自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置及方法，其中装置包括自动跟踪保护电位电路和电子输出电路；该自动跟踪保护电位电路的参比电极的一端通过吸潮导电胶与被保护金属的表面相连，另一端与金属表面之间连接一采样电阻，该采样电阻两端连接有电压比较器；所述电子输出电路的电子输出模块的受控端与电压比较器的输出端子连接，该电子输出模块的负极输出端与被保护金属的表面相连，正极输出端根据受控端获取的电压比较器的输出值，输出正脉冲，该正极输出端与一耦合阳极极板相连，该耦合阳极极板通过一电介质与金属表面相连。本发明可自动跟踪保护电位，并精确控制电极系统的电极电位，从而有效保护车身金属不被腐蚀。
【专利说明】自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车身金属表面防腐蚀领域，尤其涉及一种自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置及方法。
[0002]_
【背景技术】
[0003]金属表面暴露在大气中,在金属表面就会形成一层水膜。在干燥的大气中，其水膜的厚度在IOnm以下，这时金属表面被腐蚀的速度很低。在潮湿的大气中，其水膜的厚度在几微米至几百微米之间，已经能形成连续的电解液，金属在这种液膜下发生的电化学防腐与金属完全浸泡条件下的电化学腐蚀，其本性是相同的。金属在大气中被腐蚀通常是指在潮湿的大气条件下的腐蚀。
[0004]目前防止金属表面在大气中被腐蚀的方法主要有二类，一类是电容耦合法，另一类是外加微弱电流法。这二类方法都是为被保护的金属表面提供电子，使得金属原子比没有被保护时容易获得电子，并且不容易失去电子，从而使被保护的金属表面不会因为潮湿、污染、温度变化等因素而失去电子一即被氧化腐蚀。但现有技术中对提供多少电子，被保护的金属才不被腐蚀并没有提出方法。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明要解决的 技术问题在于针对现有技术中无法确定需要提供多少电子才能使车身金属表面不被腐蚀的缺陷，提供一种自动跟踪被保护金属的保护电位的方法，为电子输出电路提供输出电子的基准的自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置及方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
提供一种自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置，包括自动跟踪保护电位电路和电子输出电路；
该自动跟踪保护电 位电路包括参比电极，该参比电极为金属化合物，该参比电压的一端通过吸潮导电胶与被保护金属的表面相连，该参比电极的另一端与金属表面之间连接一采样电阻，该采样电阻两端连接有电压比较器；
所述电子输出电路包括电子输出模块，该电子输出模块的受控端与电压比较器的输出端子连接，该电子输出模块的负极输出端与被保护金属的表面相连，该电子输出模块的正极输出端根据受控端获取的电压比较器的输出值，输出正脉冲，该正极输出端与一I禹合阳极极板相连，该耦合阳极极板通过一电介质与金属表面相连。
[0008]本发明所述的装置中，该电子输出模块的正极输出端输出的正脉冲的频率为10kHz-20kHz，脉宽为10--s-50--s，脉冲的幅度受控于受控端获取的电压比较器的输出值。
[0009]本发明所述的装置中，所述电子输出模块包括脉宽调制电路、预备升压电源和升压电路；
脉宽调制电路与电压比较器的输出端连接，产生二路脉宽调制信号，其中一路输出脉冲与预备升压电源相连；另一路输出脉冲通过一绝缘栅型场效应管与升压电路中的变压器初级线圈下端连接；
预备升压电源根据输出脉冲的脉宽输出相应大小的低压直流信号，其输出端与升压电路中的变压器初级线圈上端连接；
升压电路将预备升压电源送来的低压直流信号经由另一路输出脉冲斩波调制并放大，并将经调制和放大后的脉冲信号输出给耦合阳极极板。
[0010]本发明所述的装置中，所述脉宽调制电路包括至少一个A/D输入端子和两个PWM控制器。
[0011 ] 本发明所述的装置中，所述升压电路至少包括一个高压脉冲电压器。
[0012]本发明所述的装置中，所述吸潮导电胶中各成分的重量比为:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
[0013]本发明所述的装置中，所述参比电极为锌或铝或镁的化合物，其电位为-0.85V。
