微弧氧化電源PLC智能控制及鋁合金成膜特性研究.pdf

1、微弧氧化是在傳統(tǒng)陽極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來表面處理新技術(shù)，隨著技術(shù)的更新，電源和工藝更需數(shù)字化、智能化。因此本文研制了基于PLC的微弧氧化電源的智能控制系統(tǒng)，并對不同工藝參數(shù)條件下的微弧氧化放電及成膜特性進(jìn)行了研究。
　　本文首先針對PLC系統(tǒng)有限的硬件資源，設(shè)計了整個電源的智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了正反向電壓電流檢測、IGBT驅(qū)動脈沖及恒壓/恒流的控制，通過智能化的流程模式控制，實現(xiàn)了工藝參數(shù)梯度調(diào)節(jié)。
　　利用基于PLC智能控制

2、的微弧電源，以相同膜厚(50μm)為依據(jù)，在恒流模式下研究了電流密度、脈寬對微弧氧化放電特性、電能耗及所制備陶瓷膜組織形貌的影響，并利用PLC智能加載模式對電流、脈寬梯度調(diào)節(jié)時的放電及成膜特性進(jìn)行分析。同時，在恒壓模式下以制備10μm厚膜層為標(biāo)準(zhǔn)，對電壓梯度調(diào)節(jié)微弧氧化放電及成膜特性進(jìn)行了考察。試驗通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、球-盤式摩擦磨損試驗機等方法研究了電參數(shù)對微弧氧化陶瓷膜內(nèi)/外表面形貌、相結(jié)構(gòu)的影響，并對陶瓷膜的摩擦學(xué)性

3、能、電絕緣、抗熱沖擊、拉伸及彎曲性能進(jìn)行了考察。
　　研究表明，制備相同厚度的陶瓷膜時，采用低電流密度加工所耗電能較小。相對電流梯度降低模式，電流梯度增加電能耗相對較低。陶瓷膜內(nèi)外表面SEM分析表明，相同膜層厚度時，電流密度較大的陶瓷膜內(nèi)外表面微孔尺寸相對較大。且較大電流密度時膜層中高溫α-Al2O3相增多。脈寬變化時，各參數(shù)電能耗基本相同。由于脈沖寬度增加時脈沖電流強度有所降低，致使試樣表面形貌、相結(jié)構(gòu)存在差異。電壓梯度降低時，

4、微弧氧化電能耗較低，且表面微孔尺寸較小，但此時陶瓷膜中的α-Al2O3含量相對較低。
　　經(jīng)微弧氧化處理后的LY12鋁合金表面耐磨性能得到改善。電絕緣性能測試表明，不同參數(shù)條件下制備相同厚度的微弧氧化陶瓷膜耐電擊穿性能基本相同。各參數(shù)制備的膜層具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能，經(jīng)300℃、50次熱沖擊陶瓷膜未發(fā)現(xiàn)明顯剝落。500℃熱沖擊結(jié)果表明，陶瓷膜的抗熱沖擊性能與脈沖寬度密切相關(guān)，隨著脈沖寬度的增加，膜層的抗熱沖擊性能降低。鋁合金經(jīng)微弧