. ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при О = 0.8 г/с, 4 = 20 мм, мм и V = 0.21 м/с: 1-Р = 4.9-104 Па; 2- Р = 3.9-104 Па; 3-Р = 103 Па
Распределение температуры для различных длин струи электролита
Рис. 9. Распределение температуры вдоль струйного электролитического катода при 0 = 2 г/с, V = 0.24 м/с дня: 1 - I) = 794 В,/ = 0,5 Л, 4 = 30 мм; 2-У = 384В,/ = 0.05 А и 4 - 70 мм (в качестве электролита использовался насыщенный раствор ЫаС1)
10
Начала струйного электролитического катода находится со стороны металлической трубки в сечении 1С = 30 мм и /с = 70 мм. Граница смешения струйного электролитического катода и поверхность электролитического анода находятся в нулевом сечении зависимости Т = Л1С). Из анализа зависимости температуры в струе электролитического катода от длины струи следует, что при 1С = 30 мм (кривая 1) и /с = 70 мм (кривая 2) температура с ростом /с убывает. Анализ экспериментальных данных показал, что величина температуры в струйном электролите зависит от /с и вкладываемой мощности в разряд.
Важнейшим параметром электрического разряда для определения режимов обработки материалов является плотность тока на электролитическом аноде от тока разряда (рис. 10 и 11). Как видно из рис. 10, при атмосферном давлении в интервале / = 0.23+1.65 А величина плотности тока на электролитическом аноде /а линейно возрастает. В данном случае горит многоканальный разряд и площадь анодного пятна изменяется незначительно. При пониженных давлениях горит тлеющий разряд. Величина плотности тока на ПЭЯА остается постоянной и выполняется закон Геля для анодной области (рис. 11). С дальнейшим понижением Р = 0.9-104 Па величина плотности тока на аноде уменьшается в 2.6 раза.
г
1.9 1 9 1.7 1.Б
02 0.« 0.6 0.8 1 1.2 14 1.6 1, А
Рис. 10. Зависимость плотности тока на жидком аноде (насыщенный раствор NaCl) при атмосферном давлении
0.65 0.6 0.55 0.5 0.15 0.4 0.35 0.J 0.25 0.1 0.13
50 55 60 65 Я 75 80 S5 5о 55 ÍÓ0 105 110 lis IJ0 1.ИА
Рис. 11. Зависимость плотности тока на жидком аноде для различных давлений: 7-?= 1.9-104 Па; 2 - 0.9-104 Па 11
Распределение величины напряжения и тока МР зависит от числа каналов. Число каналов многоканального разряда меняется из-за расщепления струйного электролитического катода. Этот процесс существенно зависит от /с, V, С?, Р, А. Эти параметры влияют на величину дисперсии напряжения и тока многоканального разряда, поэтому экспериментально исследована функция распределения вероятности напряжения и тока многоканального разряда. Функция распределения вероятности напряжения многоканального разряда при (7 = 0.8 г/с и /с = 20 мм, которая подтверждает характер распределения Гаусса, приведена на рис. 12.
Рис. 12. График нормального распределения в прямоугольной системе координат: точки - эксперимент, сплошная линия - по нормальному распределению Гаусса IV - относительные частоты появления заданного значения (весовые коэффициенты) и
После статистической обработки полученных экспериментальных данных рис. 12 получено: среднее (мат. ожидание) М1/ =362.962 В; дисперсия Ои = а2 = 162.614; среднеквадратическое отклонение а = 12.752 В; значение критерия хи-квадрат для данного распределения = 2.839, что при числе степеней свободы выборки V- 12 соответствует вероятности 0.993 того, что данная выборка описывается законом распределения Гаусса.
Таким образом, приведены результаты экспериментальных исследований характеристик и закономерностей физических процессов, протекающих в электрическом разряде между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом, которые являлись базой для создания процессов модификации полимерных материалов и распыления меди.
В четвертой главе в результате исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА разработаны и созданы устройства МР и ТР, методики процесса распыления меди и упрочнения полимерных поверхностей. В разработанном устройстве с многоканальным разрядом между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА удается получить порошок из меди при атмосферном давлении. Результаты микроскопических исследований порошка с помощью микроскопа ММР-2Р
и, в
представлены на фотографиях (рис. 13,а, б). В зависимости от режима работы устройства с МР можно получить порошок различного диаметра (О = 50+100 мкм). При получении порошка из меди в качестве электролита использовали СиБ04 в технической воде. Установлено, что в процессе получения порошка из меди существенную роль играет проводимость электролита. Частицы порошка из меди сферической и неправильной геометрической формы приведены на рис. 13,а, б.
' • -' -
.... ^кщ^^щ^ -
-
-
:
Рис. 13. Фотография частиц порошка из меди х16
С помощью электронного микроскопа «ХЬ-30 ЕБЕМ ТМР» был исследован спектральный состав поверхности стали до и после распыления (рис. 14,а, б). В случаи без разряда на поверхности стали наблюдаются значительные пики Ре и Сг. После распыления МР со струйным электролитическим катодом спектральный состав меняется. В спектре появляются новые элементы Си, О и Б (рис. 14,6).