[0014]本发明还提供了一种自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的方法，包括以下步骤:
由金属化合物制造的参比电极通过吸潮导电材料与被保护金属的表面连接，通过采样电阻使参比电极与被保护金属之间形成闭合回路；
将耦合阳极极板通过电介质与被保护金属的表面连接，在耦合阳极极板和被保护金属的表面之间连接有电子输出电路；` 获取被保护金属表面与参比电极的电势位；
对被保护金属实施阴极极化，若该电位差不为零，则电子输出电路根据该电位差调节率禹合阳极极板与被保护金属表面之间的电压，对被保护金属表面输出电子，若电位差为零，保持耦合阳极极板与被保护金属表面之间的电压，则保持对被保护金属表面输出电子的数量，使被保护金属的极化电位与参比电极的电位相同。
[0015]本发明所述的方法中，所述吸潮导电材料为吸潮导电胶，该吸潮导电胶中各成分的重量比为:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
[0016]本发明所述的方法中，所述参比电极为锌或铝或镁的化合物，其电位为-0.85V。
[0017]本发明产生的有益效果是:本发明通过自动跟踪保护电位电路中的采样电阻两端的电位差来控制电子输出电路中输出电子的量，若该电位差不为零，则电子输出电路根据该电位差调节耦合阳极极板与被保护金属表面之间的电压，对被保护金属表面输出电子，若电位差为零，则保持耦合阳极极板与被保护金属表面之间的电压即保持对被保护金属表面输出电子的数量，使被保护金属的极化电位与参比电极的电位相同，从而抑制车身金属表面的腐蚀。
[0018]_
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明实施例自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中电子输出电路包括电子输出模块的结构示意图；
图3是本发明实施例自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀方法的流程图。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]本发明实施例的自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置，如图1所示，包括自动跟踪保护电位电路9和电子输出电路16 ；
该自动跟踪保护电位电路包括参比电极3，该参比电极的一端通过吸潮导电胶2与被保护金属I的表面相连，该参比电极的另一端与金属表面之间连接一采样电阻8，该采样电阻两端连接有电压比较器6。本发明实施例中，以活泼金属为材料的参比电极3可选择由锌或铝或镁的化合物制造，使其电位为-0.85V (CSE)。
[0023]所述电子输出电路包括电子输出模块7,该电子输出模块的受控端12与电压比较器的输出端子15连接,该电子输出模块的负极输出端14与被保护金属的表面相连,该电子输出模块的正极输 出端13根据受控端获取的电压比较器的输出值，输出正脉冲，该正极输出端与一稱合阳极极板5相连,该稱合阳极极板通过一电介质4与金属表面相连。
[0024]电子输出电路16中的电子输出模块7的正极输出端13输出正脉冲,该脉冲具有以下特征:频率恒定，但可以设定，优选方案为10kHz-20kHz ;脉冲宽度恒定，但可以设定，优选方案为10--s-50--s ;脉冲的幅度受控于受控端12获取的电压比较器6的输出端子15的输出值。
[0025]电子输出模块的负极输出端14与被保护金属I表面相连。电子输出模块7的正极输出端13与耦合阳极极板5相连，耦合阳极极板5通过电介质4与被保护金属I表面相连，使耦合阳极极板5、电介质4及耦合阳极极板5对应的被保护金属I表面形成电容器。
[0026]本发明的一个实施例中，该电子输出模块的正极输出端13输出的正脉冲的频率为10kHz-20kHz，脉宽为10--s-50--s，脉冲的幅度受控于受控端获取的电压比较器的输出值。
[0027]当耦合阳极极板5通有上述的正脉冲后，在脉冲宽度时间内，在耦合阳极极板5的内表面有正电荷Q=CXV,其中C为该电容的电容值，V为该脉冲的幅值；同时，在耦合阳极极板5对应的被保护金属I表面将有电量为Q的电子，该电子由电子输出模块的负极输出端14输出，并可知该电子的电荷量与该正脉冲的幅值V成正比。由于该脉冲波的频率为10kHz-20kHz，则电子以这个频率在电子输出模块的负极输出端14与耦合阳极极板5对应的被保护金属I表面来回运动，又根据交流电的趋肤效应可知，大部分电子在I表面向内侧的0.2mm厚度内运动，对被保护金属I表面层进行阴极极化。
