[发明专利]微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法及实现该方法的在线测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及微弧氧化负载阻抗谱的测试方法。

背景技术

微弧氧化是一种在铝、镁、钛等金属及其合金表面原位生成陶瓷相氧化膜的表面改性新技术，因其生成的膜层具有优良的耐磨、耐蚀性能而受到了广泛的关注。而随着该技术工业应用的发展，由工艺能耗过大导致的成本过高的问题日益突出，降低微弧氧化电能消耗也成为了研究的重点，因此研究微弧氧化电源的负载特性，明确电源对负载的作用效能，对改善膜层性能、降低工艺能耗从而促进微弧氧化技术的工业化应用有重要的意义。

目前，能够明确微弧氧化负载特性的主要方法是一种电化学阻抗谱法(EIS-Electrochemical Impedance Spectroscopy)，这种方法是电化学领域研究金属表面各种转化膜层或涂层的常用方法，一般将具有某种膜层的工件浸于电解液中，对其施加微小幅值(mV或mA级)的正弦扰动信号，并测量扫频扰动的响应，再通过扰动与响应信号的幅频/相频关系来研究膜层的结构、耐磨耐蚀性能或阻抗变化特征，同时也可用来确定膜层的等效电路及其参数。但电化学阻抗谱法实际上是将膜层已经生长完毕的工件作为研究对象，因此其描述的是膜层处于静态时的特性，显然这种特性和膜层在强烈的电化学反应下生长时的特性是大不一样的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有电化学阻抗谱法难以描述膜层在强烈的电化学反应下生长时的特性的问题，提供一种微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法及实现该方法的在线测试系统。

本发明所述的微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法是在现有微弧氧化电源上叠加变频的正弦交流扰动信号，然后在微弧氧化电源连接负载工作的过程中，在线实时检测负载的供电电源的电压信号和供电电源的电流信号，进而通过所述电压信号和电流信号获得微弧氧化电源在带负载工作过程中的负载阻抗谱。

实现上述微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法的系统，它由叠加扰动信号的微弧氧化电源、电压检测电路、电流检测电路和微弧氧化负载组成，微弧氧化电源的电源输出端连接微弧氧化负载的供电输入端，电压检测电路并联在叠加扰动信号的微弧氧化电源与微弧氧化负载之间，用于测量微弧氧化负载的供电电源的电压信号，电流检测电路用于测量微弧氧化负载的供电电源的电流信号；叠加扰动信号的微弧氧化电源由正弦交流扰动信号电路和微弧氧化电源组成，正弦交流扰动信号电路的输出端连接在微弧氧化电源的扰动信号输入端。

本发明是在微弧氧化电源提供微弧氧化条件进行氧化反应的同时，在微弧氧化电源上叠加变频的正弦交流扰动信号电路电源，按阶段进程进行扰动信号的快速扫频，通过电压检测电路和电流检测电路取得相同时刻在线的电压值和电流值，通过电压信号与电流信号的幅频和相频关系得到实际氧化过程中的负载阻抗谱，进而获得低幅扰动下各个阶段的负载在线等效电路及参数。通过对负载频率响应得到膜层在电化学反应下生长时的相频和幅频特性，从而实现在微弧氧化的过程中在线测试负载阻抗的目的。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构示意图，图2为具体实施方式六所述的一种正弦交流扰动信号电路1-1的电路结构示意图，图3为具体实施方式八所述的正弦交流扰动信号电路1-1的电路结构示意图，图4至7为具体实施方式六所述的一种正弦交流扰动信号电路1-1在产生正弦交流扰动信号过程中的四种工作模式下的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法，它是在现有微弧氧化电源上叠加变频的正弦交流扰动信号，然后在微弧氧化电源连接负载工作的过程中，在线实时检测负载的供电电源的电压信号和供电电源的电流信号，进而通过所述电压信号和电流信号获得微弧氧化电源在带负载工作过程中的负载阻抗谱。

具体实施方式二：本实施方式是对实施方式一所述微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法的进一步限定，本实施方式中，微弧氧化电源采用电压型微弧氧化电源，采用正弦交流扰动电压信号电路在微弧氧化电源上叠加变频的正弦交流扰动信号。

电压型微弧氧化电源与正弦交流扰动电压信号电源通过变压器耦合串联，输出高于脉冲临界击穿电压且叠加有正弦扰动电压信号的直流电压，并连接到微弧氧化负载。

具体实施方式三：本实施方式是对实施方式一所述微弧氧化负载阻抗谱在线测试方法的进一步限定，本实施方式中，微弧氧化电源采用电流型微弧氧化电源，采用正弦交流扰动电流信号电路在微弧氧化电源上叠加变频的正弦交流扰动信号。