自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置及方法，其中裝置包括自動跟蹤保護電位電路和電子輸出電路；該自動跟蹤保護電位電路的參比電極的一端通過吸潮導(dǎo)電膠與被保護金屬的表面相連，另一端與金屬表面之間連接一采樣電阻，該采樣電阻兩端連接有電壓比較器；所述電子輸出電路的電子輸出模塊的受控端與電壓比較器的輸出端子連接，該電子輸出模塊的負極輸出端與被保護金屬的表面相連，正極輸出端根據(jù)受控端獲取的電壓比較器的輸出值，輸出正脈沖，該正極輸出端與一耦合陽極極板相連，該耦合陽極極板通過一電介質(zhì)與金屬表面相連。本發(fā)明可自動跟蹤保護電位，并精確控制電極系統(tǒng)的電極電位，從而有效保護車身金屬不被腐蝕。
【專利說明】自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車身金屬表面防腐蝕領(lǐng)域，尤其涉及一種自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置及方法。
[0002]_
【背景技術(shù)】
[0003]金屬表面暴露在大氣中,在金屬表面就會形成一層水膜。在干燥的大氣中，其水膜的厚度在IOnm以下，這時金屬表面被腐蝕的速度很低。在潮濕的大氣中，其水膜的厚度在幾微米至幾百微米之間，已經(jīng)能形成連續(xù)的電解液，金屬在這種液膜下發(fā)生的電化學(xué)防腐與金屬完全浸泡條件下的電化學(xué)腐蝕，其本性是相同的。金屬在大氣中被腐蝕通常是指在潮濕的大氣條件下的腐蝕。
[0004]目前防止金屬表面在大氣中被腐蝕的方法主要有二類，一類是電容耦合法，另一類是外加微弱電流法。這二類方法都是為被保護的金屬表面提供電子，使得金屬原子比沒有被保護時容易獲得電子，并且不容易失去電子，從而使被保護的金屬表面不會因為潮濕、污染、溫度變化等因素而失去電子一即被氧化腐蝕。但現(xiàn)有技術(shù)中對提供多少電子，被保護的金屬才不被腐蝕并沒有提出方法。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的 技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中無法確定需要提供多少電子才能使車身金屬表面不被腐蝕的缺陷，提供一種自動跟蹤被保護金屬的保護電位的方法，為電子輸出電路提供輸出電子的基準(zhǔn)的自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置及方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
提供一種自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置，包括自動跟蹤保護電位電路和電子輸出電路；
該自動跟蹤保護電 位電路包括參比電極，該參比電極為金屬化合物，該參比電壓的一端通過吸潮導(dǎo)電膠與被保護金屬的表面相連，該參比電極的另一端與金屬表面之間連接一采樣電阻，該采樣電阻兩端連接有電壓比較器；
所述電子輸出電路包括電子輸出模塊，該電子輸出模塊的受控端與電壓比較器的輸出端子連接，該電子輸出模塊的負極輸出端與被保護金屬的表面相連，該電子輸出模塊的正極輸出端根據(jù)受控端獲取的電壓比較器的輸出值，輸出正脈沖，該正極輸出端與一I禹合陽極極板相連，該耦合陽極極板通過一電介質(zhì)與金屬表面相連。
[0008]本發(fā)明所述的裝置中，該電子輸出模塊的正極輸出端輸出的正脈沖的頻率為10kHz-20kHz，脈寬為10--s-50--s，脈沖的幅度受控于受控端獲取的電壓比較器的輸出值。
[0009]本發(fā)明所述的裝置中，所述電子輸出模塊包括脈寬調(diào)制電路、預(yù)備升壓電源和升壓電路；