З.эе 4.1Я 4.90
а
б.БО 7.3В (.11
0.9 О 1.ВО 2.7а З.бО 4.50 5.40 б.ЗО 7.20 0.1О 9.«
Рис. 14. Спектральный состав поверхности стали, на которой находятся распыляемые частицы: а- до распыления; б - после распыления 13
Экспериментальные исследования воздействия МР на высокомолекулярные материалы проводились между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА для разного диаметра н длины струи. Результаты образцов полимерных материалов до и после обработки показаны на рис. 15,я, б. Как видно из рис. 15,а, на поверхность сверхвысокомолекулярного полиэтиленового волокна наблюдаются швы кольцевой формы с диаметром 3-5 мкм, которые возникают при получении волокна. Воздействие МР со струйным электролитическим катодом приводит к расплавлению швов, к залечиванию микропор, микротрещин и удалению дефектов. Это подтверждается фотографией (рис. 15,6). В данном случае швы на поверхности нити не наблюдаются. Установлено, что для модификации высокомолекулярных материалов необходимо использовать многоканальный разряд со струйным электролитическим катодом в интервале /с и 40-г60 мм.
а б
Рис. 15. Фотография поверхности сверхвысоко молекулярного полиэтиленового волокна диаметром 3-5 мкм х16: а - до обработки; б - после обработки МР
В данной главе представлены зависимости, описывающие влияние параметров МР на условие получения порошка с заданной дисперсностью. Проведен полный факторный эксперимент 2 . Здесь факторами являются:
и- напряжение, £/ср =300 В, интервал варьирования Л{/= 130 В, з и и™
I - длина струи, /ср = 5 мм, интервал варьирования Д/ =10 мм, х2 ■■
' Л и
Ьк-
Л1 '
йв - диаметр струи, с!с ср = 2,2 мм, интервал варьирования Лй/с =1.5 мм, • ^ _ —^сср. у _ фуНКцИЯ отклика. Дисперсность порошка измеряется в мкм.
С учетом этих факторов получено уравнение регрессии, которое может быть использовано для нахождения оптимальных режимов технологического процесса распыления меди. Оно зависит от V и I.
И = Ьи + Ь,Х, + Ъгхг + Ь3Х3 + ¿12*1X2 + Ь]ЗХ,Х} + Ь2зХ2Хз + ЬПуХ\Х2Х1,
где 60 = 0.073; 6, = 3.75-10°; 62 =-0.015; 63 = 0; 6,2 = -3.75-(О"3; ¿»и = 3.7510"3; ¿>23 = -5-Ю"3; ¿>!23 = 1.25-10"3 - коэффициенты регрессии.
14
Основные выводы
1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях в широком диапазоне I, U, dc, G и /с для различного состава электролита. Установка позволяет проводить экспериментальные исследования структуры электрического разряда, вольтамперных характеристик и распределения температуры на струи электролитического катода в диапазоне параметров U= 0.2+1.5 кВ, 7=0.01+2 А, /с= 1+90 мм, G = 0.5+8 г/с и с/с= 1.5+3 мм.
2. На базе проведенных исследований установлено, что электрический разряд горит между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА в диапазоне Р = 103+103 Па. Выявлено, что ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА значительно зависит от G, dc, /с, а также от состава и концентрации электролита. Установлено, что значения напряжения и тока многоканального разряда имеют нормальную функцию распределения вероятности. Обнаружено, что плотность тока на электролитическом аноде подчиняется закону Геля при пониженных давлениях.
3. Выявлены основные формы электрического разряда: кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода состоящего из множества микроканалов, кольцевой сплошной формы вдоль струйного электролитического катода, разряд диффузной формы между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при Р = 105+103Па, и=0.18+0.95 м/с .
4. Обнаружен переход многоканального разряда в тлеющий разряд при пониженных давлениях от Р = 3.9-104 Па до Р - 1.9-104 Па, v=0.18 м/с.
5. Разработаны и созданы устройства для получения многоканального и тлеющего разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне Р = 105+103 Па, U= 0.2+1.5 кВ, /= 0.01+2 А, /с= 1+90 мм, G = 0.5+8 г/с, v =0.18+0.95 м/с и dc= 1.5+3 мм.
6. Разработаны методики:
- распыления меди;
- модификации полимерных материалов.
7. Получено уравнение регрессии для определенной дисперсности частиц порошка меди.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
Научная статья, опубликованная в издании, определенном ВАК
1. Каюмов P.P., Некоторые особенности многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / P.P. Каюмов, Ф.М. Гайсин // Теплофизика высоких температур. -2008. -Т. 46, № 5. -С. 784-800.
