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1、第41卷第5期：1458-1465高电压技术Vol.41,No.5:1458-14652015年5月31日HighVoltageEngineeringMay31,2015DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.2015.05.006大气压下纳秒脉冲弥散放电对铜的表面处理1,31,21,31,221,3章程，周中升，王瑞雪，沈苑，方志，邵涛（1.中国科学院电工研究所，北京100190；2.南京工业大学自动化与电气工程学院，南京211816；3.中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室，北京100190）摘要：纳秒脉冲弥散放电能够在大气压下产生高功率密度、高电子能量的
2、低温等离子体。为了研究弥散放电等离子体在金属材料表面改性的作用，利用上升沿约150ns、脉宽约300ns的MPC-50D纳秒脉冲电源在大气压下(空气)管−板电极之间产生弥散放电，寻找最佳弥散放电参数，并对金属Cu表面进行了弥散处理。研究结果表明：随着重复频率的增加，弥散放电增强，瞬时功率增大，沉积能量增多。当施加电压为31kV，重复频率为800Hz，间隙距离为3cm时，得到最佳的弥散放电效果。此外，采用发射光谱检测到空气中弥散放电中N2(C→B,0-0)的第+二正带系和N2(B→X,0-0)的第一负带系。采用大气压弥散放电等离子体对金属Cu表面处理的结果显示处理后的Cu表面出现孔
3、径约0.5μm的熔孔；Cu的亲水性及表面能有明显提高，在处理90s后趋于饱和。显微硬度测量结果表明，表层硬度在等离子体处理时间480s后提高约26.5%。关键词：纳秒脉冲;弥散放电;低温等离子体;表面改性；发射光谱；亲水性；硬度ModificationofCopperSurfacebyNanosecond-pulseDiffuseDischargesatAtmosphericPressure1,31.21,31,221,3ZHANGCheng,ZHOUZhongsheng,WANGRuixue,SHENYuan,FANGZhi,SHAOTao(1.InstituteofElect
4、ricalEngineering,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China;2.SchoolofAutomationandElectricalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing211816,China;3.KeyLaboratoryofPowerElectronicsandElectricDrive,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)1Abstract：Nanosecond-pulsediffusedischarg
5、escangeneratenon-thermalplasmaswithhighpowerdensityandhighelectronenergyatatmosphericpressure.Inordertostudythesurfacemodificationofmetalsurfaceusingdiffusedis-charges,adiffusedischargewithatube-to-planeelectrodegeometrywasproducedtofindtheoptimaldiffusedischargeparameters.Thedischargewasexci
6、tedbyanMPC-50Dnanosecond-pulsepowerwitharisetimeofabout150nsandfullwidthathalfmaximum(FWHM)ofabout300nsinatmosphericpressureair,andthenitwasusedforCusurfacemodification.Theexperimentalresultsshowedthatthediffusedischargeintensity,instantaneouspoweranddepositionenergyincreasedwiththepulserepet
7、itionfrequency(PRF).Moreover,thebestperformanceofdiffusedischargeoccurredwhentheappliedvoltagewas31kV,thePRFwas800Hzandthegapdistancewas3cm.Furthermore,emissionspectrum+showedthatthesecondpositivesystemofN2(C→B,0-0)andthefirstnegativesystemof
