Методы и средства измерений электрических параметров процесса формирования покрытий при импульсном энергетическом воздействии в растворах

• Автор: Бориков, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 302 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Микроплазменные процессы формирования покрытий

1.1. Классификация энергетических процессов в растворах

1.2. Методы исследования микроплазменных процессов нанесения покрытий в растворах

1.2.1. Метод «формовочных» кривых

1.2.2. Метод статических вольтамперных характеристик

1.2.3. Метод динамических вольтамперных характеристик

1.2.4. Метод нагрузочных характеристик источника энергетического воздействия

1.3. Наноразмерная локализация энергии высокой плотности

на границе фаз
1.4. Приборы и методы исследования сильнотоковых процессов в растворах электролитов
1.5. Сравнительный анализ методов исследования микроплазменных процессов нанесения покрытий в растворах
Выводы
Глава 2. Математическое моделирование процесса формирования покрытий при импульсном энергетическом воздействии
2.1. Моделирование начальных стадий формирования покрытия при высоковольтном сильноточном импульсном воздействии
2.2. Разработка модели микроплазменной системы в терминах электрических величин
2.3. Модель микроплазменной системы
2.4. Проверка адекватности модели

2.5. Управление качеством микроплазменного покрытия
2.6. Задача определения рациональной частоты дискретизации и числа уровней квантования измеряемых
электрических сигналов
2.7. Метод измерения параметров модели
Выводы
Глава 3 Разработка и исследование преобразователей для
измерения импульсных токов
3.1 Параметры сигнала тока микроплазменной системы
3.2. Сравнительный анализ датчиков тока
3.3. Резистивные преобразователи тока
3.3.1. Разработка конструкции резистивного преобразователя ток-напряжение
3.4. Расчет параметров и моделирование магнитного поля коаксиального шунта
3.4.1.Расчет механических и электрических параметров коаксиальных шунтов
3.4.2. Программа для расчета параметров коаксиальных шунтов
3.4.3. Расчет паразитной индуктивности методом конечных элементов
3.5. Исследование динамических характеристик коаксиальных
шунтов
3.5.1. Экспериментальные исследования динамических
характеристик коаксиального шунта
3.6. Поверка шунтов на основе метода обратного преобразования
3.7. Система измерения больших токов (СИБТ)
Выводы

Глава 4 Разработка и исследование средств измерений
высокого напряжения
4.1. Параметры сигнала напряжения микроплазменного процесса
4.2. Ограничения при измерении импульсных напряжений с помощью осциллографов
4.3. Усилители-ограничители
4.4. Компьютерная система измерений
4.5. Метрологические характеристики компонентов системы для
измерения напряжения
Выводы
Глава 5 Принципы проектирования измерительных систем
для контроля и управления процессом формирования покрытий
5.1. Концепция системы контроля и управления технологическим процессом формирования микроплазменных покрытий
5.2. Структура информационной измерительной системы
5.3. База данных системы
5.4. Модульный подход к программированию
5.5. Измерительная информационная система
5.6. Автоматизированный способ идентификации металлов и сплавов
5.7. Модульная система для измерения удельной электрической проводимости раствора для микроплазменного оксидирования
5.8. Источники энергетического воздействия
5.8.1. Структурная схема мощного источника питания
5.8.2. Маломощный источник энергетического воздействия
5.9. Формирователи формы сигнала энергетического воздействия
5.10. Микропроцессорный интегрирующий измерительный преобразователь
Выводы

• величина напряжения в этих условиях 400 В (измерено экспериментально);
• плотность тока не менее 150 А (измерено экспериментально);
• удельная поверхностная энергия на единицу поверхности раздела фаз 0=400 В-150 А/см2-200 мкс-10-50 Гц=600 Дж/см2;
• удельная энергия на единицу объема раздела фаз составляет 0=600/10-10"' см=6000000 Дж/см2=6-106 Дж/см3;
• удельная мощность на единицу поверхности раздела фаз />5=400 В-150 А/см2= 60000 Вт=6-104 Вт/см2;
• удельная мощность на единицу объема раздела фаз составляет Ру= 6-104 Вт/см2/10-10“4 см=6-107 Вт/см3.
Результаты вычислений приведены в табл. 1.1.
Таблица
Энергетические показатели воздействия на границу раздела фаз
Воздействие Толщина барьерного слоя, см Дж/см2 Р5, Вт/см2 Яу, Дж/см3 Ру, Вт/см3
Классическая электрохимия 0,03 7,0-10'5 2,3-10'3 1,4-10'4 4,7-10"3
Синусоидальное напряжение 0,03 200,0 6,7Т03 400,0 138
Импульсное воздействие 0,0001 600,0 6,0-106 6,0-104
Данные таблицы показывают, что потоки энергии при импульсных воздействиях достигают значений на уровне энергии образования веществ в нанослоях на границе раздела фаз, что не достигается при использовании синусоидального и постоянного токов. Такие воздействия и используются для эффективного нанесения наноструктурных неметаллических неорганических покрытий.