Работы, опубликованные в других изданиях
2. Каюмов P.P., Паровоздушный разряд между проточными электролитическим и металлическим электродами / P.P. Каюмов,
М.Ф. Ахатов // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф., посвященной 1000-летию города Казани. -Казань, 2005.- T. 2.-С. 8-9.
3. Каюмов P.P., Формы многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / P.P. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Туполевские чтения. Материалы междунар. молодежной научной конф. -Казань, 2007. -Т. 2. - С. 18-20.
4. Каюмов P.P., Характеристики многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / P.P. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф. -Казань, 2007. -Т. 2. -С. 21-22.
5. Каюмов P.P., Исследование многоканального разряда между струйным катодом и электролитическим анодом при атмосферном и пониженном давлениях / P.P. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин И Материалы VI междунар. конф. студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». -Томск, 2009. -С. 124-126.
6. Kayumov R.R., Turbulent mixing of plasma and electrolyte in multi-channel discharge between a droplet and electrolyte / R. R. Kayumov, Al. F. Gaysin, E. E. Son, Az. F. Gaysin, F. M. Gaysin // Abstracts of Second International Conference and Advanced School «Turbulennt Mixing and Beyond». The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics. -Trieste (Italy), 2009. -P. 60.
7. Каюмов P.P., Многоканальный разряд между капельным катодом и электролитической ячейкой анодом / P.P. Каюмов, Э.Ф. Шакирова // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф. -Казань, 2009. -Т. 2. -С. 114-115.
8. Каюмов P.P., Особенности многоканальных разрядов между капельным катодом и электролитической ячейкой-анодом / P.P. Каюмов, А.Ф. Гайсин // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф. -Казань, 2009. -Т. 2. -С. 117-118.
9. Каюмов P.P., Формы многоканального разряда между капельным катодом и электролитическим анодом при пониженном давлении / P.P. Каюмов, Д.А. Весельев, Аз.Ф. Гайсин, Ал.Ф. Гайсин // Сборник трудов 8-ой междунар. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 27-28.10.2009 г.). -СПб., 2009. -С. 152-153.
10. Каюмов P.P., Вольтамперные характеристики разряда между капельным катодом и электролитическим анодом при пониженном давлении / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Аз.Ф. Гайсин, Ал.Ф. Гайсин // Сборник трудов 8-ой междунар. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 27-28.10.2009 г.). -СПб., 2009. -С. 154-155.
11. Каюмов P.P., Исследование многоканального разряда между струйным катодом и электролитическим анодом при атмосферном и пониженном давлениях / P.P. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Материалы XXXVII междунар. конф. по физике плазмы и УТС. -Звенигород, 2010: -С. 227.
Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная Печ. л. 1,0. Уел печ.л. 0,93, Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100. Заказ Н 95.
Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111 Казань, К. Маркса, 10
Принятые обозначения Введение
Глава
Глава 2 2.1.
Обзор и анализ современного состояния исследований электрического разряда в газе между металлическим и электролитическим электродами.
Современное состояние исследований газового разряда с жидкими электродами.
Особенности электрического разряда между твердыми и жидкими электродами.
Некоторые особенности многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и твердым анодом.
Перспективы применения электрического разряда с электролитическими электродами.
Постановка задачи.
Экспериментальная установка и методика измерений.
Функциональная схема экспериментальной плазменной установки.
Высоковольтная экспериментальная установка (выходное напряжение до 4000 В и при токе 10 А).
Высоковольтная экспериментальная установка (выходное напряжение до 1500 В и при токе 2 А).
Вакуумная система экспериментальной установки.
Электролитическая ванна.
Измерительная аппаратура и методика проведения экспериментов и оценка точности измерений.
Глава 3 Результаты экспериментальных исследований электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях.
3.1. Формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях.
3.1.1. Формы многоканального разряда межд> струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
3.1.2. Формы многоканального разряда между капельным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
3.1.3. Формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях
3.1.4. Формы электрического разряда между капельным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях.
3.2. Развитие электрического разряда между капельным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.3.4. давлениях.
Вольтамперные характеристики электрического разряда между электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях.
Вольтамперные характеристики многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении
Вольтамперные характеристики многоканального разряда между капельным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
Вольтамперные характеристики электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях
Вольтамперные характеристики электрического разряда между капельным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях
Распределение температуры вдоль струйного электролитического катода.
Плотности тока на электролитическом аноде.
Распределение величины напряжения горения электрического разряда.
Распределение величины тока электрического разряда.
Глава
4.1.1.
4.1.2.
Устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
Устройства для получения электрического разряда со струйным электролитическим катодом.
Устройства для получения многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении
Устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях
Устройство для получения порошка из меди при атмосферном давлении.
Устройство для модификации полимерных материалов при атмосферном давлении.
Регрессивная зависимость получения медного порошка от условий технологического процесса.
Выводы.
