随着镁合金用量的不断增长,提高其表面性能的要求日益迫切,微弧氧化工艺作为一种极具潜力的表面处理方法被广泛关注。然而,微弧氧化过程受多种因素影响且涉及材料学、电弧物理、电化学、电力电子和控制系统等多个领域和学科,因此,许多问题至今尚未有明确的结论。本文以镁合金轮毂的微弧氧化工艺为主要研究目的,以微弧氧化过程放电现象、负载波形及氧化膜层形貌为研究对象,通过理论分析和实验验证,提出微区电弧放电机理和模型,明确了微弧氧化对电源的要求,并据此研制了面向工业生产的大功率微弧氧化电源。利用该电源完成了镁合金轮毂微弧氧化的过程控制,实现了自动控制、提高了效率和质量,为工业生产提供了指导意义。论文工作主要包括以下内容:设计的面向工业生产的大功率微弧氧化脉冲电源,其主电路通过IGBT并联和保护等措施,解决了输出电流的冲击问题,使功率电子器件可靠运行。以16位高性能单片机80C196KB为核心,研制了电源控制系统硬件电路,并以输出脉冲波形和伏安特性控制为关键,完成了控制算法和系统软件的开发。以单片机AT89C52为核心研制了过程控制系统,设计了人性化的人机界面,使设备的易用性、适应性和操作性能得以保证。配合所设计的通讯协议,两个单片机系统之间经由串行异步通讯交换数据,并可通过RS-232C通讯接口与上位机联接,为今后实现微弧氧化加工中心提供支持。研制的设备经测试达到了预期技术目标,并初步通过了应用考核。利用研制的电源,在大量实验和理论分析的基础上,根据不同时期微弧氧化的工艺特点,提出了四阶段控制方案,在每个阶段内,按照预置参数分别控制电流或电压、脉冲频率、占空比、脉冲输出形式、工作时间等微弧氧化相关参数。试验结果表明,所设计的过程控制方案工艺重复性好、膜层质量稳定可靠、成膜效率高、电源能量利用率高。研究发现电源加载方式和参数对微弧氧化过程影响显著。可选择电压增量和恒定电流两种方式加载,并在大量实验的基础上制定了过程控制的参数选择范围,具有一定的生产指导意义。