Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре, Россия

Башков О. В., заведующий кафедрой «Материаловедение и технология новых материалов» (МиТНМ), докт. техн. наук, профессор, эл. почта: bashkov_ov@mail.ru

Чжао Цзыдун, аспирант кафедры МиТНМ, эл. почта: 379917387@qq.com

Башкова Т. И., доцент кафедры МиТНМ, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: telem01@mail.ru

Хэйлунцзянский университет науки и технологии, Харбин, Китай

Люй Лань, начальник международного отдела, канд. техн. наук, эл. почта: lvlan1980@163.com

Харбинский университет науки и технологии, Харбин, Китай

Бао Фэнюань, доцент школы материаловедения и химической инженерии, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: bao5413@qq.com

Микродуговое оксидирование (МДО) является одним из современных, но не достаточно широко используемых методов формирования на металлах вентильной группы защитных оксидных слоев. Наибольшее распространение метод получил при оксидировании алюминиевых, магниевых, титановых сплавов с целью создания на них защитных покрытий. Преимуществами МДО являются возможность получения достаточно толстых покрытий и экологичность процесса в связи с применением растворов солей низкой концентрации. Проведено исследование механических свойств и технологических параметров оксидных покрытий, формируемых на алюминиевом сплаве 7075 методом МДО. Покрытия формировали на плоских образцах при различных значениях плотности тока, периода оксидирования и индуктивности электрической цепи. Формирование плана исследований и анализ результатов выполнены с использованием планирования полнофакторного эксперимента. Методами оптической и электронной микроскопии определены толщина и морфология поверхности оксидных покрытий. Портативным цифровым измерителем измерена шероховатость поверхности покрытий. В поперечном сечении определена микротвердость покрытий по Виккерсу. Установлено, что повышение длительности периода оксидирования от 60 до 120 мин при постоянном среднем значении плотности тока в электрической цепи, равном 15,66 А/дм², приводит к монотонному увеличению толщины и шероховатости оксидных покрытий. Введение в электрическую цепь индуктивности в диапазоне 0,52–53,1 мГн изменяет форму, коэффициент заполнения и амплитуду импульсов тока, а также оказывает нелинейное влияние на изменение толщины и микротвердости формируемых покрытий.

Исследования проведены в ЦКП «Новые материалы и технологии» ФГБОУ ВО «КнАГУ» при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (проект НШ-452.2022.4).

1. Yerokhin A. L., Nie X., Leyland A. et al. Plasma electrolysis for surface engineering // Surface and Coatings Technology. 1999. Vol. 122, No. 2–3. P. 73-93. DOI: 10.1016/S0257-8972(99)00441-7
2. Суминов И. и др. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов: в 2 т.; под общ. ред. И. Суминова. – Москва : Техносфера, 2011. – 22 с.
3. Гордиенко П. С., Достовалов В. А., Ефименко А. В. Микродуговое оксидирование металлов и сплавов. – Владивосток : Издательский дом Дальневосточного федерального университета, 2013. – 521 с.
4. Седельникова М. Б., Шаркеев Ю. П., Комарова Е. Г., Толкачева Т. В. Влияние параметров процесса микродугового оксидирования на формированиеи свойства биопокрытий на основе волластонита и фосфатов кальция // Физика и химия обработки материалов. 2016. № 6. С. 57–63.
5. Комарова Е. Г., Шаркеев Ю. П., Чебодаева В. В. Влияние параметров микродугового оксидирования на шероховатость и смачиваемость кальцийфосфатных покрытий // Известия вузов. Физика. 2014. Т. 57, № 10–3. С. 171–175.
6. Krishtal M. M. Oxide layer formation by micro-arc oxidation on structurally modified Al – Si alloys and applications for large-sized articles manufacturing // Advanced Materials Research. 2009. Vol. 59. P. 204–208. DOI: 10.4028/3-908454-01-8.204
7. Бао Ф., Башков О. В., Чжан Д. и др. Исследование влияния режимов микродугового оксидирования на морфологию и параметры оксидного покрытия, наносимого на алюминиевый сплав Д16АТ // Frontier Materials & Technologies. 2023. № 1. С. 7–21. DOI: 10.18323/2782-4039-2023-1-7-21