Электрические разряды в газе между металлическими электродами изучены достаточно хорошо [1-2 и др.]. Одним из способов получения низкотемпературной плазмы является использование электрического разряда между металлическим анодом и электролитическим катодом. В настоящее время такие разряды используются в плазменной технологии. Большое внимание уделяется разработке новых эффективных методов для очистки, полировки [3, 4], а также для нагрева металлов [5-7], нанесения покрытий с заданными свойствами на поверхности различных материалов.
Современная техника требует технологий управляемого воздействия на материалы с целью получения заданных характеристик работы механизмов и машин, изделий машиностроения. Такие технологии позволяют экономить энергию, сырье, повышать производительность труда и качество изделий. Составной частью проблемы создания научных основ технологии управляемого формирования заданных ' свойств изделия является практически не исследованный вопрос о воздействии неравновесной плазмы на различные материалы. В такой плазме температура атомов и молекул близка к температуре окружающей среды, а электроны обладают энергией, достаточной для возбуждения, диссоциации и ионизации атомов и молекул. Использование неравновесной плазмы многоканального разряда (MP) часто обеспечивает повышение эффективности многих технологических процессов, таких как плазмохимическое формирование поверхностей с заданными свойствами на различных материалах.
Однако возможности технологических применений генераторов плазмы с электролитическими электродами ещё мало изучены. Актуальность исследований в этом направлении обуславливается целым рядом причин: дешевизной электролитов, высокой степенью чистоты технологических процессов с применением неравновесной плазмы парогазового разряда с электролитными электродами и др.
В настоящее время практически отсутствуют систематические экспериментальные исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях. Существующие устройства и способы получения парогазового разряда с электролитическими электродами имеют ограниченные возможности. Не изучены физические процессы на границе раздела струйного электролитического катода и проточной электролитической ячейкой-анодом, остается практически не исследованным взаимодействие плазмы струйного электрического разряда с поверхностью электролита. Всё это задерживает разработку генераторов электрического разряда с электролитическими электродами для практических применений. В связи с вышеизложенным экспериментальное исследование электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном и пониженных давлениях является актуальной задачей.
Данная диссертационная работа, состоящая из четырех глав, посвящена решению этих задач.
В первой главе проведен анализ известных экспериментальных и теоретических исследований электрических разрядов, горящих между электролитическим и твердым электродами, а также обсуждаются области их практических применений, сформулированы задачи диссертационной работы.
Во второй главе описывается экспериментальные установки для получения и исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом для различных межэлектродных расстояний при атмосферном и пониженных давлениях. Система электрического питания предназначена для обеспечения электролитической ячейки и вспомогательного оборудования электрической энергией. Вакуумная система состоит из вакуумной камеры, вакуумного насоса и вакуумной арматуры. Электролитическая ячейка заполняется исследуемыми 8 электролитами необходимой концентрации и состава. Здесь же приводится измерительная аппаратура, методика проведения экспериментов и оценка точности измерений.
В третьей главе представлены новые формы электрических разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженном давлениях, установлен переход многоканального разряда в тлеющий разряд при пониженных давлениях. Приведены результаты исследования: вольтамперных характеристик электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях; распределение температуры вдоль струйного электролитического катода; распределение величин напряжения и тока горения MP, ТР.
В четвертой главе на основе полученных результатов разработаны и созданы устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях. Разработаны методики распыления меди, модификации полимерных материалов. Получено уравнение регрессии для определенной дисперсности частиц порошка меди.
Научная новизна исследований:
1. В результате экспериментального исследования установлены с •} основные формы электрического разряда при Р = 10 4-10 Па, «=0.18^-0.95 м/с :
- кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода, состоящего из множества микроканалов;
- сплошной, кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода;
- диффузной формы между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при малых /с= 1-И0 мм;
- переход многоканального разряда (MP) в тлеющий разряд (TP) в диапазоне от Р = 3.9-104 до Р = 1.9104 Па;
- распространение отрицательного свечения (ОТС) тлеющего разряда вдоль струи электролитического катода при пониженных давлениях (от 0.9-104 до 103 Па).
2. Установлено неравномерное распределение температуры вдоль струи электролита при атмосферном давлении в диапазоне Т= 20-И-5°С, /с= 30-г70 мм, и=0.24 м/с.
3. Определены плотности тока на проточной электролитической ячейке-аноде при Р = 105, Р = 1.9-104 и Р = 0.9-104 Па.
4. Установлено, что значения напряжения U = 0.2-4.5 кВ и тока / = 0.01-J-2 А электрического разряда имеет нормальную функцию распределения вероятности.
На защиту выносятся следующие положения: 1. Результаты экспериментального исследования характеристик струйного многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.
2. Результаты экспериментального исследования характеристик струйного тлеющего разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях.
3. Устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
4. Методика процесса распыления меди между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
5. Методика модификации полимерных поверхностей с использованием электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.
