專利名稱：一種感應同步器硬質氧化工藝及電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于硬質陽極氧化工藝領域，特別是一種感應同步器硬質氧化工藝及設 備。
背景技術：
感應同步器是利用電磁原理將線位移和角位移轉換成電信號的一種裝置，它應用 在各種型號慣性平臺系統(tǒng)中，是慣性導航產(chǎn)品中的關鍵件。多年來由于該產(chǎn)品結構特殊，加 工難度大，各項技術指標要求很高，產(chǎn)品的成活率一直不理想。感應同步器是由定子、轉子兩大部件組成的，其中的定子底板、轉子底板經(jīng)粗車、 精車后均要求進行硬質陽極氧化處理，然后需經(jīng)浸漆、平磨、粘銅箔、精車、刻線、焊線、鍍 金、三防處理等多道關鍵工序加工成活。由于后面的多道加工工序，如平磨、刻線等均需破 壞氧化膜層，因此要求氧化膜必須為后續(xù)加工留出足夠的加工余量，并且必須保證加工后 氧化膜的絕緣強度要求。這對感應同步器的硬質氧化膜提出了很高的技術要求，不僅絕緣 強度要求高，而且對氧化膜的厚度要求也十分苛刻。由于感應同步器自身結構的原因，在采用現(xiàn)有的硬質氧化工藝處理時，存在氧化 膜厚度無法滿足要求的不足。原因是現(xiàn)行硬質氧化是采用低溫直流疊加脈沖的方式進行。 通常在對一般的零件進行硬質氧化處理時，為了防止電流集中引起局部過熱，導致零件燒 傷，需要將零件所有棱角倒圓，且半徑不小于0. 5mm。但是，感應同步器的定子、轉子底板結 構上多處是不允許倒角的，而與此同時，感應同步器對氧化膜厚度要求又很高，需要氧化時 間要長，氧化終壓要高，又會引起棱角邊界處極易燒傷，這本身就是一對硬質氧化處理工藝 中難于解決的矛盾。對于感應同步器采用低溫直流疊加脈沖的方式進行硬質氧化處理后氧 化膜的絕緣強度能夠滿足技術要求，但氧化膜層的厚度為40 50 μ m，對于滿足后序平磨、 刻線等多道加工的要求存在一定的差距，部分產(chǎn)品平磨后會出現(xiàn)局部氧化膜過薄，刻線后 局部氧化膜刻漏，從而絕緣強度達不到要求等各種問題，造成產(chǎn)品成活率較低。此外，由于感應同步器的材料本身特性的原因，在采用現(xiàn)有的硬質氧化工藝處理 時，也存在硬質氧化較為困難的不足。究其原因為感應同步器的定子、轉子使用材料為 LY12鋁合金，屬于含銅高的鋁合金，LY12中含銅量高達3. 8 4. 9%，鋁銅合金在發(fā)生陽極 氧化時，銅作為雜質元素也同時參加各種電化學反應，對氧化膜的生長有負面作用，而且鋁 合金中的CuA12相在氧化過程中溶解快，易使這部位成為電流聚集中心而被燒毀擊穿?？梢姡F(xiàn)有的硬質氧化工藝無法滿足感應同步器氧化處理的特殊要求，因此亟待 開發(fā)一種新的硬質氧化工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可有效提高硬質氧化膜層的厚 度和質量的感應同步器硬質氧化工藝及電源裝置。本發(fā)明解決其技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種感應同步器硬質氧化工藝，包括將工件置于電解液中，并在電解液中通入正 相電流的步驟，其特征在于在通入正相電流的同時加載反向電流，正半周輸出的正相電流 與負半周輸出的反向電流的電流值之比為10 1 8 1，正半周輸出的正相電流與負半 周輸出的反向電流均按照三級啟動臺階分階段地增加到設定電流值，該三級啟動臺階的參 數(shù)為第一級軟啟動時間T11 = IOmin,電流密度0 2A/dm2，保持時間T12 = IOmin ；第 二級軟啟動時間T21 = IOmin,電流密度2 3A/dm2，保持時間T22 = IOmin ；第三級軟啟 動時間:T31 = 20min,電流密度3 4A/dm2，保持時間T32 = 20min。