脈寬調(diào)制電路與電壓比較器的輸出端連接，產(chǎn)生二路脈寬調(diào)制信號，其中一路輸出脈沖與預(yù)備升壓電源相連；另一路輸出脈沖通過一絕緣柵型場效應(yīng)管與升壓電路中的變壓器初級線圈下端連接；
預(yù)備升壓電源根據(jù)輸出脈沖的脈寬輸出相應(yīng)大小的低壓直流信號，其輸出端與升壓電路中的變壓器初級線圈上端連接；
升壓電路將預(yù)備升壓電源送來的低壓直流信號經(jīng)由另一路輸出脈沖斬波調(diào)制并放大，并將經(jīng)調(diào)制和放大后的脈沖信號輸出給耦合陽極極板。
[0010]本發(fā)明所述的裝置中，所述脈寬調(diào)制電路包括至少一個A/D輸入端子和兩個PWM控制器。
[0011 ] 本發(fā)明所述的裝置中，所述升壓電路至少包括一個高壓脈沖電壓器。
[0012]本發(fā)明所述的裝置中，所述吸潮導(dǎo)電膠中各成分的重量比為:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
[0013]本發(fā)明所述的裝置中，所述參比電極為鋅或鋁或鎂的化合物，其電位為-0.85V。
[0014]本發(fā)明還提供了一種自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的方法，包括以下步驟:
由金屬化合物制造的參比電極通過吸潮導(dǎo)電材料與被保護金屬的表面連接，通過采樣電阻使參比電極與被保護金屬之間形成閉合回路；
將耦合陽極極板通過電介質(zhì)與被保護金屬的表面連接，在耦合陽極極板和被保護金屬的表面之間連接有電子輸出電路；` 獲取被保護金屬表面與參比電極的電勢位；
對被保護金屬實施陰極極化，若該電位差不為零，則電子輸出電路根據(jù)該電位差調(diào)節(jié)率禹合陽極極板與被保護金屬表面之間的電壓，對被保護金屬表面輸出電子，若電位差為零，保持耦合陽極極板與被保護金屬表面之間的電壓，則保持對被保護金屬表面輸出電子的數(shù)量，使被保護金屬的極化電位與參比電極的電位相同。
[0015]本發(fā)明所述的方法中，所述吸潮導(dǎo)電材料為吸潮導(dǎo)電膠，該吸潮導(dǎo)電膠中各成分的重量比為:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
[0016]本發(fā)明所述的方法中，所述參比電極為鋅或鋁或鎂的化合物，其電位為-0.85V。
[0017]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明通過自動跟蹤保護電位電路中的采樣電阻兩端的電位差來控制電子輸出電路中輸出電子的量，若該電位差不為零，則電子輸出電路根據(jù)該電位差調(diào)節(jié)耦合陽極極板與被保護金屬表面之間的電壓，對被保護金屬表面輸出電子，若電位差為零，則保持耦合陽極極板與被保護金屬表面之間的電壓即保持對被保護金屬表面輸出電子的數(shù)量，使被保護金屬的極化電位與參比電極的電位相同，從而抑制車身金屬表面的腐蝕。
[0018]_
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實施例自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例中電子輸出電路包括電子輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕方法的流程圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明實施例的自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置，如圖1所示，包括自動跟蹤保護電位電路9和電子輸出電路16 ；
該自動跟蹤保護電位電路包括參比電極3，該參比電極的一端通過吸潮導(dǎo)電膠2與被保護金屬I的表面相連，該參比電極的另一端與金屬表面之間連接一采樣電阻8，該采樣電阻兩端連接有電壓比較器6。本發(fā)明實施例中，以活潑金屬為材料的參比電極3可選擇由鋅或鋁或鎂的化合物制造，使其電位為-0.85V (CSE)。