Основные выводы
1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях в широком диапазоне I, U, dc, G и /с для различного состава электролита. Установка позволяет проводить экспериментальные исследования структуры электрического разряда, вольтамперных характеристик и распределения температуры на струи электролитического катода в диапазоне параметров U - 0.2-Н.5 кВ, / = 0.01-^2 А, /с = 1-5-90 мм, G = 0.5-г8 г/с и dc= 1.5-5-3 мм.
2. На базе проведенных исследований установлено, что электрический разряд горит между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА в
5 3 диапазоне Р = 10 -г 10 Па. Выявлено, что ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА значительно зависит от G, dc, /с, а так же от состава и концентрации электролита. Установлено, что значения напряжения и тока многоканального разряда имеют нормальную функцию распределения вероятности: Обнаружено, что плотность тока на электролитическом аноде подчиняется закону Геля при пониженных давлениях.
3. Выявлены основные формы электрического разряда: кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода состоящего из множества микроканалов, кольцевой сплошной формы вдоль струйного
105 электролитического катода, разряд диффузной формы между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при Р = 105-103Па, о=0.18-0.95 м/с .
4. Обнаружен переход многоканального разряда в тлеющий разряд при пониженных давлениях от Р = 3.9-104 Па до Р = 1.9-104 Па, i>=0.18 м/с.
5. Разработаны и созданы устройства для получения многоканального и тлеющего разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне Р = 105-103 Па, U = 0.2-1.5 кВ, /= 0.01-2 А, /с= 1-90 мм, G = 0.5-8 г/с, v =0.18-0.95 м/с и dc= 1.5-3 мм.
6. Разработаны методики:
- распыления меди;
- модификации полимерных материалов.
7. Получено уравнение регрессии для определенной дисперсности частиц порошка меди.
1. Энгель А. Физика и техника электрического разряда в газах / А. Энгель, М. Истеенбек // Пер. с нем. / Под ред. Капцова Н.А. М.: JL: ОНТИ, 1936. С.315.
2. Леб JI. Основные процессы разрядов в газах / JI. Леб // Пер. с англ. / Под ред. Капцова Н.А. М.: Л.: Гостехиздат, 1950. С.672.
3. Файзуллин Ф.Ф. Анодирование металлов в плазме. / Ф.Ф. Файзуллин, Е.Е. Аверьянов // Казань: Изд-во Казанского университета, 1977. С. 127.
4. Ясногородский И.З. Нагрев металлов и сплавов в электролите./ И.З. Ясногородский//М.: Машгиз, 1949. С.128.
5. Сапрыкин В.Д. О природе свечения прианодного слоя при электролизе с выносным анодом / В.Д. Сапрыкин //Электрохимия, 1965. Т. 1, № 2. С. 234-236.
6. Ясногородский И.З. Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов. / И.З. Ясногородский // В сб.: М.: Машиностроение, 1971. С. 117-121.
7. Гайсин Ф. М., Гизатуллина Ф. А. Низкотемпературная плазма. Казань, 1983.С. 43-51.
8. Plante G// Zeit. Phys. 1875. № 80. P. 1133-1138.
9. Факторович А. А., Галанина E. К. Электрохимическая обработка металлов/Под общ. ред. Ю. И. Петрова. Кишинев: Штиинца, 1971. С. 122-130.
10. И. Сапрыкин В. Д. //Электрохимия, 1965. Т. 1, вып. 2. С. 234-241.
11. Сапрыкин В. Д. // Электрохимия, 1965. Т. 1, вып. 9. С. 562-573.
12. Петров Г. П , Сальянов Ф. А., Меркурьев Г. А.// Труды Казанского авиационного ин-та, вып. 173. Казань, 1974. С. 11-15.
13. Сапрыкин В. Д.// Зимин и физика низкотемператруной плазмы. 1971. С. 77-80.
14. Sternberg Z. W.// X 11 Jugoslav Summer Sch, and Ins. Symp. Phys. Jonized. Gases 84, Schibenik, Sept. 3-7, 1984. Contr Pap. and Austr. Inv. Lect. and ProgrRept: Belgrade. P. 392-395.
15. Жуков M. Ф., Замбалаев Ж. Ж., Дандарон ГШ Изв. СО АН СССР, сер. техн. наук, 1984, N 1. С. 100-104.
16. Поляков О. В., Баковец В. В.// Химия высоких энергий. М., 1983. Т. 17. N4. С. 291-295.
17. Словецкий Д. И., Терентьев С. Д., Плеханов В. Г.// Теплофизика высоких температур. М.,.1986. Т. 24. С. 353-359.
18. Гайсин Ф. М., Гизатуллина Ф. А., Камалов Р. Р. // Физика и химия обработки материалов. М., 1985. N 4. С. 58-64.
19. Stark I., Cassuto L.// Zeit. Phys. 1904. Bd. S. N 10. P. 1212-1219.
20. Makovetski A.//Zeit. Electroch. 1911. Bd. 17. N 6. P. 565-569.
21. Haber F., Klemene A.// Zeit. Phys. Chem. 1914. Bd. 27. P. 82-98.
22. Klemene A., Kantor T.// Zeit. Phys. Chem. 1934 Bd.86. P. 127-134.
23. Меркурьев Г. А.// В сб. Анодное окисление, один из методов защиты металлов от коррозии. Казань, 1981.
