HCONH2→ NH3↑+CO↑;HCONH2→HCN+H2O。
然后工件表面会吸收来自NH3、CO及HCN进一步分解产生的活性C、N原子:
2NH3→3H2+2[N];2CO→CO2↑+[C];2HCN→H2↑+2[C]+2[N]。
这介质的分解不是靠辉光放电过程[12,13],而是靠弧光放电的电离过程。对于CO(NH2)2 而言,阳极:
(NH2)2CO+H2O→N2↑+CO2↑+6H++3e-
生成的N2很稳定,很难受热分解,不能提供反应所需的活性原子。所以阳极供应不了活性原子。
阴极:(NH2)2CO +2H2O +2e- →2NH3↑+2H2↑+CO2↑;2NH3→3H2↑+2[N]。
NH3在阴极的表面析出,电压增大到某一值的时候NH3被击穿,于是可以产生活性N原子,为渗透提供了条件。在此过程中阴极为工件。
1。3。2 弧光放电过程
对液相等离子体电解渗透过程进行分析,把弧光放电过程分成3个阶段[14]。图1。1是液相等离子体电解渗透电流一电压关系模型。
图1。1 液相等离子体电解渗透电流一电压关系模型
第一个阶段基本符合欧姆定律,随着电压的增大此时电流也逐渐增大。电流的热效应导致的温度上升使得电极附近的电解液气化,部分在电极周围的电解液在电极的作用下会发生电解,电极的表面积聚了来自电解产生的气体和气化的气体,于是大量的气泡在试样的表面形成,一个气液共存的低密度区域就这样在电极周围产生了[15],进而一层绝缘气膜在电极和电解液之间产生,这个阶段的电压在0V~150V之间。
第二阶段不符合欧姆定律,此时电压接着升高时,电流会快速增加。这个时候液体和气体都可以发生导电。就液体部分来分析:电场会随着电压的加大而变强,离子运动变快并且液体温度也连续增加,导致液体的电导率变大;对于气体部分来分析:由于在电极间电场与热电离的作用使得气体分子发生电离。二次电子的产生是气体分子被电离所导致的,二次电子能导致气体分子发生电离,使得电子流出现了急剧增大[16]。在这个过程中通常伴随着气体发光,这个现象称为气体击穿。发光时击穿的电压称为临界击穿电压,大小通常为150V~200V。
第三阶段,击穿之后慢慢稳定下来,由于强电场的影响,在液相下会形成辉光放电等离子体并且产生电火花,这是种放电现象。这时候虽然电流在急剧减小但是样品依然不断放热。而且形成了大量等离子体。此时导电仍然会发生。气体被击穿之后产生了一个稳定的等离子区域,使电极和电解液分开形成气液隔离层,使得电流变小。就算电压再次提高,电流受到的影响也很小,只会稍许地增加,增加电压只能维持温度,这个维持温度的电压称为工作电压,大小在200V~300V之间。文献综述
1。3。3 等离子体电解渗透装置
图1。2是本次电解渗透装置示意图[17]。电源系统、电解槽和冷却系统构成了这个装置。装置的核心部件是电源系统,是由华泰电源公司研发生产的,可实现直流稳压和脉冲混合,最大电压为600V,最大限流为50A。此装置中石墨电极是阳极材料,阴极是待处理的铝合金试样,根据实验需要自行设计了导电的夹头。导线和夹头直接连接然后用导电夹头把阴极工件夹持起来,导电溶液中含有电解质,因此可以与其形成回路。渗透过程中,由于电压会增加,从而导致系统温度会增加,所以需使用冷却系统来避免电解液温度过高沸腾