钢的液相等离子体电解淬火(2)
4） 带电粒子有三种运动形式——热运动、在电厂作用下的运动以及带电粒子浓度梯度方向的扩散运动。
5） 等离子体是一个完整的物理体。等离子体中，离子和电子之间有库伦力的作用，带电粒子与中性粒子之间有极化力的作用，各种粒子之间由于力的作用而形成个完整的物理体系。
1.2.2 等离子体电解技术简介
液相等离子体电解技术（plasma electrolysis technology，PET）是一门新兴的材料表面改性技术，是在液体中利用等离子体电化学处理方法对材料进行表面改性以及涂层保护的一类技术的通称。由于PET研究中的新发现与其工艺的省时高效，近年来在表面改性领域中来受到越来越多的关注。液相等离子体电解处理在特定的溶液中进行，工件作为一个电极，辅助电极作为另一极，在两极之间施加适当的电压，当电压超过某一临界值时，工件电极与溶液界面处的电势突变产生的高电场强度可以击穿界面处的钝化膜、气体等电介质，表面或者附近会产生放电现象，即发生等离子体电解的电极过程，在电解液中产生有别于固态、液态、气态的物质第四态“等离子体”。这些等离子体具有很高的能量，电极表面局部产生瞬间高温并发生复杂的物理、化学反应，从而在电极表面制备具有特定性能的改性层或沉积层。
液相等离子体放电的研究起始于盐溶液中的瞬间放电现象。早在1880年前苏联的研究人员就发现了与电解液相关的放电现象。上世纪30年代学者们对这一现象做了进一步的研究。而直到60年代，Mc.Niell与Gruss才利用含铌电解液的放电技术在镉上沉积获得了铌酸镉。此后更多的关于等离子体电解的研究集中在对铝阳极的弧放电行为的探索。从20世纪80年代起，前苏联与德国的研究人员对不同金属表面的等离子体电解行为进行了研究。我国自20世纪90年代起，对液相等离子体电解技术进行了大量的探索性研究。
1.2.3 等离子体电解加热的现象
从打开电源到实现加热淬火结束，我们用通过观察可以得到试样和实验系统会产生不同的变化。图1.1是加压过程中电极间电压电流特性曲线图，具体的过程可以分为如下几个阶段：
第一阶段，打开电源,从零电压开始逐渐升高电压，电流也逐渐增加，此过程符合欧姆定律，试样作为电阻，试样及其周围的液体被加热，电解液温度升高，试样表面产生大量气泡。
第二阶段，继续升高电压，电流较快的增加，此时电流电压已不符合欧姆定律，这时是气液共同导电。就液体部分而言：电极两端的电压增大，电场增强，离子运动速度加快而且液体温度不断升高，致使溶液的电导率增大；就气体部分而言，是因为在热电离和电极间电场作用下,使气体分子电离所致。气体分子电离可以产生二次电子,并被加速，如同一次电子一样,它也可以使气体分子电离,其结果出现了雪崩式的电子流增大。电流雪崩式增大并伴随有气体发光的现象称为气体放电或气体的击穿。
第三阶段，在气体被击穿稳定以后，电流有个迅速减小的过程，此时样品持续放热。在此过程中由于气体放电、电子碰撞产生大量的等离子体，等离子体虽整体呈中性，但它含有相当数量的电子和离子，因此仍可以导电，但由于气体击穿后产生的稳定连续的等离子体区将工件与电解液分开，形成气液隔离层，造成只有一种气态形式导电，因此电流迅速变小。
第四阶段继续提高电压，电流只有稍微增加，增加电压的目的是为了升高和文持试样表面的温度，此时文持的电压称为工作电压。
图1.1 电极间电压电流特性曲线[2]
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