24. Plante G. //Zeit. Phys. 1875. -№80. P. 1133-1138.
25. Мик Дж. Электрический пробой в газах. / Мик Дж. Крэгс Дж // М.: ИЛ, 1960. С. 601.
26. Rodebush W.H., Walnl М.Н.// J.Ghem.Phys. 1933. Vol. LP. 111-114.
27. Barret P.// Bull. Soc. Chem. 1956. № 8-9. P. 1243-1253.
28. Некоторые вопросы, связанные с электролизом в присутствии низкотемпературной плазмы./ В.Д. Сапрыкин // Химия и Физика низкотемпературной плазмы, МГУ. 1971. С. 77-80.
29. Gubkin J. Electrolytische Metallabscheidung an der fraen Oberfflache einer Salzlosung// Ann. Phys. 1887. BD 32. P. 114-115.
30. Stark J., Guassuto L.//Zeit. Phys. 1904. Bd 5. 1110. S.1212-1213.108
31. Macovetski A.//Zeit. Electroch. 1911. Bd 17. № 6. P. 565-569.
32. Frochlich H., Platzman R.L. Energy loss electrous to dipolar relaxation// Phys.Rev. 1953. Vol 92 P. 1152-1154.
33. Haber P., Klemene A.//Zeit. Phys. Chem. 1914. Bd 27. P. 82-98.
34. Klemene A., Kantor T.//Zeit. Phys. Ghem. 1934. 86. P. 127-134.
35. Павлов В.И. Проведение химических реакций газовыми ионами в электролитах. / В.И. Павлов // Докл. АН СССР, 1944. Т. 43, № 9. С. 403-404.
36. Павлов В.И. Получение Н2О2 при безэлектродном электролизе воды в кислороде. / В.И. Павлов // Докл. АН СССР, 1944. Т. 43, № 9. С. 405-406.
37. Шапошникова Н.А. Исследование метана в газовом разряде. /Шапошникова Н.А // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Казань, 1951.С. 15.
38. Лазаренко Б.Р. О структуре и сопротивлении приэлектродкой зоны при нагреве металлов в электролитной плазме. / Б.Р. Лазаренко, Н.И. Лазаренко // Электронная обработка материалов, 1979. № 1. С. 5-11.
39. Белкин П.И. Исследование проводимости паровой пленки при анодном электролитном нагреве. / П.И. Белкин, В.И. Ганчар, Ю.Н. Петров //Докл. АН СССР, 1986. 291. №5. С. 1116-1119.
40. Benegl Nia A.//Comp. Rend. 1957. Т. 246. № 21/10. S. 6-76.
41. Benegl Nia A.//Comp. Rend. 1958. T. 246. № 27/1. S. 122-141.
42. Bragg J.K., Sharbaugh A.H., Growe R.W.// Appl. Phys. Cathode Effects in the Dielectric Breakdron of Liquids. 1954. Vol. 25. №3.
43. Sternberg Z.W. Discharges with aqualous solutios as cathode// XII Jugoslav Summer Sch. and Int. Symp. Phys. Ionized. Cases 84, Sibenik. Contrib. Pap. and Abstr. invit. Lect. and Progr. Repft. Belgrade, 1984 Sept. 3-7. P. 392-395.
44. Кесаев И.Г. Катодные процессы ртутной дуги и вопросы ее устойчивости./И.Г. Кесаев// М., Л.: Госэнергоиздат, 1961. С. 320.
45. Ахатов М. Ф. Дисс. на соиск. уч. степени к. т. н. " Многоканальный разряд между струйным электролитическим катодом и твердым анодом при атмосферном давлении" . -К.: 2008. -65с.
46. Логинов Н. А., Гайсин Аз. Ф., Сон Э. Е., Гайсин Ф. М., Гайсин Ал. Ф. Особенности многоканального разряда в пористом твердом катоде // Теплофизика высоких температур том 47, № 4, Июль-Август 2009, С. 633635.
47. Нуриев И. М. Дисс. на соиск. уч. степени к. т. н. "Характеристики многоканального разряда между проточным электролитическим катодом и металлическим анодом при атмосферном давлении". -К.: 2005. -81с.
48. Гайсин Аз. Ф. Дисс. на соиск. уч. степени д. т. н. " Струйный многоканальный разряд между твердым и электролитическим электродами в процессах модификации материалов при атмосферном давлении". -К.: 2007. -350с.
49. Бринза В.Н., Федосов Н.М., Яланцев В.Н. и др. Сб. Теория и технология обработки металлов давлением. — М.: Металлургия, 1975. № 81. С. 58-64.
50. Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита.// под ред. Францевича .И. Киев: наука думка, 1985. С. 134.
