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微弧氧化技术是一种在Al、Mg和Ti等阀金属表面原位生成陶瓷膜的新技术。使用该技术制备的陶瓷膜层具有与基体结合牢固、硬度高、耐磨性好等优点,因而受到广泛关注,有巨大的市场前景。电源设备是微弧氧化技术制备陶瓷膜的关键设备,本课题根据微弧氧化技术的工艺要求,成功研制出XYMAO15型微弧氧化电源。该电源的输出模式为单向正方波脉冲,其频率在0~1KHz、占空比在20%~80%范围内连续可调,幅值电压在50V~500V范围内连续可调,最大输出电流为30A。实际证明,该电源工作可靠、操作简单、参数调节灵活,能够很好的满足微弧氧化实验研究和小批量加工的要求。 本文在第二章和第三章中详细论述了XYMAO15型微弧氧化电源的设计流程。该电源采用调压电路和斩波电路级联的设计方案,其核心电路为调压电路和斩波电路:调压电路通过调节开关器件的占空比,控制输出电压;斩波电路通过调节开关器件频率和占空比,控制输出波形。电源的控制系统以Intel的80C196KC微控制器作为控制核心,由单片机系统电路、键盘显示电路、脉冲驱动信号电路、外部中断保护电路等组成。为实现电源输出脉冲可调的要求,控制系统使用一路PWM作为调压电路的脉冲驱动信号,同时使用一路HSO作为斩波电路的脉冲驱动信号。此外,对于电源的检测、保护电路和抗干扰措施也进行了介绍。 利用该电源,本课题成功的在2090铝锂合金和2090+Ce铝锂合金表面制备了微弧氧化陶瓷膜层。本文的第四章和第五章是对实验内容和结果分析的论述。本文实验选用NaOH-Na2SiO3电解液体系,使用“先恒流后恒压”电压电流控制法,在900Hz的脉冲频率作用下,经60min处理可得到厚度为45μm的陶瓷膜层。实验研究表面:膜层厚度随着反应时间的延长基本呈线形增长;在更高频率的电脉冲作用下膜层的生长速率更快。使用扫描电子显微镜(SEM)观察,2090铝锂合金陶瓷膜层与合金基体结合良好,具有致密层和疏松层两层结构;2090+Ce铝锂合金微弧氧化陶瓷层膜层与基体的结合不十分理想,且没有明显的致密层和疏松层的分界。两种材料陶瓷膜层表面形貌均为多孔、不平状。此外,本文对陶瓷膜层界面的元素分布情况也作了分析。