具有放电回路的镁合金微弧氧化脉冲电源研制

《具有放电回路的镁合金微弧氧化脉冲电源研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、具有放电同路的镁合金微弧氧化脉冲电源研制摘要微弧氧化是在阳极氧化工艺的基础上发展起来一种表面改性新技术，它利用微区电弧放电在金属表面生成陶瓷状氧化膜。本文根据微弧氧化处理过程中的工艺要求和现象，以自行研制的多功能脉冲微弧氧化电源为试验平台，通过对膜层生长过程的探讨了镁合金微弧氧化膜层形成机理，提出微区电弧放电模型；根据对系统负载特性的分析提出微弧氧化对电源的要求，并据此设计了一种新型的带放电回路的微弧氧化脉冲电源。研究表明，微弧氧化过程主要分为阳极氧化、微弧放电、大弧放电三个阶段。微弧氧化膜层是由一系列离散的微区电

2、弧放电产生的金属氧化物累积形成，瞬间完成的微小区域内的电弧放电，使生成的氧化物经历骤热骤冷过程，从而可获得非平衡组织结构的金属氧化物膜层。微区电弧放电主要分为电解、放电、氧化、冷却等四个过程。其产生电弧放电的必要条件是：试样表面存在氧气气泡并承受强电场。微弧氧化成膜主要包括电解液、初始膜层、导电通道、高压电场及水的电解产生氧气等五个条件。通过对微弧氧化系统电压、电流信号的采集和分析发现负载阻抗随时间的增加是逐渐增加的，并用MATLAB拟合出在频率700、占空比20％时的系统阻抗与处理时间的关系式。研究发现，微弧氧化

3、过程中负载特性可以用RC电路来简单等效，并求出了膜层厚度与工艺参数之间的对应公式。分别采用直流电压、单极性脉冲、双极性脉冲、带放电回路的电源形式分别进行微弧氧化实验，发现电源形式对镁合金微弧氧化过程起着关键性的作用。带放电回路的脉冲形式能极大抑制微弧氧化的大弧倾向，因此具有较好的处理效果。研究了恒定电压、电流下微弧氧化陶瓷膜的生长速率，发现在在恒流模式下膜层生长效率较高。探求脉冲作用时间与冷却时间之间的关系，发现在频率700Hz时两者的最佳配比是1：4。根据负载特性研究表明，阻性和容性是微弧氧化负载的主要特点，放电

4、回路的引入能解决其电容性在微弧氧化过程中造成电弧持续燃烧的问题。据此设计了一种新型的带放电回路的微弧氧化脉冲电源。电源使用IGBT串联实现脉冲放电间隙放电回路、IGBT并联实现电源的大功率输出；控制系统以80C196KB单片机为核心，利用其高速输入口进行同步信号采集和高速输出口产生IGBT驱动信号；用数字PI调节方式获得恒流、恒压输出特性。研制的样机在运行中表现出良好的稳定性和可靠性。关键字：微弧氧化，负载特性，脉冲电源，放电回路IV硕十学位论文AbstractMicro—ArcOxidationisanewsur

5、facetreatmenttechnique，developedfromanodicoxidation，whichusedmicro．arcdischargeinthemetaloxideceramicmembrane．Inthispaper，wediscussmechanismofmicro．dischargeandmodelofmicro·arcoxidation，whichbasedonthetestplatformwhichbuildwithself-developedhigh．power，multi—ou

6、tputofthepulse；thetechniquesrequirementandphenomenonandthegrownprogressofceramicmembrane．Designanewtypicalpoweraccordingastherequirementwhichb“ngforwardbasedonsystemloadcharacteristic．StudyshowedlⅥicro-arcoxidationprocesscanbedividedintothreestages，named：anodi

7、coxidation，thesparkdischargeandthemicro．arcoxidationstages．Ceramiclayerwasmainlycomponentsbymetaloxidewhichformedbyaseriesofmicro-discha唱e．Non-balancemetaloxidenlmcanbemadebydischargeinsma儿extentintheprogressoffhsthotandthenfastc001．Micro．arcdischargecanbedivi

8、dedintof．ourstages，named：electrolyte，discharge，oxidationandcooling．Thenecessaryconditionofarc。dischargehappeningisexistofoxygenonthemagnesiumalloysurf．aceandtheoxygenendureddennite