[0028]如图2所示，所述电子输出模块包括脉宽调制电路17、预备升压电源18和升压电路19 ；
脉宽调制电路17与电压比较器的输出端连接，产生二路脉宽调制信号，其中一路输出脉冲20与预备升压电源18相连；另一路输出脉冲21通过一绝缘栅型场效应管与升压电路中的变压器初级线圈下端连接；
预备升压电源18根据输出脉冲20的脉宽输出相应大小的低压直流信号，其输出端与升压电路19中的变压器初级线圈上端连接；
升压电路19将预备升压电源18送来的低压直流信号经由另一路输出脉冲21斩波调制并放大，并将经调制和放大后的脉冲信号输出给耦合阳极极板5。本发明的一个实施例中，所述升压电路19至少包括一个高压脉冲电压器。
[0029]其中，所述脉宽调制电路17包括至少一个A/D输入端子和两个PWM控制器。
[0030]吸潮导电胶2可选择由石墨、硅及聚乙烯制造而成，因硅具有强烈的吸湿性，周围的大气越潮湿、硅吸附的水分越多。优选方案为吸潮导电胶2中各成分的重量比为:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
[0031]在潮湿大气条件下，金属表面与水膜溶液的内电位不同，即金属相与溶液相之间存在电位差，这种电位差被称为电极系统的电极电位。以活泼金属为材料的参比电极3、吸潮导电胶2、被保护金属I表面与采样电阻8形成闭合电回路，形成原电池。其中，参比电极3为原电池的阳极，被保护金属I为原电池的阴极，吸潮导电胶2中硅吸附的水分为电解液。被保护金属I表面的电极电位随其周围的潮湿度、污染、温度等因素而变化，这样参比电极3与被保护金属I表面的电位差也随这些因素变化，原电池回路中的电流也随这些因素变化，则采样电阻8两端的电压差也随这些因素变化，最终，电压比较器6的输出信号大小也随这些因素变化。也即是，电压比较器6的输出信号大小反应了参比电极3与被保护金属I表面的电位差大小。当参比电极3与被保护金属I表面的电位差为零，则电压比较器6的输出信号大小也为零；同理，电压比较器6的输出信号为零，表明参比电极3与被保护金属I表面的电位相等。
[0032]利用电压比较器6的输出信号控制电子输出电路16输出电子，对被保护金属I实施阴极极化，使被保护金属I的极化电位达到与参比电极3相同的电位。这时，电压比较器6的输出信号为零，电子输出电路16保持输出电子的水平。即达到被保护金属I表面不被腐蚀的效果。若被保护金属I表面的周围潮湿度、污染、温度等因素又变化，即被保护金属I表面的电极电位变化了，则电压比较器6的输出端子15输出不为零，电子输出电路16将根据输出端子15的输出值调整输出电子的数量，重新使参比电极3的电极电位与被保护金属I表面的极化电位相等。
[0033]本发明实施例的自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的方法，基于上述装置，如图3所示， 主要包括以下步骤:
S301、将参比电极3通过吸潮导电材料与被保护金属I的表面连接，通过采样电阻8使参比电极3与被保护金属I之间形成闭合回路，即如图1所示，通过参比电极3、吸潮导电胶2、金属表面I和采样电阻8形成闭合电回路，形成原电池，其中参比电极3为原电池的阳极，金属表面I为原电池的阴极，吸潮导电胶2中吸附的水分为电解液；其中参比电极3为金属化合物，可选择锌或铝或镁的化合物，其电位为-0.85V。
[0034]S302、耦合阳极极板5通过电介质4与被保护金属I的表面连接，在耦合阳极极板和被保护金属的表面之间连接电子输出电路，使耦合阳极极板5、电介质4及被保护金属I的表面形成电容器；5303、将采样电阻8两端的电压分别送到电压比较器6的同相端10与反向端11，通过电压比较器6的输出端子15输出一个电压信号。该电压信号即为闭合回路中被保护金属I表面与参比电极3的电位差，获取该电位差；
5304、判断被保护金属I表面与参比电极3之间的电位差是否为零；
5305、若被保护金属I表面与参比电极3的电位差不为零，则电子输出电路16根据该电位差调节耦合阳极极板5与被保护金属I表面之间的电压，对被保护金属I表面输出电子；对被保护金属实施阴极极化，使被保护金属I的极化电位达到与参比电极3相同的电位。
[0035]S306、若被保护金属I表面与参比电极3的电势差为零，保持耦合阳极极板5与被保护金属I表面之间的电压，则保持对被保护金属I表面输出电子的数量，使被保护金属I的极化电位与参比电极3的电位相同。