[0023]所述電子輸出電路包括電子輸出模塊7,該電子輸出模塊的受控端12與電壓比較器的輸出端子15連接,該電子輸出模塊的負極輸出端14與被保護金屬的表面相連,該電子輸出模塊的正極輸 出端13根據(jù)受控端獲取的電壓比較器的輸出值，輸出正脈沖，該正極輸出端與一稱合陽極極板5相連,該稱合陽極極板通過一電介質(zhì)4與金屬表面相連。
[0024]電子輸出電路16中的電子輸出模塊7的正極輸出端13輸出正脈沖,該脈沖具有以下特征:頻率恒定，但可以設(shè)定，優(yōu)選方案為10kHz-20kHz ;脈沖寬度恒定，但可以設(shè)定，優(yōu)選方案為10--s-50--s ;脈沖的幅度受控于受控端12獲取的電壓比較器6的輸出端子15的輸出值。
[0025]電子輸出模塊的負極輸出端14與被保護金屬I表面相連。電子輸出模塊7的正極輸出端13與耦合陽極極板5相連，耦合陽極極板5通過電介質(zhì)4與被保護金屬I表面相連，使耦合陽極極板5、電介質(zhì)4及耦合陽極極板5對應(yīng)的被保護金屬I表面形成電容器。
[0026]本發(fā)明的一個實施例中，該電子輸出模塊的正極輸出端13輸出的正脈沖的頻率為10kHz-20kHz，脈寬為10--s-50--s，脈沖的幅度受控于受控端獲取的電壓比較器的輸出值。
[0027]當(dāng)耦合陽極極板5通有上述的正脈沖后，在脈沖寬度時間內(nèi)，在耦合陽極極板5的內(nèi)表面有正電荷Q=CXV,其中C為該電容的電容值，V為該脈沖的幅值；同時，在耦合陽極極板5對應(yīng)的被保護金屬I表面將有電量為Q的電子，該電子由電子輸出模塊的負極輸出端14輸出，并可知該電子的電荷量與該正脈沖的幅值V成正比。由于該脈沖波的頻率為10kHz-20kHz，則電子以這個頻率在電子輸出模塊的負極輸出端14與耦合陽極極板5對應(yīng)的被保護金屬I表面來回運動，又根據(jù)交流電的趨膚效應(yīng)可知，大部分電子在I表面向內(nèi)側(cè)的0.2mm厚度內(nèi)運動，對被保護金屬I表面層進行陰極極化。
[0028]如圖2所示，所述電子輸出模塊包括脈寬調(diào)制電路17、預(yù)備升壓電源18和升壓電路19 ；
脈寬調(diào)制電路17與電壓比較器的輸出端連接，產(chǎn)生二路脈寬調(diào)制信號，其中一路輸出脈沖20與預(yù)備升壓電源18相連；另一路輸出脈沖21通過一絕緣柵型場效應(yīng)管與升壓電路中的變壓器初級線圈下端連接；
預(yù)備升壓電源18根據(jù)輸出脈沖20的脈寬輸出相應(yīng)大小的低壓直流信號，其輸出端與升壓電路19中的變壓器初級線圈上端連接；
升壓電路19將預(yù)備升壓電源18送來的低壓直流信號經(jīng)由另一路輸出脈沖21斬波調(diào)制并放大，并將經(jīng)調(diào)制和放大后的脈沖信號輸出給耦合陽極極板5。本發(fā)明的一個實施例中，所述升壓電路19至少包括一個高壓脈沖電壓器。
[0029]其中，所述脈寬調(diào)制電路17包括至少一個A/D輸入端子和兩個PWM控制器。
[0030]吸潮導(dǎo)電膠2可選擇由石墨、硅及聚乙烯制造而成，因硅具有強烈的吸濕性，周圍的大氣越潮濕、硅吸附的水分越多。優(yōu)選方案為吸潮導(dǎo)電膠2中各成分的重量比為:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
