DOI: https://doi.org/10.20998/2079-0821.2019.02.03

ВПЛИВ ТРИВАЛОСТІ ПЕО НА МОРФОЛОГІЮ ТА МІЦНІСНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРИТТІВ

Ann Karakurkchi, Kateryna Bohdanova, Nikolay Sakhnenko, Maryna Ved’

Анотація


Встановлено закономірності зміни морфології та міцнісних характеристик оксидних покриттів для сплаву алюмінію АД-0 за умов різної тривалості плазмово-електролітичного оксидування в 1,0 М розчині лужного електроліту K4P2O7. Змінення формувальної напруги має класичний вигляд – чотири етапи, на перших трьох з яких (доіскровий, іскровий, мікродуговий) поверхня сплаву поступово зміцнюється, а на четвертому (дуговий режим) показник мікротвердості знижується та стає нестабільним і відбувається відшарування покриття. Відповідно до проведеного експерименту найкраща комбінація властивостей ПЕО-покриття (мікротвердість НV = 109,98 кг/мм2, максимальна однорідність, відсутність шорсткості поверхні) досягається за умов початкової густини струму i = 5 А/дм2 з подальшим через 9 хв зниженням до i = 3 А/дм2 для підтримання процесу у мікродуговому режимі, загальна тривалість обробки 11-13 хв. При цьому твердість поверхні оксидного шару порівняно із незахищеним сплавом підвищується до чотирьох разів. Вивчення впливу температури і часу термообробки свідчить, що отримані оксидні покриття не рекомендується використовувати як тверді та зносостійкі за температур вище 300 °С. Дослідження морфології поверхні зразків показало, що в процесі ПЕО утворюється дрібнозерниста структура, яка продовженням часу обробки має схильність до укрупнення та агломерації комірок. За тривалості оксидування 10 хв. сформоване оксидне покриття має світло-сіре забарвлення, його поверхня є рівномірною, що пояснюється інкорпорацією фосфатів з робочого розчину електроліту в дефектну структуру поверхні. Проте перехід до дугового режиму за тривалості оксидування понад 13 хв. призводить до появи істотної шорсткості та неоднорідності структури покриття. Сукупність виявлених факторів свідчить про перспективність напрямку дослідження, подальша робота буде спрямована на отримання оксидних покриттів із заданими функціональними властивостями для алюмінієвих сплавів в різних електролітах за мінімальної тривалості оксидування.


Ключові слова


плазмово-електролітичне оксидування, алюмінієвий сплав АД-0, мікротвердість покриття, морфологія поверхні

Повний текст:

PDF PDF (Русский)

Посилання


Rudnev V. S., Lukiyanchuk I. V., Vasil’eva M. S., Medkov M. A. Primenenie plazmenno-elektroliticheskogo oksidirovaniya dlya formirovaniya funkcional’nyh mnogokomponentnyh pokrytij na metallah i splavah [Application of plasma-electrolytic oxidation for formation of functional multicomponent coatings on metals and alloys]. Trudy Kol’skogo nauchnogo centra RAN [Works of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2018. vol. 9, no. 1-2. pp. 439 – 443. doi: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.439-443.

V. Belozerov, O. Sobol, A. Mahatilova, V. Subbotina, Taha A. Tabaza, Ubeidulla F. Al-Qawabeha, Safwan M. Al-Qawabah. Effect of electrolysis regimes on the structure and properties of coatings on aluminum alloyas formed by anode-cathode micro arc oxidation. Eastern-Europian Journal of Enterprise Technologies. 2018, vol. 1, no. 12 (91), p. 43 – 47. doi: 10.15587/1729-4061.2018.121744.

Dong H. Surface Engineering of Light Alloys. Aluminum, Magnesium and Titanium Alloys. UK, Woodhead Publishing Press., 2010. 680 p.

M. V. Ved’, N. D. Sakhnenko, A. V. Karakurkchi, T. Yu. Myrna. Functional mixed cobalt and aluminum oxide coatings for environmental safety. Functional materials. 2017, vol. 24, no. 2, pp. 303-310. https://doi.org/10.15407/fm24.02.303.