[0036]根据电化学防腐蚀原理，低碳钢或铁在相对铜/硫酸铜参比电极下的电极电位小于-0.85V时，这时的钢或铁几乎不被腐蚀，该电位被称为该金属的保护电位。车身金属表面的电位小于-0.85V (CSE),即是电子输出电路提供输出电子的基准。为此,本发明的一个优选实施例中，在对被保护金属实施阴极极化时，参比电极的电位略低于或等于-0.85V(CSE)。
[0037]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附`权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的装置，其特征在于，包括自动跟踪保护电位电路(9)和电子输出电路(16); 该自动跟踪保护电位电路包括参比电极(3),该参比电极为金属化合物；该参比电极的一端通过吸潮导电胶(2)与被保护金属(I)的表面相连，该参比电极的另一端与金属表面之间连接一采样电阻(8 )，该采样电阻两端连接有电压比较器(6 ); 所述电子输出电路包括电子输出模块(7),该电子输出模块的受控端(12)与电压比较器的输出端子(15)连接,该电子输出模块的负极输出端(14)与被保护金属的表面相连,该电子输出模块的正极输出端(13)根据受控端获取的电压比较器的输出值，输出正脉冲，该正极输出端与一稱合阳极极板(5)相连，该稱合阳极极板通过一电介质(4)与金属表面相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该电子输出模块的正极输出端(13)输出的正脉冲的频率为10kHz-20kHz，脉宽为10--s-50--s，脉冲的幅度受控于受控端获取的电压比较器的输出值。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电子输出模块包括脉宽调制电路(17)、预备升压电源(18)和升压电路(19)； 脉宽调制电路(17)与电压比较器的输出端连接，产生二路脉宽调制信号，其中一路输出脉冲(20)与预备升压电源(18)相连；另一路输出脉冲(21)通过一绝缘栅型场效应管与升压电路中的变压器初级线圈下端连接； 预备升压电源(18)根据输出脉冲(20)的脉宽输出相应大小的低压直流信号，其输出端与升压电路(19)中的变压器初级线圈上端连接； 升压电路(19)将预备升压电源(18)送来的低压直流信号经由另一路输出脉冲(21)斩波调制并放大，并将经调制和放大后的脉冲信号输出给耦合阳极极板(5)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述脉宽调制电路(17)包括至少一个A/D输入端子和两个PWM控制器。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述升压电路(19)至少包括一个高压脉冲电压器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述吸潮导电胶(2)中各成分的重量比为:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%ο
7.根据权利要求1所述的装置，所述参比电极为锌或铝或镁的化合物，其电位为-0.85V。
8.一种自动跟踪保护电位的抑制车身金属表面腐蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤: 由金属化合物 制造的参比电极通过吸潮导电材料与被保护金属的表面连接，通过采样电阻使参比电极与被保护金属之间形成闭合回路； 耦合阳极极板通过电介质与被保护金属的表面连接，在耦合阳极极板和被保护金属的表面之间连接电子输出电路； 获取被保护金属表面与参比电极的电位差； 对被保护金属实施阴极极化，若该电位差不为零，则电子输出电路根据该电位差调节率禹合阳极极板与被保护金属表面之间的电压，对被保护金属表面输出电子；若电位差为零，保持耦合阳极极板与被保护金属表面之间的电压，则保持对被保护金属表面输出电子的数量，使被保护金属的极化电位与参比电极的电位相同。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述吸潮导电材料为吸潮导电胶，该吸潮导电胶中各成分的重量比为:石墨30%、硅60%、聚乙烯10%。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述参比电极为锌或铝或镁的化合物，其 电位为-0.85V。
【文档编号】C23F13/20GK103834950SQ201410088046
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】卢曦, 江建亚, 卢峥 申请人:武汉欧众科技发展有限公司