[0031]在潮濕大氣條件下，金屬表面與水膜溶液的內(nèi)電位不同，即金屬相與溶液相之間存在電位差，這種電位差被稱為電極系統(tǒng)的電極電位。以活潑金屬為材料的參比電極3、吸潮導(dǎo)電膠2、被保護金屬I表面與采樣電阻8形成閉合電回路，形成原電池。其中，參比電極3為原電池的陽極，被保護金屬I為原電池的陰極，吸潮導(dǎo)電膠2中硅吸附的水分為電解液。被保護金屬I表面的電極電位隨其周圍的潮濕度、污染、溫度等因素而變化，這樣參比電極3與被保護金屬I表面的電位差也隨這些因素變化，原電池回路中的電流也隨這些因素變化，則采樣電阻8兩端的電壓差也隨這些因素變化，最終，電壓比較器6的輸出信號大小也隨這些因素變化。也即是，電壓比較器6的輸出信號大小反應(yīng)了參比電極3與被保護金屬I表面的電位差大小。當(dāng)參比電極3與被保護金屬I表面的電位差為零，則電壓比較器6的輸出信號大小也為零；同理，電壓比較器6的輸出信號為零，表明參比電極3與被保護金屬I表面的電位相等。
[0032]利用電壓比較器6的輸出信號控制電子輸出電路16輸出電子，對被保護金屬I實施陰極極化，使被保護金屬I的極化電位達到與參比電極3相同的電位。這時，電壓比較器6的輸出信號為零，電子輸出電路16保持輸出電子的水平。即達到被保護金屬I表面不被腐蝕的效果。若被保護金屬I表面的周圍潮濕度、污染、溫度等因素又變化，即被保護金屬I表面的電極電位變化了，則電壓比較器6的輸出端子15輸出不為零，電子輸出電路16將根據(jù)輸出端子15的輸出值調(diào)整輸出電子的數(shù)量，重新使參比電極3的電極電位與被保護金屬I表面的極化電位相等。
[0033]本發(fā)明實施例的自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的方法，基于上述裝置，如圖3所示， 主要包括以下步驟:
S301、將參比電極3通過吸潮導(dǎo)電材料與被保護金屬I的表面連接，通過采樣電阻8使參比電極3與被保護金屬I之間形成閉合回路，即如圖1所示，通過參比電極3、吸潮導(dǎo)電膠2、金屬表面I和采樣電阻8形成閉合電回路，形成原電池，其中參比電極3為原電池的陽極，金屬表面I為原電池的陰極，吸潮導(dǎo)電膠2中吸附的水分為電解液；其中參比電極3為金屬化合物，可選擇鋅或鋁或鎂的化合物，其電位為-0.85V。
[0034]S302、耦合陽極極板5通過電介質(zhì)4與被保護金屬I的表面連接，在耦合陽極極板和被保護金屬的表面之間連接電子輸出電路，使耦合陽極極板5、電介質(zhì)4及被保護金屬I的表面形成電容器；5303、將采樣電阻8兩端的電壓分別送到電壓比較器6的同相端10與反向端11，通過電壓比較器6的輸出端子15輸出一個電壓信號。該電壓信號即為閉合回路中被保護金屬I表面與參比電極3的電位差，獲取該電位差；
5304、判斷被保護金屬I表面與參比電極3之間的電位差是否為零；
5305、若被保護金屬I表面與參比電極3的電位差不為零，則電子輸出電路16根據(jù)該電位差調(diào)節(jié)耦合陽極極板5與被保護金屬I表面之間的電壓，對被保護金屬I表面輸出電子；對被保護金屬實施陰極極化，使被保護金屬I的極化電位達到與參比電極3相同的電位。
[0035]S306、若被保護金屬I表面與參比電極3的電勢差為零，保持耦合陽極極板5與被保護金屬I表面之間的電壓，則保持對被保護金屬I表面輸出電子的數(shù)量，使被保護金屬I的極化電位與參比電極3的電位相同。
[0036]根據(jù)電化學(xué)防腐蝕原理，低碳鋼或鐵在相對銅/硫酸銅參比電極下的電極電位小于-0.85V時，這時的鋼或鐵幾乎不被腐蝕，該電位被稱為該金屬的保護電位。車身金屬表面的電位小于-0.85V (CSE),即是電子輸出電路提供輸出電子的基準(zhǔn)。為此,本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，在對被保護金屬實施陰極極化時，參比電極的電位略低于或等于-0.85V(CSE)。