Исследование влияния режимов микродугового оксидирования на морфологию и параметры оксидного покрытия, наносимого на алюминиевый сплав Д16АТ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Эффективным способом защиты вентильных металлов и их сплавов является метод микродугового оксидирования (МДО), в настоящее время применяемый в различных отраслях. Однако для достижения желаемых характеристик и свойств оксидных покрытий требуется большое число экспериментов по определению оптимального режима оксидирования, что делает метод МДО трудоемким и ресурсозатратным. Одним из путей решения данной проблемы является поиск информативного параметра или нескольких параметров, использование которых при мониторинге процесса оксидирования позволит установить связь между режимами МДО и заданными характеристиками оксидных покрытий. В работе изучено влияние заданных технологических режимов МДО (плотности тока, времени оксидирования, регистрируемой в процессе МДО амплитуды сигналов акустической эмиссии (АЭ)) на морфологию и параметры оксидных покрытий (толщину δ и шероховатость поверхности Ra), наносимых на алюминиевый сплав Д16АТ, плакированный чистым алюминием. Многофакторное планирование эксперимента и проведенный регрессионный анализ позволили установить связь между двумя факторами оксидирования (плотностью тока и временем оксидирования) и параметрами получаемых покрытий. Предложен дополнительный фактор, определяемый в режиме мониторинга в процессе оксидирования как время от момента достижения максимума или минимума регистрируемой в процессе МДО амплитуды АЭ до окончания процесса оксидирования. Установлено, что введение дополнительного фактора позволяет существенно повысить достоверность зависимости между параметрами покрытий, получаемыми экспериментально и расчетным методом на основе регрессионного анализа. Отмечено, что при выполнении МДО высокая достоверность между расчетными и фактическими значениями параметров оксидных покрытий может быть достигнута при дополнительном мониторинге процесса МДО путем регистрации амплитуды АЭ. 

Об авторах

Фэнюань Бао

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

Email: bao5413@qq.com
ORCID iD: 0000-0001-5762-7953

младший научный сотрудник, инженер-исследователь

Россия

Олег Викторович Башков

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: bashkov@knastu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3910-9797

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и технология новых материалов»

Россия

Дан Чжан

Хэйлунцзянский университет науки и технологий, Харбин

Email: hkdzhangdan@163.com
ORCID iD: 0000-0003-4150-7038

доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией «Машиностроение»

Китай

Лань Люй

Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре (Россия);
Хэйлунцзянский университет науки и технологий, Харбин (Китай)

