Oxide nanometric pellicles formation by applying electrical discharges in impulse

Abstract

The paper presents the results of theoretical and experimental investigations of phenomena that accompany the formation of nanometer oxide and hydroxide pellicles by applying electrical discharges in impulse (EDI). The chemical content of processed surface analysis (EDX – Energy Dispersive X-ray analysis) attests the presence of oxigen that reaches up to 60% at. for steel surfaces, 30-35% at. for those made of titanium alloys, up to 20% at. for those made of aluminum alloys, and up to 50% at. for those made of copper alloys. The presence of considerable amounts of nitrogen is found only in titanium and iron alloys (and constitutes about 15% at.), while in aluminum and copper alloys its presence is not significant. The superficial phase analysis (XPS - X-ray Photoelectron Spectroscopy) of the oxigen allowed us to state that the oxigen in pellicle forms three base compounds (structures): -O-2 (oxide), - OH- (hydroxide), and organic structures of the type О-С and О-С=О. The chemical analysis showed that the concentration of each of the three components is 0.89:1.00:0.50.

Articolul prezintă rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale privind fenomenele ce se produc în procesul formării peliculelor nanometrice de oxizi şi hidroxizi cu aplicarea descărcărilor electrice în impuls (DEI). Analiza compoziţiei chimice a suprafeţei prelucrate (EDX – Energy Dispersive X-ray analysis) atestă prezenţa oxigenului care atinge pînă la 60% at. pentru suprafeţele din oţeluri, 30-35% at. pentru cele din aliajele titanului, pînă la 20% at. pentru cele din aliajele aluminiului şi pînă la 50% at. pentru cele din aliajele cuprului. Prezenţa în volum considerabil a azotului a fost depistată numai în aliajele titanului şi fierului (şi constituie aproximativ 15% at.), pe cînd în aliajele alumiului şi cuprului prezenţa lui este neînsemnată. Analiza fazică superficială (XPS - X-ray Photoelectron Spectroscopy) a oxigenului ne-a permis să constatăm că oxigenul în peliculă formează trei compuşi (structuri) -O-2 (oxid), - OH- (hidroxid), şi structure organice de tipul О-С şi О-С=О. Analiza chimică a arătat că concentraţia fiecărei dintre aceste trei componente constituie 0,89:1,00:0,50.