一種感應同步器硬質氧化電源裝置，包括電源主回路及電源控制單元，其特征在 于電源主回路的結構為變壓器線圈的一端并聯(lián)連接第一可控硅的陰極、第二可控硅的 陽極，第一可控硅的陽極連接第一分流器，第二可控硅的陰極連接第二分流器，第一分流 器、第二分流器并聯(lián)連接至輸出正極杠，第一可控硅的陽極通過第一電阻、第一電容連接至 其陰極，第二可控硅的陰極通過第二電阻、第二電容連接至其陰極，變壓器線圈的另一端連 接輸出負極杠；電源控制單元由負電流輸出控制單元、正電流輸出控制單元、遠控臺構成， 負電流輸出控制單元包括第一數(shù)字板、第一模擬板，正電流輸出控制單元包括第二數(shù)字板、 第二模擬板，第一數(shù)字板、第二數(shù)字板均通過485串行通訊線連接遠控臺，第一數(shù)字板通過 數(shù)據(jù)傳輸線連接第一模擬板，第一模擬板的第一信號輸出口連接第一可控硅的控制級，第 一模擬板的第一信號輸入口連接第一可控硅的陽極，第一模擬板的第二信號輸入口連接第 一分流器的正極，第一模擬板的第二信號輸出口連接第一分流器的負極；第二數(shù)字板通過 數(shù)據(jù)傳輸線連接第二模擬板，第二模擬板的第一信號輸出口連接第一可控硅的控制級，第 二模擬板的第一信號輸入口連接第二可控硅的陽極，第二模擬板的第二信號輸入口連接第 二分流器的正極，第二模擬板的第二信號輸出口連接第二分流器的負極。而且，所述的第一數(shù)字板及第二數(shù)字板均以微處理器為核心的數(shù)字電路構成。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為1.本發(fā)明的硬質氧化工藝，采用在通入正相電流的同時加載反向電流，并按照優(yōu) 化的工藝參數(shù)進行三級啟動分階段增加到設定電流值，可以有效提高鋁-銅合金硬質氧 化膜層的厚度和質量，有效解決了原來存在的多個技術難題，硬質氧化膜厚度達到75 90 μ m,膜層厚度得到大幅提高；定子、轉子底板經(jīng)平磨測氧化膜厚度50 μ m以上，為后續(xù)加 工留出足夠的加工余量；定子、轉子底板刻線后，用250V兆歐表測量銅箔繞組與底板絕緣 達⑴，沒有氧化膜刻漏現(xiàn)象；感應同步器定子、轉子部件絕緣性能達到要求，用250V兆歐 表達到⑴；定子、轉子底板硬質氧化后，結構上不允許倒角的邊界及儲線槽等處沒有存在腐 蝕、燒傷痕跡。2.本發(fā)明的硬質氧化電源裝置通過負電流輸出控制單元、正電流輸出控制單元從 遠控臺獲得電源工作參數(shù)、啟動、復位和輸出調節(jié)命令等相關的信息，并按照遠控臺傳來的 參數(shù)和命令控制氧化電源的輸出，實現(xiàn)按照三級啟動臺階分階段地增加到設定電流值，具 有結構合理，易于控制的優(yōu)點。3.本發(fā)明的硬質氧化工藝及電源裝置有效解決鋁銅合金硬質氧化的難點，滿足感 應同步器氧化處理的特殊要求，產(chǎn)品的成活率由40%提高到95%以上，提高了產(chǎn)品的內在質量。


圖1為本發(fā)明的電源裝置的電路原理圖；圖2為本發(fā)明的電源裝置的主回路的電路原理圖；圖3為本發(fā)明的電源裝置的實際輸出波形示意圖；圖4本發(fā)明的電源裝置的實際輸出包絡線示意圖；圖5本發(fā)明的電流工藝曲線示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限 定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。一種感應同步器硬質氧化工藝，包括將工件置于電解液中，并在電解液中通入正 相電流的步驟，其特征在于在通入正相電流的同時加載反向電流，正半周輸出的正相電流 與負半周輸出的反向電流的電流值之比為10 1 8 1，正半周輸出的正相電流與負半 周輸出的反向電流均按照三級啟動臺階分階段地增加到設定電流值，該三級啟動臺階的參 數(shù)為第一級軟啟動時間T11 = IOmin,電流密度O 2A/dm2，保持時間T12 = IOmin ；第 二級軟啟動時間T21 = IOmin,電流密度2 3A/dm2，保持時間T22 = IOmin ；第三級軟啟 動時間:T31 = 20min,電流密度3 4A/dm2，保持時間T32 = 20min。