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附`權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的裝置，其特征在于，包括自動跟蹤保護電位電路(9)和電子輸出電路(16); 該自動跟蹤保護電位電路包括參比電極(3),該參比電極為金屬化合物；該參比電極的一端通過吸潮導(dǎo)電膠(2)與被保護金屬(I)的表面相連，該參比電極的另一端與金屬表面之間連接一采樣電阻(8 )，該采樣電阻兩端連接有電壓比較器(6 ); 所述電子輸出電路包括電子輸出模塊(7),該電子輸出模塊的受控端(12)與電壓比較器的輸出端子(15)連接,該電子輸出模塊的負極輸出端(14)與被保護金屬的表面相連,該電子輸出模塊的正極輸出端(13)根據(jù)受控端獲取的電壓比較器的輸出值，輸出正脈沖，該正極輸出端與一稱合陽極極板(5)相連，該稱合陽極極板通過一電介質(zhì)(4)與金屬表面相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該電子輸出模塊的正極輸出端(13)輸出的正脈沖的頻率為10kHz-20kHz，脈寬為10--s-50--s，脈沖的幅度受控于受控端獲取的電壓比較器的輸出值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述電子輸出模塊包括脈寬調(diào)制電路(17)、預(yù)備升壓電源(18)和升壓電路(19)； 脈寬調(diào)制電路(17)與電壓比較器的輸出端連接，產(chǎn)生二路脈寬調(diào)制信號，其中一路輸出脈沖(20)與預(yù)備升壓電源(18)相連；另一路輸出脈沖(21)通過一絕緣柵型場效應(yīng)管與升壓電路中的變壓器初級線圈下端連接； 預(yù)備升壓電源(18)根據(jù)輸出脈沖(20)的脈寬輸出相應(yīng)大小的低壓直流信號，其輸出端與升壓電路(19)中的變壓器初級線圈上端連接； 升壓電路(19)將預(yù)備升壓電源(18)送來的低壓直流信號經(jīng)由另一路輸出脈沖(21)斬波調(diào)制并放大，并將經(jīng)調(diào)制和放大后的脈沖信號輸出給耦合陽極極板(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述脈寬調(diào)制電路(17)包括至少一個A/D輸入端子和兩個PWM控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述升壓電路(19)至少包括一個高壓脈沖電壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述吸潮導(dǎo)電膠(2)中各成分的重量比為:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述參比電極為鋅或鋁或鎂的化合物，其電位為-0.85V。
8.一種自動跟蹤保護電位的抑制車身金屬表面腐蝕的方法，其特征在于，包括以下步驟: 由金屬化合物 制造的參比電極通過吸潮導(dǎo)電材料與被保護金屬的表面連接，通過采樣電阻使參比電極與被保護金屬之間形成閉合回路； 耦合陽極極板通過電介質(zhì)與被保護金屬的表面連接，在耦合陽極極板和被保護金屬的表面之間連接電子輸出電路； 獲取被保護金屬表面與參比電極的電位差； 對被保護金屬實施陰極極化，若該電位差不為零，則電子輸出電路根據(jù)該電位差調(diào)節(jié)率禹合陽極極板與被保護金屬表面之間的電壓，對被保護金屬表面輸出電子；若電位差為零，保持耦合陽極極板與被保護金屬表面之間的電壓，則保持對被保護金屬表面輸出電子的數(shù)量，使被保護金屬的極化電位與參比電極的電位相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述吸潮導(dǎo)電材料為吸潮導(dǎo)電膠，該吸潮導(dǎo)電膠中各成分的重量比為:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述參比電極為鋅或鋁或鎂的化合物，其 電位為-0.85V。
【文檔編號】C23F13/20GK103834950SQ201410088046
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】盧曦, 江建亞, 盧崢 申請人:武漢歐眾科技發(fā)展有限公司