8. Бао Ф., Люй Л., Башков О. В. Усталостное разрушение алюминиевого сплава 1163 с различной морфологией оксидного покрытия // Упрочняющие технологии и покрытия. 2024.
Т. 20, № 1. С. 3–7. DOI: 10.36652/1813-1336-2024-20-1-3-7
9. Malyshev V. N., Zorin K. M. Features of microarc oxidation coatings formation technology in slurry electrolytes // Applied Surface Science. 2007. Vol. 254, No. 5. P. 1511–1516. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.07.079
10. Поспелов А. В., Касач А. А., Харитонов Д. С. и др. Влияние параметров плазменно-электролитического оксидирования на состав, структуру и свойства поверхности легированного редкоземельными элементами сплава магния WE43 // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2024. Т. 60, № 1. С. 75–90. DOI: 10.31857/S0044185624010084
11. Седельникова М. Б., Угодчикова А. В., Уваркин П. В. и др. Структурно-морфологические и адгезионные свойства кальцийфосфатных покрытий, сформированных на магниевом сплаве методом микродугового оксидирования в электролите, содержащем дисперсные частицы // Известия вузов. Физика. 2021. Т. 64, № 5. С. 60–67. DOI: 10.17223/00213411/ 64/5/60
12. Гордиенко П. С., Василенко О. С., Харченко У. В. и др. Влияние скважности на катодные релаксационные процессы и электрохимические свойства формируемых покрытий на титане // Перспективные материалы. 2013. № 11. С. 59–64.
13. Гордиенко П. С., Достовалов В. А., Жевтун И. Г. и др. Микродуговое оксидирование при импульсной поляризации в гальванодинамическом режиме // Электронная обработка материалов. 2013. Т. 49, № 4. С. 35–42.
14. Рыбалко А. В., Сахин О. O., Месяц А. А. Некоторые особенности процесса микродугового оксидирования при высоких плотностях тока // Металлообработка. 2010. № 2. С. 30–38.
15. Rodriguez L., Paris J. Y., Denape J., Delbé K. Micro-arcs oxidation layer formation on aluminium and coatings tribological properties – a review // Coatings. 2023. Vol. 13, No. 2. 373. DOI: 10.3390/coatings13020373
16. Дударева Н. Ю., Коломейченко А. В., Деев В. Б., Зайнуллина Л. И. Влияние химического состава алюминиевых сплавов на структуру и свойства покрытий, формируемых методом микродугового оксидирования // Цветные металлы. 2023. № 11. С. 62–67.
17. Kuruveri U. B., Panemangalore D. B., Kuruveri S. B. et al. Surface modification of 6xxx series aluminum alloys // Coatings.2022. Vol. 12, No. 2. DOI: 10.3390/coatings12020180
18. Barati N., Jiang J., Meletis E. I. Microstructural evolution of ceramic nanocomposites coated on 7075 Al alloy by plasma electrolytic oxidation // Surface and Coatings Technology. 2022. Vol. 437. P. 128345. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128345
19. Lv P., Zhang X., Yin T. et al. Processing and analysis of micro-arc oxidation coating on 319S aluminum alloy // Coatings. 2023. Vol. 13, No. 6. 1024. DOI: 10.3390/coatings13061024.
20. Dzhurinskiy D. V., Dautov S. S., Shornikov P. G., Akhatov I. S. Surface modification of aluminum 6061-O Alloy by plasma electrolytic oxidation to improve corrosion resistance properties // Coatings. 2021. Vol. 11, No. 1. P. 1–13. DOI: 10.3390/coatings11010004
21. Yang Ch., Zhu J., Cui S. et al. Wear and corrosion resistant coatings prepared on LY12 aluminum alloy by plasma electrolytic oxidation // Surface and Coatings Technology. 2021. Vol. 409. 126885. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2021.126885
22. Дударева Н. Ю., Коломейченко А. В., Деев В. Б. Коррозионная стойкость керамических покрытий, формируемых микродуговым оксидированием на алюминиевом сплаве АК4-1 // Цветные металлы. 2024. № 3. С. 26–33.
23. Дударева Н. Ю., Коломейченко А. В., Деев В. Б., Ситдиков В. М. Коррозионная стойкость оксидных слоев, формируемых методом микродугового оксидирования на заэвтектическом алюминиевом сплаве // Цветные металлы. 2023. № 10. С. 56–61.
24. Егоркин В. С., Вялый И. Е., Изотов Н. В. и др. Коррозионная стойкость в морских условиях алюминиевого сплава АМг3, обработанного короткоимпульсным плазменным электролитическим оксидированием // Морские интеллек туальные технологии. 2021. № 4–1. С. 117–121. DOI: 10.37220/MIT.2021.54.4.041
25. Ерохин А. Л., Любимов В. В., Ашитков Р. В. Модель формирования оксидных покрытий при плазменно-электроитическом оксидировании алюминия в растворах силикатов // Физика и химия обработки материалов. 1996. № 5. С. 39–44.
26. Кузнецов Ю. А., Косенко А., Луговской А., Зиниград М. Влияние силикатного индекса электролита на процесс ПЭО сплавов алюминия // Наноматериалы для защиты промышленных и подземных конструкций и Физика твердого тела (ФТТ-XI) : материалы Международного симпозиума, ХI Международной конференции, Усть-Каменогорск, 09–12 июня 2010 года. – Усть-Каменогорск : Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 2010. – С. 370–377.
27. Hussein R. O., Nie X., North D. O. Wood The application of plasma electrolytic oxidation (PCO) to the production of corrosion resistant coatings on magnesium alloys: A review // Corrosion andMaterials. 2013. Vol. 38, No. 1. P. 54–65.
28. Михеев А. Е., Гирн А. В., Вахтеев Е. В. и др. Процесс формирования структуры и состава МДО-покрытий на алюминиевых сплавах // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2013. № 2. С. 206–212. 
29. Пат. 2794643 РФ. Способ мониторинга и управленияпроцессом микродугового оксидирования / О. В. Башков, Ф. Бао, Т. И. Башкова ; заявл. 12.09.2022 ; опубл. 24.04.2023.
30. Пат. 2807242 РФ. Способ мониторинга и управления процессом микродугового оксидирования с использованием метода акустической эмиссии / О. В. Башков, Ф. Бао, Т. И. Башкова и др. ; заявл. 21.02.2023 ; опубл. 13.11.2023.
31. Гордиенко П. С., Панин Е. С., Достовалов В. А., Усольцев В. К. Вольтамперные характеристики системы металлоксид-электролит при поляризации электродов импульсным напряжением // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2009. Т. 45, № 4. С. 433–440.