摘要 微弧氧化工艺是一种全新的金属表面处理工艺，一般是从普通阳极氧化工艺基础得来。微弧氧化工艺具有很多的优点，所以一直被人们广泛的运用于陶瓷模具制造，而且此工艺制造出的工件比其他工艺更有优势，例如陶瓷硬度高、耐蚀性好、耐磨能力强等优点。根据本课题的研究内容，所以我选择使用微弧氧化技术。本课题通过对介绍微弧氧化技术研制电源的优势，逐步引出电源的整体结构部分。写出电源的整体框架图，以及包括的内部具体部分电路，以及控制电路的框架图和程序。通过以上具体表现突出的脉冲电源的优点，例如它有多个工作模式也具有操作灵活，再此基础上产生微弧氧化电源。
目 录
1.绪论 1
1.1选题的意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1微弧氧化技术的原理 2
1.2.2微弧氧化的电源模式 2
1.3主要研究内容 3
2电源设计的总体方案 4
2.1设计目标 4
2.2电源设计的总体方案 4
3主电路的硬件结构 5
3.1主题框架 5
3.2主电路的模块 5
3.4主电路电子元器件的选型及计算 9
3.4.1变压器的介绍及计算 9
2.4.2 脉冲电源的功率开关器件的选择 10
3.4.3脉冲电源的功率开关器件的保护 10
4控制回路设计 12
4.1调压逆变控制电路 12
4.2电源主控电路 13
4.3控制电路的硬件结构 14
4.4数据采集电路 14
4.4.1电压信号的整流滤波 14
4.4.2两极电流的滤波电路 15
4.4.3采集电路的结构 15
4.5外接保护电路和波形电路 17
结论 19
参考文献 20
致谢 21
1.绪论
1.1选题的意义
目前微弧微技术室材料表面改性技术的重点研究对象，大多研究人员把该技术列入材料技术重点研究目标，因为该金属可以在Al,Mg,Ti等金属表面生长出一层陶瓷薄膜弧 [1]，通过该技术生成陶瓷薄膜
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
弧有很多优势，比如耐磨和耐侵蚀的性能很好，还有它的硬度和绝缘性又特别的高。因此,现在微弧氧化技术可以运用于诸多现在产业链中，并且有非常广阔的应用前景[2]。微弧氧化技术一般以镁铝钛以及其它合金等金属材料为加工材料，因为这些材料因为原料多，价格低，在导电方面又有很好的性能。所以能得能广泛运用。[3]到电源在日常生活中起到越来越重要的地方，人们在生活中运用到的地方也越来越多，同时高科技产业也离不开电源，由于各方面因素，微弧氧化技术得到空前发展。微弧氧化技术因为有优越于其他技术的特性受到人们的钟爱，在此环境中能够优先茁壮的发展起来，取得优秀的成果。
1.2国内外研究现状
20世纪之前,国外科学家就已发现此技术，通过实验表明浸入电解液的金属中通电会有放电的火花产生[4]。20世纪30年代初期,Guetsrhculez和Betz[5]首先报道了在高电场的条件下，放电的火花会对氧化膜产生破坏的作用。后来发现可以通过该技术来氧化金属薄膜，应用于镁合金薄膜，再后来逐渐运用到铝合金和钛合金上。从20世纪70年代开始,国外对此技术的重视程度越来越高，所以把此技术也列入重点研究对象，对此技术进行深入的研究，而成果较大的机构有美国伊利诺大学,在德国也有一所大学叫做马克思工业大学，前苏联有研究所[5]等等。由于各个国家的研究技术和方向有所不同所以得出名称也不同。但是随着技术的发展以及各国学术的交流，现在更倾向于称为微弧氧化。德国的一位学者Kuzre[7]通过实验利用火花放电在纯铝表面行成高温使金属表面进行反应从而获得了获得含
的硬质膜层，这让微弧氧化技术又得到了一个新的发展。90年代以后海外的研究不断，该技术引发了很多研究者的关注，论文的数量也逐渐增长，出现了大同小异的发展趋势。虽然有电源也有很多模式，但微弧氧化电源在各种实验结果和研究表明下更适合交流电[8]，因为其对金属表面成膜比直流电高的多。
20世纪90年代我国开始关注该技术，现在已经应用于国内诸多领域，但是均未运用于大规模的工业上。并且国内有一大批的机构开始研究此技术，如哈工大等等，虽然此技术在国内无论是起始还是进度都慢于国外，但在这些机构的努力下已经有了很大的进步，我相信在将来不久可以有更大的发展空间应用于更多的领域。[911]目前国内的研究内容主要分为三大块分别为微弧氧化的成膜原理，微弧氧化技术的影响因素，微弧氧化技术的电源模式等等，对于这些研究有了一些较深入的了解。
1.2.1微弧氧化技术的原理
微弧氧化的原理是通过电弧放电增强，和阳极反应发生，当然，金属薄膜，形成，该技术是基于在阳极中屡见不鲜，这也被称为陶瓷等离子体表面技术。因此能够在各种材料中例如：铝钛镁等金属，在这些材料所做的工件表面形成良好的陶瓷膜。通过在使用微弧氧化技术的电源上施放高压为工件表面的金属和电解质能够相互发生作用创造条件，在金属表面产生放电的火花，同时要利用高温和电场等等因素，这是为了能够让金属表面产生氧化膜，这样就可以起到金属表面强化的作用。在一些国外的科学家的研究，微弧氧化技术的原理逐渐越来完善和详细。
1.2.2微弧氧化的电源模式
由于微弧氧化技术的发展，对微弧氧化电源的研究也提出了很多新的要求和规格。在金属表面生成陶瓷膜阀性能的研究是有条件的，一般在恒定电流和恒定电压条件下，所以我们首先需要定义和理解的恒定电流和恒定电压的要求。“恒压”的定义是在实验的过程中电压要保持不变而电流随着时间的变化而变化;“恒流”的定义是指在实验过程中电流一样保持不变，同时电压随着时间的变化而变化，在此条件下我们能更好的研究微弧氧化电源。电源的发展从直流到交流，从单向到双向，发展的速度也越来越快，目前最流行的是脉冲交流电源，因为其的应用领域相当的广泛，具有一系列的优势。随着电源的发展，脉冲电压展现出的优势越来越大。在微弧氧化的过程通过对各种参数的调整能够节约能源并且性能更佳。研究人员愿意选择该种模式的电源。
吉林大学的冯欣荣[12]等人在此方面有深入的研究，他们设计制造了一个名为多功能微弧氧化电源，这个电源就符合本课题的研究具有两种工作方式，正电源和负电源。他们设计设计的电源脉冲可以在20Hz10KHz内连续，两极电压可在01000V内调节，，脉宽也是在周期内的10%~90%的范围内连续调节，同时也提供了四种波形选择。主电路整体结构如图11所示，可以输出如图12所示的电压波形图。


图11主电路结构图


图12电压波形图
孟光毅[ 13 ]写了浙江大学的大功率微弧氧化电源的脉冲波形，介绍了几种，与我国的电源线，提出了本课题研究的方便。
1.3主要研究内容

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