251. Дослідження можливостей фазово-структурної інженерії покриттів на сплаві Д16 при мікродуговом оксидуванні в електролітах різних типів
- Author
-
Subbotinа, Valeria, Sоbоl, Oleg, Belozerov, Valery, Subbotin, Alexander, and Smyrnova, Yuliya
- Subjects
UDC 539.216.2: 537.52 ,структурна інженерія ,мікродугове оксидування ,сплав Д16 ,тип електроліту ,кінетика росту ,фазовий склад ,structural engineering ,microarc oxidation ,D16 alloy ,electrolyte type ,growth kinetics ,phase composition ,структурная инженерия ,микродуговое оксидирование ,тип электролита ,кинетика роста ,фазовый состав - Abstract
The effect of electrolysis conditions with different electrolyte compositions on the growth kinetics, phase-structural state, and hardness of coatings obtained by microarc oxidation (MAO) on the D16 aluminum alloy (base – aluminum, main impurity Cu) was studied.An analysis of the results obtained showed that the choice of the type of electrolyte and the conditions for the MAO process makes it possible to vary the growth kinetics and phase-structural state of the coating on the D16 aluminum alloy within a wide range. For all types of electrolytes, with an increase in the content of KOH, Na2SiO3, or KOH+Na2SiO3, the growth rate of MAO coatings increases.It was found that in MAO coatings obtained in an alkaline (KOH) electrolyte, a two-phase (γ−Al2O3 and α−Al2O3 phases) crystalline state is formed. An increase in the KOH concentration leads to an increase in the relative content of the α–Al2O3 phase (corundum). During the formation in a silicate electrolyte, the phase composition of MAO coatings with an increase in the content of liquid glass (Na2SiO3) changes from a mixture of the γ−Al2O3 phase and mullite (3Al2O3∙2SіO2) to an X-ray amorphous phase. The use of a complex electrolyte leads to a two-phase state of the coating with a large (compared to an alkaline electrolyte) shift of the γ−Al2O3→α−Al2O3 transformation towards the formation of the α−Al2O3 phase. It was determined that the value of hardness correlates with the content of the α−Al2O3 phase in the MAO coating, reaching the maximum value of 1620 kg/mm2 at the highest content (about 80 vol. %) of the α−Al2O3 phase.Two types of dependences of the coating thickness on the amount of electricity passed were revealed. For the amount of passed electricity 10–50 A-h/dm2, the thickness dependence is determined as 4.2 μm/(A-h/dm2), which suggests the basic mechanism of electrochemical oxidation during the formation of a coating. For the amount of electricity transmitted 50–120 A-hour/dm2, the thickness dependence is determined by a much smaller value of 1.1 μm/(A-hour/dm2). This suggests a transition to a different mechanism of coating formation − the formation of a coating with the participation of electrolysis components, Исследовано влияние условий электролиза с разными составами электролита на кинетику роста, фазово-структурное состояние и твердость покрытий, полученных микродуговым оксидированием (МДО) на алюминиевом сплаве Д16 (основа – алюминий, основная примесь Cu).Анализ полученных результатов показал, что выбор типа электролита и условий протекания МДО-процесса позволяет в широких пределах изменять кинетику роста и фазово-структурное состояние покрытия на алюминиевом сплаве Д16. Для всех типов электролитов с увеличением содержания составляющих KOH, Na2SiO3 или KOH+Na2SiO3 повышается скорость роста МДО-покрытий.Установлено, что в МДО-покрытиях, получаемых в щелочном (KOH) электролите, формируется двухфазное (γ-Al2O3 и α-Al2O3 фазы) кристаллическое состояние. Увеличение концентрации KOH приводит к увеличению относительного содержания α−Al2O3 фазы (корунда). При формировании в силикатном электролите фазовый состав МДО-покрытий с увеличением содержания жидкого стекла (Na2SiO3) изменяется от смеси γ-Al2O3 фазы и муллита (3Al2O3•2SиO2) до рентгеноаморфной фазы. Использование комплексного электролита приводит к двухфазному состоянию покрытия с большим (по сравнению со щелочным электролитом) сдвигом превращения γ−Al2O3→α−Al2O3 в сторону образования α-Al2O3 фазы. Определено, что значение твердости коррелирует с содержанием α-Al2O3 фазы в МДО-покрытии, достигая наибольшей величины 1620 кг/мм2 при наибольшем содержании (около 80 об. %) α−Al2O3 фазы.Выявлено два типа зависимостей толщины покрытия от количества прошедшего электричества. Для количества прошедшего электричества 10 – 50 А-час/дм2 зависимость толщины определяется, как 4.2 мкм/(А-час/дм2), что предполагает базовый механизм электрохимического окисления при образовании покрытия. Для количества прошедшего электричества 50–120 А-час/дм2 зависимость толщины определяется значительно меньшей величиной 1.1 мкм/(А-час/дм2). Это предполагает переход к иному механизму формирования покрытия – образованию покрытия с участием компонентов электролиза, Досліджено вплив умов електролізу з різними складами електроліту на кінетику росту, фазово-структурний стан і твердість покриттів, отриманих мікродуговим оксидуванням (МДО) на алюмінієвому сплаві Д16 (основа – алюміній, основна домішка Cu). Аналіз отриманих результатів показав, що вибір типу електроліту і умов протікання МДО-процесу дозволяє в широких межах змінювати кінетику росту і фазово-структурний стан покриття на алюмінієвому сплаві Д16. Для всіх типів електролітів зі збільшенням вмісту складових KOH, Na2SiO3 або KOH+Na2SiO3 підвищується швидкість росту МДО-покриттів. Встановлено, що в МДО-покриттях, одержуваних в лужному (KOH) електроліті, формується двофазне (γ-Al2O3 і α-Al2O3 фази) кристалічний стан. Збільшення концентрації KOH призводить до збільшення відносного вмісту α-Al2O3 фази (корунду). При формуванні в силікатному електроліті фазовий склад МДО-покриттів зі збільшенням вмісту рідкого скла (Na2SiO3) змінюється від суміші γ-Al2O3 фази і муллита (3Al2O3∙2SіO2) до рентгеноаморфної фази. Використання комплексного електроліту призводить до двофазного стану покриття з більшим (у порівнянні з лужним електролітом) зрушенням перетворення γ-Al2O3→α-Al2O3 в бік утворення α-Al2O3 фази. Визначено, що значення твердості корелює зі вмістом α-Al2O3 фази в МДО-покритті, досягаючи найбільшої величини 1620 кг/мм2 при найбільшому вмісті (близько 80 об. %) α-Al2O3 фази.Встановлено два типи залежностей товщини покриття від кількості електрики яке пройшло. Для кількості електрики яке пройшло 10–50 А-год/дм2 залежність товщини визначається, як 4.2 мкм/(А-годину/дм2), що передбачає базовий механізм електрохімічного окислення при утворенні покриття. Для кількості електрики яке пройшло 50–120 А-годину/дм2 залежність товщини визначається значно меншою величиною 1.1 мкм/(А-годину/дм2. Це передбачає перехід до іншого механізму формування покриття – утворення покриття за участі компонентів електролізу
- Published
- 2020