Email: lvlan1980@163.com

аспирант

Россия

Татьяна Игоревна Башкова

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

Email: telem01@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7070-5821

кандидат технических наук, доцент

Россия

Список литературы

  1. Yerokhin A., Nie X., Leyland A., Matthews A., Dowey S. Plasma electrolysis for surface engineering // Surface and coatings technology. 1999. Vol. 122. № 2-3. P. 73–93. doi: 10.1016/S0257-8972(99)00441-7.
  2. Печерская Е.А., Голубков П.Е., Карпанин О.В., Козлов Г.В., Зинченко Т.О., Смогунов В.В. Влияние технологических параметров на свойства покрытий, синтезируемых методом микродугового оксидирования // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2020. № 2. С. 89–99. doi: 10.21685/2307-5538-2020-2-11.
  3. Shi M., Li H. The mathematical mode of Ti alloy micro-arc oxidation process parameters and ceramic coating and experimental study // Journal of Yunnan University: Natural Sciences Edition. 2015. Vol. 37. № 1. P. 102–110.
  4. Chen H., Hao J., Feng Z. Micro-arc oxidation mechanism and electrical discharge model // Journal of Changan University (Natural Science Edition). 2008. Vol. 28. P. 116–119.
  5. Голубков П.Е., Печерская Е.А., Артамонов Д.В., Зинченко Т.О., Герасимова Ю.Е., Розенберг Н.В. Электрофизическая модель процесса микродугового оксидирования // Известия высших учебных заведений. Физика. 2019. Т. 62. № 11. С. 166–171. doi: 10.17223/00213411/62/11/166.
  6. Дударева Н.Ю., Ахмедзянов Д.А. Трибологические параметры МДО-слоев, сформированных в силикатно-щелочном электролите на образцах из высококремниевого алюминиевого сплава АК12 // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2018. Т. 22. № 3. С. 10–16. EDN: YAAWLJ.
  7. Pecherskaya E.A., Golubkov P.E., Melnikov O.A., Karpanin O.V., Zinchenko T.O., Artamonov D.V. Intelligent Technology of Oxide Layer Formation by Micro-Arc Oxidation // IEEE Transactions on Plasma Science. 2021. Vol. 49. № 9. P. 2613–2617. doi: 10.1109/TPS.2021.3091830.
  8. Jayaraj R.K., Malarvizhi S., Balasubramanian V. Optimizing the micro-arc oxidation (MAO) parameters to attain coatings with minimum porosity and maximum hardness on the friction stir welded AA6061 aluminium alloy welds // Defence technology. 2017. Vol. 13. № 2. P. 111–117. doi: 10.1016/j.dt.2017.03.003.
  9. Vakili-Azghandi M., Fattah-alhosseini A., Keshavarz M.K. Optimizing the electrolyte chemistry parameters of PEO coating on 6061 Al alloy by corrosion rate measurement: Response surface methodology // Measurement. 2018. Vol. 124. P. 252–259. doi: 10.1016/j.measurement.2018.04.038.
  10. Yang S. On-line test method of micro-arc oxidation load impedance spectroscopy and on-line test system for realizing the method: patent № 102621391 CHN, 2012. 10 p.
  11. Guo Y. On-line Monitoring System of Micro-arc Oxidation Film Formation Process: patent № 111647924 CHN, 2021. 11 p.
  12. Голубков П.Е. Анализ применимости методов измерения толщины диэлектрических слоев при управляемом синтезе защитных покрытий методом микродугового оксидирования // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2020. № 1. С. 81–92. doi: 10.21685/2307-5538-2020-1-11.
  13. Беспалова Ж.И., Паненко И.Н., Дубовсков В.В., Козаченко П.Н., Кудрявцев Ю.Д. Исследование процесса формирования оптически черных оксидно-керамических покрытий на поверхности алюминиевого сплава 1160 // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2012. № 5. С. 63–66. EDN: PFATGJ.
  14. Мукаева В.Р., Горбатков М.В., Фаррахов Р.Г., Парфенов Е.В. Исследование акустических характеристик процесса плазменно-электролитического оксидирования алюминия // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2018. Т. 14. № 3. С. 60–65. EDN: YSAZNZ.
  15. Boinet M., Verdier S., Maximovitch S., Dalard F. Application of acoustic emission technique for in situ study of plasma anodizing // NDT&E International. 2004. Vol. 37. № 3. P. 213–219. doi: 10.1016/j.ndteint.2003.09.011.
  16. Chen Z., Zhang L., Liu H. et al. 3D printing technique-improved phase-sensitive OTDR for breakdown discharge detection of gas-insulated switchgear // Sensors. 2020. Vol. 20. № 4. Article number 1045. doi: 10.3390/s20041045.
  17. Bashkov O., Li X., Bao F., Kim V.A., Zhou C. Acoustic emission that occurs during the destruction of coatings applied by microarc oxidation on an aluminum alloy // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 19-5. P. 2522–2525. doi: 10.1016/j.matpr.2019.08.174.
  18. Jadhav P., Bongale A., Kumar S. The effects of processing parameters on the formation of oxide layers in aluminium alloys using plasma electrolytic oxidation technique // Journal of the Mechanical Behavior of Materials. 2021. Vol. 30. № 1. P. 118–129. doi: 10.1515/jmbm-2021-0013.
  19. Cao J., Fang Z., Chen J., Chen Z., Yin W., Yang Y., Zhang W. Preparation and Properties of Micro-arc Oxide Film with Single Dense Layer on Surface of 5083 Aluminum Alloy // Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection. 2020. Vol. 40. № 3. P. 251–258. doi: 10.11902/1005.4537.2019.069.
  20. Bashkov O.V., Bao F., Li X., Bashkova T.I. Investigation of the Influence of Electrical Modes on the Morphology and Properties of Oxide Coatings on Aluminum Alloy 1163, Obtained by the Micro-arc Oxidation // Lecture notes in networks and systems. 2021. Vol. 200. P. 87–95. doi: 10.1007/978-3-030-69421-0_10.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах