微弧氧化脉冲电源负载模型与其定量表征

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1、72材料丁程／2011年6期微弧氧化脉冲电源的负载模型及其定量表征LoadModelandQuantitativeCharacterization0fMicroarcOxidationPulseSupply赵玉峰，杨威，杨世彦(1东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆163318；2哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001)ZHAOYu—feng，YANGWei，YANGShi—yan(1SchoolofElectricInformationEngineering，NorthEastPe

2、troleumUniversity，Daqing163318，Heilongjiang，China；2SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)摘要：为解决微弧氧化(MAO)工艺中脉冲电源与负载间的匹配问题，基于电化学理论和参数拟合方法，建立脉冲电源作用下的微弧氧化电解槽负载的等效电路模型。首先采用电化学阻抗谱方法，得出电源的负载理论模型。通过测量负载的阶跃响应曲线并

3、进行参数拟合，对实际工程应用中的等效电路模型进行定量分析，得出整个微弧氧化过程的负载模型各个参数的具体值及其变化趋势。最后按照得出的参数值进行仿真，并与实验结果相比较，比较结果证明了等效电路的合理性。关键词：微弧氧化脉冲电源；等效电路模型；负载特性；曲线拟合中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1001-4381(2011)06—0072—05Abstract：Basedontheelectrochemicaltheoryandparameterfittingmeasure，theequivale

4、ntcircuitmodelofelectrobathloadunderpulsesupplywasresearchedtomatchmicroarcoxidation(MAO)pulsesupplyanditsload．Thetheorymodelofsupplyloadwasobtainedfirstlybyelectrochemicalim—pedancespectroscopy(EIS)．Andthenquantitativeanalysisofequivalentcircuitmodelwas

5、carriedoutbymeasuringstepresponseoftheloadandcurvefitting．TheparametervaluesandtheirtrendsoftheequivalentcircuitinthewholeMAOprocesswerecalculated．Finallysimulationresultaccordingtothesecalculatedparameterswascomparedtoexperimentalcurveandtherationalityo

6、fthecircuitmodelwasillustrated．Keywords：microarcoxidationpulsesupply；equivalentcircuitmodel；loadcharacteristic；curvefitting微弧氧化是一种在铝、镁、钛等轻金属及其合金表电源的负载特性，得出其等效电路模型是十分有意义面原位生成氧化陶瓷膜的表面处理技术，是目前材料的。表面处理研究的热点之一[1]。其基本过程为电解过本研究首先基于电化学原理，通过电化学阻抗谱程，并突破了传统阳极氧化处理工艺

7、复杂、获得氧化膜分析方法，对自主设计的微弧氧化方波脉冲直流源作层性能差以及对环境存在污染等局限性，可以有效地用下的电解槽负载进行理论建模，然后通过测量实验提高材料表面氧化膜层的厚度、硬度和耐蚀性，大幅度曲线和数据，进行参数拟合的方法对理论模型进行定提高材料的性能，使之更加适合于工业应用[2]。量分析和表征；最后利用得到的实验结果、计算结果和微弧氧化过程的电能消耗过高，限制了该技术的仿真结果，来验证建立的负载等效电路模型及其定量表征的有效性。应用和发展。降低能耗的关键在于微弧氧化脉冲电源的设计及电源输出与

8、负载特性的相互匹配，但微弧氧化的过程和成膜机理十分复杂，电源负载特性的研究电解槽负载理论建模并不十分深入，仅由电化学学者提出基于阳极氧化的简单理论计算模型[3]，这对脉冲电源设计的指导意义微弧氧化工艺的原理如图1所示。微弧氧化脉冲非常有限。因而，深入分析实际应用场合下微弧氧化电源的负载主要包括：输电线路、电解溶液、金属基体微弧氧化脉冲电源的负载模型及其定量表征73和氧化膜层。具体的电路参数。微弧氧化电源输出电压高、电流大，氧化膜层放电通道呈