通過上篇的分析,我們知道,運用常壓DBD等離子給金屬絲退火,是由帶電粒子轟擊產(chǎn)生的總溫度(離子和電子)和中性電子的碰撞,讓動能轉(zhuǎn)化成熱能,會不斷加熱金屬絲表面達到退火溫度。本篇則主要是通過實驗來進行進一步的說明的:

金屬絲退火.png

1、實驗裝置

該系統(tǒng)包括一個氣體罐,一個電源,一個常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器,一個光譜儀傳感器和一個溫度傳感器,如圖1所示:

連接電源的圓筒形常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器如圖2所示:

金屬絲退火.png

圓筒形常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器的原理結(jié)構(gòu)如圖3所示:

金屬絲退火.png

薄圓筒形鋁電極(外電極)覆蓋在電介質(zhì)上以防止電弧,它是連接到一個電源。細銅線(內(nèi)電極)通過等離子體反應(yīng)器驅(qū)動,并連接到地面。在退火前,反應(yīng)器中充滿了氣體,氦氣,氬氣或氮氣(純度>99.9%)。 在退火過程中,將純化的放電氣體連續(xù)地送入等離子體反應(yīng)器中,以輔助等離子體放電。使用數(shù)字示波器記錄所施加的電壓和電流波形,分別用高電壓探頭,線圈監(jiān)測。 三個樣品的延伸率的測量采用et-100西川,工業(yè)所需的延伸率為20%。

2、結(jié)果與討論

結(jié)果表明,在常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體中介電常數(shù)隨頻率的增加而增加。在45KHz,BN(氮化硼)和Al2O3(氧化鋁)的介電常數(shù)分別為12.9和6.79。

伸長率和輸入頻率之間呈弱正相關(guān)。當頻率從30千赫到40千赫,伸長率略有增加。因此,我們估計頻率對退火溫度沒有影響。

并且伸長率強烈依賴于介電質(zhì)材料。使用氮化硼的伸長率比使用二氧化硅高。根據(jù)一些介電材料(二氧化硅,氧化鋁,氮化硼和玻璃)的性能的比較,我們承認,電介質(zhì)具有較高的介電常數(shù)是更有效地達到退火溫度。電介質(zhì)的物理特性,如熱膨脹和熔點,也很重要。例如,我們實驗用的氧化鋁由于其較大的熱膨脹,持續(xù)時間長的退火采用水冷電極會突然破裂。對于最佳的退火結(jié)果,氮化硼是一個很好的選擇的介電材料。

可見退火效果強烈地依賴于介電層厚度。相比伸長率,使用薄電介質(zhì)的伸長率比使用厚的具有更高的速率。

電介質(zhì)的直徑尺寸是弱影響延伸率。值得注意的是,當銅線被牽引通過反應(yīng)器時,顫振運動改變了導(dǎo)線表面的放電間隙長度和加熱點、退火結(jié)果。此外,在寬的反應(yīng)器中退火的細銅絲,由于流光長度密度降低引起細導(dǎo)線表面出現(xiàn)變色和不均勻。為了獲得穩(wěn)定的放電狀態(tài),減少放電間隙長度通常是必要的。然而,降低反應(yīng)器間隙減小了放電面積,從而降低了退火溫度。