| 利用微弧氧化技术生成的氧 化膜的不仅硬度高，而且耐磨性 很好，具有很多优点，利用这些 优点，使得微弧氧化技术在很多 工业领域中得到应用。微弧氧化 电源是研究微弧氧化技术的重要 仪器。基于此，本文将对微弧氧 化电源的改进进行简要的探讨。 【关键词】微弧氧化技术 电源控制 软件设计 微弧氧化技术是一种在金属材料的表面 进行陶瓷化改进的新型技术，陶瓷材料具有很 大的优越性，在金属材料的表面进行陶瓷化处 理，可以使得金属材料具备陶瓷材料的一些简 单的性能，增加金属材料的使用效率，提高金 属材料的性能。 1 微弧氧化技术的发展现状 早期，国外学者发现，只要在合金样品 的表面施加高电压，便会在合金的表面形成一 种质量较高的氧化膜，这种高质量的氧化膜， 具有很高的耐磨性以及耐腐蚀性，他们把这种 在微电弧条件下通过氧化技术获取的陶瓷膜称 之为微弧氧化技术，前期这种技术的应用比较 单一，仅仅是应用在镁合金的防腐蚀上。但是 在现今，通过人们的不断研究与探索，逐渐发 现了很多种类型的弧沉积，在实际应用中也十 分的广泛。 我国主要是在九十年代初，对此项技术 开始着手进行研究，由高校的科研机构进行探 索，根据国外的研究经验，引进国外的先进技 术，开始形成了耐磨并且具有装饰性的陶瓷膜， 开始将此项技术应用到实际中。现今，这项技 术已经引起了社会学者的广泛重视，在世界各 国都是研究的重点，利用这一技术对金属或是 合金进行处理，可以利用不对称交流电源、脉 冲直流电源以及有极性的脉冲电源，这些电源 处理方式统称为微弧氧化，但是不对称交流电 源与有极性脉冲电在合金表面形成的陶瓷膜相 对直流电源来说，性能要高出很多，所以对于 微弧氧化技术的发展，其不对称甲流电源以及 有极性的脉冲电源的工作模式将会是以后的主 要发展方向。 2 多功能微弧氧化电源的硬件电路设计 2.1 设计目标 微弧氧化主要是在恒流或是恒压的条件 多功能微弧氧化电源的改进研究 文/邓孝祥 利用微弧氧化技术生成的氧 化膜的不仅硬度高，而且耐磨性 很好，具有很多优点，利用这些 优点，使得微弧氧化技术在很多 工业领域中得到应用。微弧氧化 电源是研究微弧氧化技术的重要 仪器。基于此，本文将对微弧氧 化电源的改进进行简要的探讨。 摘 要 下去研究合金表面氧化膜的性能，在实验中电 压不变，电流随时间变化被称为恒压，如果实 验中的电流不变，电压随着时间变化则被称为 恒流，对于微弧氧化电源的主要设计目标是： ①电源必须要有两种工作模式，恒压与恒流， 并且电压电流的维持一定要能够自动维持；② 电源要能够输出不同的波形，如交流、脉冲、 直流或是反向直流；③电源的频率要可以调节； ④电源的阳极与阴极电压要能够调节；⑤电源 的阳极与阴极的电流要能够调节；⑥可以有效 的对电源的电压以及电流的变化情况进行监督 与记录。 2.2 总体设计方案 对于多功能微弧氧化电源的设计方案， 主要是现有单片机控制继电器取电，并且要经 过变压器以及调压器对电流进行调理，最终得 到直流电压，调压器通过对电流电压的信号采 集，并且将信息反馈给单片机，从而对电压电 流进行准确的控制。最后经过对电压电流的调 理后，直流电经过电流逆变器变为交流电，最 终进行使用，在进行电流控制转换中的设备都 是由单片机对其进行控制。 2.3 电源回路的方案 电源主回路的组成部分主要是隔离变压 器、调压器以及逆变器等，电流由电网接入， 打开电源的开关，继电器开始工作，为电源提 供电压，利用调压器对电源的阳极电压与阴极 电压进行调节，经过逆变器，使得阳极与阴极 的直流电压备两套电路控制，最终使阳极与阴 极的电压保持独立，最后由传感器来对阳极与 阴极的电流值进行监控。 2.4 电源控制回路的硬件方案 电源控制电路的主要核心是单片机，另 外主要的外围电路有数据采集电路、电压电流 调节电路等。主要的硬件方案为：①电压采集 电路，为了使得电源的输出值与设定值相同， 必须要对电源的输出值进行测量，对电源阳极 的电压电流以及电源阴极的电压电流进行数据 的采集，这被称为电压采集电路[1]；②电流 信号采集电路，为了对电源输出信号的采集； ③电压电流调节反馈电路，回路反馈是电源改 进的重要部分，通过反馈的数据来进行策略的 决定以及控制，其中反馈回路分为软件反馈以 及硬件反馈。 3 多功能微弧氧化电源的软件设计 3.1 下位机的整体设计方案 以下位机系统为电源的控制部分，必须 要实现以下几种功能：①必须要能够对电流电 压进行有效的控制，对脉冲方式要有所控制； ②要对电压电流值进行数据采集并进行实时监 控；③定时功能；④对于下位机LCD 的显示， 要能够利用按键来进行控制；⑤在与上位机进 行数据通信时，可以在上位机面板进行数据的 显示，并且要可以利用上位机的虚拟按键对虚 拟面板进行控制[2]。 3.2 下位机系统的设计流程 在电源接通后，单片机会设置初始化参 数，并且对周边设备进行检测，然后会检测上 位机的连接状况，最后确认当前电源的状态， 进入工作状态，根据不同的状态执行不同的任 务。 3.3 上位机的软件设计 对于多功能微弧氧化电源的上位机软件 的设计，上位机的软件可以实现下位机面板按 键的所有功能，可以对一些工作的参数进行设 定，同时还具备很多下位机没有的功能，比如 一些监测功能以及实验参数的保存等，多功能 微弧氧化电源的上位机系统是电源的重要组成 部分[3]。上位机程序设计主要有三个方面： ①虚拟面板设计；②与下位机的通信；③对数 据的保存功能。 随着科学的不断发展进步，微弧氧化是 现阶段主要研究的一种新技术，利用微弧氧化 技术生成的氧化膜不仅硬度高，而且耐磨性好， 具有很多优点。本文对多功能微弧氧化电源的 改进进行了研究设计，现今对于多功能微弧氧 化电源的研究依然是一项十分重要的问题，国 家要加强对多功能微弧氧化电源的改进研制， 从而推动微弧氧化技术的发展。 参考文献 [1] 谭颖琦, 范大鹏, 陶溢. 基于线性光耦 HCNR200 的DSP 采集电路设计与实现[J]. 电测与仪表,2010,43(6):46-48. [2]Allan R.Hambley.电子技术原理与应用—— 电路、数字系统、电子与电机( 第三版)[J]. 清华大学出版社,2010.2(12):50-60. [3] 宋希剑, 秦东. 铸造高硅铝合金表面 微弧氧化陶瓷层的耐磨性[J]. 材料保 护,2010,33(4)：51-52. 作者简介 邓孝祥（1966-），男，汉族，山东省即墨市人， 现供职于黑龙江省哈尔滨市 黑龙江科技大学， 职务：教师，职称：教授，学士学位，研究方 向：电力电子与电力传动。 作者单位 黑龙江科技大学 黑龙江省哈尔滨市 150022 |
| 在线咨询: |
|
| 联系电话: | 18602588568 |
| 投稿邮箱: | bosslunwen@126.com |
| ★诚信★专业★权威★快速★ | |