一種感應同步器硬質氧化電源裝置，包括電源主回路及電源控制單元，其特征在 于電源主回路的結構為變壓器線圈的一端并聯(lián)連接第一可控硅的陰極、第二可控硅的 陽極，第一可控硅的陽極連接第一分流器，第二可控硅的陰極連接第二分流器，第一分流 器、第二分流器并聯(lián)連接至輸出正極杠，第一可控硅的陽極通過第一電阻、第一電容連接至 其陰極，第二可控硅的陰極通過第二電阻、第二電容連接至其陰極，變壓器線圈的另一端連 接輸出負極杠；電源控制單元由負電流輸出控制單元、正電流輸出控制單元、遠控臺構成， 負電流輸出控制單元包括第一數(shù)字板、第一模擬板，正電流輸出控制單元包括第二數(shù)字板、 第二模擬板，第一數(shù)字板、第二數(shù)字板均通過485串行通訊線連接遠控臺，第一數(shù)字板通過 數(shù)據(jù)傳輸線連接第一模擬板，第一模擬板的第一信號輸出口連接第一可控硅的控制級，第 一模擬板的第一信號輸入口連接第一可控硅的陽極，第一模擬板的第二信號輸入口連接第 一分流器的正極，第一模擬板的第二信號輸出口連接第一分流器的負極；第二數(shù)字板通過 數(shù)據(jù)傳輸線連接第二模擬板，第二模擬板的第一信號輸出口連接第一可控硅的控制級，第 二模擬板的第一信號輸入口連接第二可控硅的陽極，第二模擬板的第二信號輸入口連接第 二分流器的正極，第二模擬板的第二信號輸出口連接第二分流器的負極。第一數(shù)字板及第 二數(shù)字板均以微處理器為核心的數(shù)字電路構成。負電流輸出控制單元、正電流輸出控制單元從遠控臺獲得電源工作參數(shù)、啟動、復 位和輸出調節(jié)命令等相關的信息，并按照遠控臺傳來的參數(shù)和命令控制氧化電源的輸出。 電源裝置的實際輸出波形如圖3所示。電源的實際輸出包絡線波形如圖4所示。輸出電流 工藝曲線示意圖如圖5所示。下面以正電流輸出為例，介紹電源的工作原理。正電流輸出控制單元從485串行 口獲得遠控臺傳來的工作參數(shù)啟動命令后，開始按照參數(shù)設置輸出正電流控制的比較電 壓，該電壓與正電流回路中的分流器反饋回來的電壓相比較，輸出比較的結果電壓到控制回路。數(shù)字板根據(jù)結果電壓的大小控制第二可控硅達到控制輸出正電流大小的目的。負電流輸出控制單元只接收串行口上的數(shù)據(jù)，不應答；正電流控制子系統(tǒng)接收串 行口上的數(shù)據(jù)，完成接收后發(fā)送應答數(shù)據(jù)。氧化膜的生長過程是一個復雜的微觀電化學反應過程。氧化膜的生成是在生長和 溶解這對矛盾運動中發(fā)生和發(fā)展的，通電瞬間，由于氧和鋁有很大親和力，在鋁上迅速形成 一層致密無孔的阻擋層。由于氧化鋁比鋁原子體積大故發(fā)生膨脹，阻擋層變得凹凸不平，這 就造成了電流分布不均勻，凹處電阻較小而電流大，凸處則相反，凹處在電場作用下發(fā)生電 化學溶解，以及由硫酸的浸蝕作用產(chǎn)生化學溶解，凹處加深逐漸變成孔穴，繼而變成孔隙， 凸處則形成孔壁。鋁合金硬質氧化分為四個階段，各有其自身特點第I階段是阻擋層形成段，其厚 度達1000 1200A;第II階段為孔穴的生成；第III階段為多孔層形成和加厚，這時隨膜增 厚電阻增加，孔隙率減小，故電壓升高，這階段時間越長，生長速度與溶解速度達到平衡的 時間也越長，其厚度不斷增加；第IV階段電壓急劇上升，達到一定值時發(fā)生電火花擊穿。這 是由于電壓高，膜孔內析氧加速，且擴散困難，積累的氧氣又導致膜電阻增加，電壓劇增，孔 內熱量引起氣體放電產(chǎn)生火花。電火花擊穿導致氧化膜破壞。本發(fā)明的硬質氧化工藝采用在通入正相電流的同時加載反向電流，并按照優(yōu)化的 工藝參數(shù)進行三級啟動分階段增加到設定電流值，針對氧化過程中的四個形成階段采用不 同電流參數(shù)，從而可有效提高鋁-銅合金硬質氧化膜層的厚度和質量。