51. Николаев А.В. Новое явление в электролизе. / А.В. Николаев, Г.А. Марков, В.И. Пещевицкий // Изд. СО АН СССР. Сер. тех. наук, 1977. № 12. Вып. 2. С. 145-154.
52. Снежко Л.А. Импульсный режим для получения силикатных покрытий в искровом разряде. / Л.А. Снежко, Ю.М. Бескровный, В.И. Невкрытый и др // Защита металлов, 1980. Т. 16, № 3. С. 365-367.
53. Аверьянов Е.Е. Плазменное анодирование в радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1983.С. 80.
54. Ясногородский И.З. В сб. «Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов». -М.: Машиностроение, 1971. С. 117-121.
55. Аверьянов Е.Е. О возможных механизмах образования анодных окисных пленок на алюминии, полученных плазменно-электролитическим методом. Деп. ВИНИТИ, № 1613 76, - Казань, 1976. С. 10 с.
56. Аверьянов Е.Е. Изучение кинетики формировки и электрофизических параметров анодных окисных пленок на алюминии, полученных плазменно-электролитическим методом. Деп. ВИНИТИ, № 1615 76, - Казань, 1976. С.15.
57. Аверьянов Е.Е. Некоторые особенности плазменно-электролитического анодного окисления металлов. Деп. ВИНИТИ, № 2388 76, - Казань, 1976. С. 14.
58. Аверьянов Е.Е. Исследование процесса анодного плазменно-электролитического окисления алюминия. / Е.Е. Аверьянов, Ф.Ф. Файзуллин // Электронная обработка материалов, 1978. № 4. С. 23-25.
59. Черненко В.И., Снежко JI.A., Папанова И. Получение покрытий анодно-искровым электрлизом. Изд. Химия, 1991. С. 128.
60. Хазиев P.M. Характеристики паровоздушного разряда переменного и постоянного тока с электролитическими электродами при пониженном и атмосферном давлениях. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н. Казань, 2004. С. 120.
61. Мак-Тассарт Ф. Плазмохимические реакции в электрических разрядах. -М.: Атомиздат, 1972. С. 256.
62. Мурас B.C. Сб. научн. тр. ФТИ АН БССР, 1961. Вып.7. С. 75-80.
63. Лазаренко Б.Р. О структуре и сопротивлении приэлектродной зоны при нагреве металлов в электролитной плазме. / Б.Р. Лазаренко, В.Н. Дураджи, И.В. Брянцев //Электронная обработка материалов, 1980. № 2. С. 50-55.
64. Лазаренко Б.Р. Об особенностях электролитного нагрева при анодном процессе. / Б.Р, Лазаренко, В.Н. Дураджи, А.А. Факторович // Электронная обработка материалов, 1974. № 3. С. 37-40.
65. Reliog E.N. J.Electrochem.-Soc. 1950. V. 97. Р.133.
66. Гайсин А.Ф. Характеристики парогазового разряда между металлическим и жидким (непроточные и проточные электролиты) электродами. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н. — Казань, 2002. С. 140.
67. Дураджи В.Н. Закалка стали в электролите при нагреве в электролитной плазме. / В.Н. Дураджи, Г.А. Форня // Электронная обработка материалов, 1989. № 4. С. 43-46.
68. Лазаренко Б.Р. Химико-термическая обработка металлов электрическими разрядами в электролитах при анодном процессе. / Б.Р. Лазаренко, В.Н. Дураджи, А.А. Фанторович и др. // Электронная обработка материалов, 1974. № 5. С. 11-13.
69. Дураджи В.Н., Мокрова A.M., Лаврова Т.С. Химико-термическая обработка стали в электролитной плазме. / В.Н. Дураджи, A.M. Мокрова, Т.С. Лаврова //Изд. АН СССР. Сер. Неорганические материалы, 1985. 21. № 9. С. 1589-1591.
70. Тазмеев Б.Х. Электрические и тепловые характеристик генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами. Дисс. На соискание уч. Степени к.т.н. Казань. 2000. 170 с.
71. Капцов Н.А. Электроника. -М.: Гостехиздат, 1956. С. 459.
72. Гайсин А.Ф. Характеристики парогазового разряда между металлическим и жидким (непроточные и проточные электролиты) электродами. Автореферат дисс. на соискание уч. степени к.т.н. Казань, 2002. С. 20.
73. Хакимов Р.Г. Дисс. на соискание учёной степени к.т.н. «Характеристики плазменной электротермической установки с жидкими электродами». — Санкт-Петербург. 1993.
74. Шакиров Ю.И. Характеристики плазменной электротермической установки с жидким катодом. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н. — Ленинград, 1990. С. 132.
75. Словецкий Д.И. Механизм плазменно-электролитного нагрева металлов / Д.И. Словецкий, С.Д. Терентьев, В.Г. Плеханов // Теплофизика высоких температур. 1986. Т.24, № 2. С. 353-363.