A. Karakurkchi, N. Sakhnenko, M. Ved’, A. Galak, S. Petrukhin, Application of oxide-metallic catalysts on valve metals for ecological catalysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017, vol. 5/10, no. 89. pp. 12 – 18. doi: 10.15587/1729-4061.2017.109885

Plazmenno-elektroliticheskoe modifitsirovanie poverkhnosti

metallov i splavov: v 2 t. I. V. Suminov (ed.) [Plasma-electrolytic modification of metals and alloys surface: in 2 vol.] Moscow, Tehnosfera Publ., 2011. vol. 2. 512 p.

Liu X., Wang S., Du N., Li X., Zhao Q. Evolution of the Three-Dimensional Structure and Growth Model of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on 1060 Aluminum Alloy. Coatings. 2018, vol. 8(3), no. 105. mdpi.com. https://doi.org/10.3390/ coatings8030105

Egorkin V. S., Vyalyj I. E., Sinebryuhov S. L., Minaev A. N., Gnedenkov S. V. Morfologicheskie osobennosti i mekhanicheskie svojstva pokrytij, formiruemyh plazmennym elektroliticheskim oksidirovaniem na splave alyuminiya AMg3 [Morphological features and mechanical properties of coatings on AMg3 formed by plasma electrolytic oxidation]. Vestnik inzhenernoj shkoly DVFU [FEFU: School of engineering bulletin]. 2018. no. 4 (37). pp. 31 – 40.

Mosab Kaseem, Hae Woong Yang, Young Gun Ko. Toward a nearly defect-free coating via high-energy plasma sparks. Scientific Reports. 2017, vol. 7 (1). Article number: 2378. doi: 10.1038/s41598-017-02702-3.

Kuchmin I. B. Mikrodugovoe anodirovanie alyuminievyh splavov v malokoncentrirovannom silikatno-shchelochnom elektrolite: dis. … kand. tekhn. nauk 02.00.05 [Microarc anodizing of aluminum alloys in low concentrated silicate-alkaline electrolyte. Candidate eng. sci. diss. (Ph. D.)]. Saratov, 2014. 120 p.

Ponomarev I. S., Krivonosova E. A., Goncharov A.I. Osobennosti processa mikrodugovogo oksidirovaniya alyuminievogo splava [Features of the process of microarc oxidation of aluminum alloy]. Vestnik Permskogo nacional’nogo issledovatel’skogo politekhni-cheskogo universiteta. Mashinostroenie, Materialovedenie [Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Engineering, Materials Science]. 2014. vol. 16., no 1. pp. 56 – 63.

McCall J. Interpretive techniques for microstructural analysis. New York-London, Springer Science & Business Media Press., 2012. 202 p.

Nechaev G. G. Model’ mikrorazryadov v processe mikrdugovogo oksidirovaniya [A model in the microdischarge micro-arc oxidation]. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Saratov State Technical University. Mechanical Engineering, Materials Science]. 2013. no. 1 (69). pp. 107 – 112.

G. Sh. Yar-Mukhamedova, M. V. Ved’, A. V. Karakurkchi and

N. D. Sakhnenko, Mixed alumina and cobalt containing plasma electrolytic oxide coatings. 4th Global Conference on Polymer and Composite Materials (PCM 2017), IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. vol. 213, conf. 1, article number: 012020. doi:10.1088/1757-899X/213/1/012020

T. Mi, B. Jiang, Z. Liu, L. Fan, J. Kan, X. Zhang, C. Wanga Self-Organization Kinetics of Microarc Oxidation: Nonequilibrium-State Electrode Reaction Kinetics. Journal of The Electrochemical Society. 2016, vol. 163, no 5, p. C184 – C197.

Sahnenko N. D., Ved’ M. V., Majba M. V. Konversionnye i kompozicionnye pokrytiya na splavah titana: monografiya [Conversion and composition coatings on titanium alloys: monograph]. Kharkov, NTU “KhPI” Publ., 2015, 176 p.

Panenko I.N. Poluchenie mnogofunkcional’nyh kompozicionnyh pokrytij metodom mikrodugovogo oksidirovaniya: diss. … kand. tekhn. nauk: 05.17.03 [Production of multifunctional composite coatings using microarc oxidation. Candidate eng. sci. diss. (Ph. D.)]. Novocherkassk, 2016. 275 p.