權利要求
1.一種感應同步器硬質氧化工藝，包括將工件置于電解液中，并在電解液中通入正相 電流的步驟，其特征在于在通入正相電流的同時加載反向電流，正半周輸出的正相電流與 負半周輸出的反向電流的電流值之比為10 1 8 1，正半周輸出的正相電流與負半周 輸出的反向電流均按照三級啟動臺階分階段地增加到設定電流值，該三級啟動臺階的參數(shù) 為第一級軟啟動時間T11 = IOmin,電流密度O 2A/dm2，保持時間T12 = IOmin ；第二 級軟啟動時間T21 = IOmin,電流密度2 3A/dm2，保持時間T22 = IOmin ；第三級軟啟動 時間:T31 = 20min,電流密度3 4A/dm2，保持時間T32 = 20min。
2.—種感應同步器硬質氧化電源裝置，包括電源主回路及電源控制單元，其特征在于 電源主回路的結構為變壓器線圈的一端并聯(lián)連接第一可控硅的陰極、第二可控硅的陽極， 第一可控硅的陽極連接第一分流器，第二可控硅的陰極連接第二分流器，第一分流器、第二 分流器并聯(lián)連接至輸出正極杠，第一可控硅的陽極通過第一電阻、第一電容連接至其陰極， 第二可控硅的陰極通過第二電阻、第二電容連接至其陰極，變壓器線圈的另一端連接輸出 負極杠；電源控制單元由負電流輸出控制單元、正電流輸出控制單元、遠控臺構成，負電流 輸出控制單元包括第一數(shù)字板、第一模擬板，正電流輸出控制單元包括第二數(shù)字板、第二模 擬板，第一數(shù)字板、第二數(shù)字板均通過485串行通訊線連接遠控臺，第一數(shù)字板通過數(shù)據(jù)傳 輸線連接第一模擬板，第一模擬板的第一信號輸出口連接第一可控硅的控制級，第一模擬 板的第一信號輸入口連接第一可控硅的陽極，第一模擬板的第二信號輸入口連接第一分流 器的正極，第一模擬板的第二信號輸出口連接第一分流器的負極；第二數(shù)字板通過數(shù)據(jù)傳 輸線連接第二模擬板，第二模擬板的第一信號輸出口連接第一可控硅的控制級，第二模擬 板的第一信號輸入口連接第二可控硅的陽極，第二模擬板的第二信號輸入口連接第二分流 器的正極，第二模擬板的第二信號輸出口連接第二分流器的負極。
3.根據(jù)權利要求2所述的感應同步器硬質氧化電源裝置，其特征在于所述的第一數(shù) 字板及第二數(shù)字板均以微處理器為核心的數(shù)字電路構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種感應同步器硬質氧化工藝，包括將工件置于電解液中，并在電解液中通入正相電流的步驟，其在通入正相電流的同時加載反向電流，正半周輸出的正相電流與負半周輸出的反向電流均按照三級啟動臺階分階段地增加到設定電流值。本發(fā)明的硬質氧化工藝可以有效提高鋁-銅合金硬質氧化膜層的厚度和質量。本發(fā)明還涉及一種感應同步器硬質氧化電源裝置，包括電源主回路及電源控制單元，通過負電流輸出控制單元、正電流輸出控制單元從遠控臺獲得電源工作參數(shù)、啟動、復位和輸出調節(jié)命令等相關的信息，并按照遠控臺傳來的參數(shù)和命令控制氧化電源的輸出，實現(xiàn)按照三級啟動臺階分階段地增加到設定電流值，具有結構合理，易于控制的優(yōu)點。
文檔編號C25D11/02GK102061501SQ20101061751
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者劉立, 戚勇剛, 滿蘭瑞, 鄒曉海, 金曉潔, 馬明山 申請人:中國船舶重工集團公司第七○七研究所