76. А.с. № 1441991 СССР. Способ очистки поверхности изделия / Гайсин Ф.М. Заявл. 18.07.86.
77. А.с. № 1360244 СССР. Способ получения тонких плёнок металлов ионно-плазменным распылением / Гайсин Ф.М. Заявл. 110685.
78. А.с. № 1582464 СССР. Способ получения металлического порошка / Гайсин Ф.М., Хакимов Р.Г., Шакиров Ю.И. Заявл. 011287.
79. Гайсин Ф.М. Особенности порошка, полученного в разряде между стальным электродом и электролитов. / Ф.М. Гайсин, Р.А. Валиев, Ю.И. Шакиров //Порошковая металлургия. 1991. № 6. С. 4-7.
80. Валиев Р.А., Гайсин Ф.М., Шакиров Ю.И. Влияние характеристик разряда на интенсивность образования и дисперсность порошка. / Р.А. Валиев, Ф.М. Гайсин, Ю.И. Шакиров // Элетронная обработка материалов, 1991. № 3. С. 32-35.
81. Савельев В.А. Устройства для создания паровоздушного разряда между металлическим катодом и электролитическим анодом (непроточные и проточные электролиты) и его характеристики при атмосферном и пониженных давлениях. Казань, 2003. - 120 с.
82. Plante G. Recherches sur les phenomenes Produits dans les Liquides par de Courants Electriques de Haute Tension // C.R. Hebd. Seanses Acad. Sci. 1875. №80. P. 1133-1137.
83. Слугинов Н.П. Разряд гальванического тока через тонкий слой электролита. / Н.П. Слугинов // Журн. Русск. физ.-хим. общества. 1878. Т. 10. Вып. 8, физ. часть 2. С. 241-243.
84. Баринов Ю.А. Экспериментальное исследование разряда с жидкими электродами в воздухе при атмосферном давлении. / Ю.А. Баринов, И.О. Блинов, Г.А. Дюхев, С.М. Школьник // Материалы конф. «Физика и техника плазмы». Т. 1. Минск. Беларусь 1994. С. 123-126.
85. А.с. № 1088086 (СССР) II Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Даутов Г.Ю. Устройство для получения тлеющего разряда при атмосферном давлении. 1983.
86. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. -Изд.2. е. -М.:Гостехиздат, 1950. -836.
87. Энгельс А. Ионизованные газы. -М.:Физматгиз, 1959. -332 с.
88. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. -М.: Госатомиздат, 1961. — 323с.
89. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. М.: Мир, 1968. - 390 с.
90. Грановский B.JI. Электрический ток в газе /установившийся ток/. -М.: Наука, 1971.-544с.
91. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. -М.: Наука, 1972.
92. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.: Наука, 1980.-416
93. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. -М.: Наука, 1987. -591с.
94. Ховатсон A.M. Введение в теорию газового разряда: Пер.с англ. Иванчика И.И. — М.: Атомиздат, 1980.
95. Велихов Е.П., Баранов В.Ю., Рябов Е.А., Летохов B.C., Старостин А.Н. Импульсные С02 лазеры и их применение для разделения изотопов. -М.: Наука, 1983.-304с.
96. Велихов Е.П., Голубев B.C., Пашкин С.В. Тлеющий разряд в потоке газа. Успехи физ.наук, 1982. Т.137, вып. I. С.117 150.
97. Баранов В.Ю., Напартович А.П., Старостин А.П., Старостин А.И. Тлеющий разряд в газах повышенного давления. — В кн.: Итоги науки и техники. Физика плазмы. -М.: ВИНИТИ. Т.5. 1984. С.90-171.
98. Беликов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. -М.: Наука, 1987. С. 160.
99. Словецкий Д.И. Механизмы химической реакции в неравновесной плазме. М.: Наука, 1980. - 310 с.
100. 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.
101. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Электрофизические процессы в разрядах с твердыми и жидкими электродами. Свердловск. Изд- во Уральского университета. 1989. -432 с.
102. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е., Шакиров Ю.И. Объемный разряд в парогазовой среде между твердыми и жидкими электродами. М.: Изд-во ВЗПИ, 1990. -90с.
103. Каюмов P.P., Многоканальный разряд между капельным катодом и электролитической ячейкой анодом / Р.Р.Каюмов, Э.Ф. Шакирова // Туполевские чтения. Материалы междунар. молодежной научной конф. Казань, 2009 Т. 2.-С. 114-115
104. Каюмов P.P., Особенности многоканальных разрядов между капельным катодом и электролитической ячейкой анодом / Р.Р.Каюмов, А.Ф. Гайсин // Туполевские чтения. Материалы междунар. молодежной научной конф. Казань, 2009 Т. 2. С. 117-118
105. Каюмов Р. Р., Некоторые особенности многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / Р. Р.Каюмов, Ф. М. Гайсин // Теплофизика высоких температур, 2008, том 46, № 5, с. 784-800.1. Примечание
106. Диссертационная работа выполнена на кафедре технической физики Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.
