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英文文献翻译 Review Plasma electrolysis for surface engineering 关于表面工程学的等离子电解 关于表面工程学的等离子电解 1 摘要 1 1.引言 1 2.等离子电解的物理化学原理 3 2.1.现象 3 2.2.临界电压点（的计算） 6 2.3.等离子增强的物理化学过程 7 3.PED技术 14 3.1.设备 14 3.2.沉积过程 16 3.3.电解液成分的影响 17 4.表面组成和结构 19 4.1.铝合金表面的氧化层 19 4.2.钢铁表面的渗碳/渗氮层 22 5.氧化物涂层的性能 24 5.1.力学性能 24 5.2.摩擦学性能 25 5.3.耐热性 28 5.4.介电性 28 6.表面渗碳/氮层的性能 29 6.1.显微硬度 29 6.2.摩擦、磨损性能 29 6.3.耐腐蚀性 30 7.应用前景 31 8.总结和结论 31 关于表面工程学的等离子电解 摘要 这篇文章概述了与等离子电解相关的一些表面工程新学科，其主要派生学科是等离子电解沉积（PED）。PED包含了两类技术工艺，即等离子电解氧化（PEO）和等离子电解浸透（PES），PES又包含了等离子电解碳化（PEC）和等离子电解氮化（PEN）等。PED技术中，通过等离子体化学作用，在水溶液中火花或电弧等离子体的微放电被用来电解溶液中的气态物质，直到复杂化合物在金属表面形成。等离子体电解的物理和化学原理将在这里有所讨论；覆盖层制作的设备和沉积步骤有所发现；而且对电解质的组成和温度对点火电压、放电的剧烈程度、沉积层的厚度和组成的影响进行了描述。在合适的钝化电解液中用交流脉冲对Al进行等离子体电解氧化处理，可以得到相对比较厚（可以达500um）和硬度比较高（可以达13GPa）并且和基体的结合相当好的表面覆盖层。对金属基体进行3-5min的PES处理（PEC和PEN）可以得到机械性能非常好的10-20um厚的表面复合物层（HV1200）和200-300um厚的内扩散层。通过等离子体电解得到的覆盖层的基本使用特点及物理、化学和摩擦性能进行了详细的描述。 关键词：电弧等离子体；渗碳；电解；氮化；氧化；火花放电 1.引言 本文回顾了一些相对较新的通常归纳在“等离子体电解”下的电化学处理工艺。应该特别强调的是它们未来在表面改性和覆盖层上的应用。尽管在可处理的材料上有些差异，但通过工艺参数和取得的成果来看，这些技术在表面工程中应该被视为一个独特的群体而存在，而且，它们还有两个特征想象。首先，这个电解过程在处于液态环境下的工件材料和反电极中产生。其次，一些电相关产物在工件表面或附近产生。 虽然与电解相关的一些放电现象在一个多世纪以前就被Sluginov（斯卢吉诺夫）发现，而且Gvnterschultze和Betz（贝茨）在十九世纪三十年代对其进行了详细的研究，但是它们的实际价值在六十年代才得到利用，那就是McVNiell和Gruss利用火花放电在在含Nb的电解液中向镉阳极上沉积铌酸镉。七十年代，Markov和他的同事在电弧放电条件下对铝阳极的氧化沉积进行了研究和开发。后来，这项技术进行了改进，而且被称为（显然是误导）“微弧氧化”。八十年代，俄罗斯的Snezhko（斯格日科）和他的同事们对利用表面放电对更多的金属进行氧化沉积的可能性进行了更详细的研究。Markov（马尔科夫）和他的同事，Fyedorov，Gordienko（戈尔季延科）和他的同事以及德国的Kurze和他的同事较早的将其引进工业应用。美国和中国的研究者也进入了这一领域。由于过程现象的相关信息比较零散，而且有些时候缺乏理解，许多不同的（并不一定都是完全正确的）术语都应用到了这个本质上相同的技术中，例如“微等离子体氧化”、“火花阳极电解”、“等离子电解阳极处理”和“Funkenentladung下的Anodischen氧化”（火花放电下的阳极氧化）都是典型的例子描述其共同的“等离子电解氧化（PEO）”。 与此同时，Lazarenko（拉扎连科）和他的同事们发现了液态电解质中工件表面放电的热效应，并且将其应用到了金属热处理当中。这种技术被称为“电解离子的热效应”。此外，Duradzhy和同事还研究了等离子电解加热的热扩散效应，并且发现了电解质元素扩散到电极表面的现象。在八十年代中，这些效应被用来发展一系列把各种合金元素定向浸入基体以扩大表面饱和度的研究，因而这种对于工业应用来说是个契机的技术被称作等离子电解浸透（PES）。然而，等离子电解要实现其在表面工程应用中潜在的前景，需要对电极在电解过程中发生的等离子现象背后的物理、化学背景有个更好的了解。为了强调上述电解过程中的共同原则，在这篇文章中我们将其统称为PED，而且其中一系列的其他技术分别归在其下