КИНЕТИКА РОСТА МДО-ПОКРЫТИЯ ПРИ ВНЕВАННОМ ПРОЦЕССЕ

Рассмотрены теоретические основы формирования покрытия при вневанном способе микродугового оксидирования (МДО) применительно к точечному противоэлектроду. Математически обоснованы зависимости скорости роста толщины покрытия от электрических, геометрических и химических параметров процесса МДО. Разработан алгоритм расчета производительности процесса МДО, обусловленный скоростью роста толщины покрытия. Проверка разработанной методики экспериментального выбора режимов вневанного МДО алюминиевых сплавов с электронейтральным соплом проводилась с целью получения покрытия на небольшом участке детали с плоской поверхностью. В эксперименте при неизменном расстоянии «Сопло-изделие», равном 10 мм, расстояние «Электрод-изделие» принимало значения 5, 10, 20, 30 мм. В качестве «плоской» поверхности принимался торец прутка диаметром 50 мм из сплава Д16Т на основе алюминия, электродом служил пруток из стали 08X18H10T диаметром 6 мм. В качестве электролита применялся состав для ванного способа: 8 г КОН, 30…35 г Na2SiO3, 1 г нанопорошка искусственного алмаза на 6 л дистиллированной воды. Продолжительность процесса МДО составляла 120 мин. Экспериментально установлено, что увеличение расстояния «Электрод-изделие» снижает потенциал формирования покрытия, что вызывает снижение силы тока в электрохимической цепи. Анализ толщины МДО-покрытия выявил, что 5…15 мм – это оптимальное расстояние от электрода и сопла до изделия, при котором обеспечивается стабильная толщина покрытия более 100 мкм, на площади, равной и большей площади сечения сопла, подающего электролит. Экспериментально подтверждена целесообразность применения разработанной математической модели и методики выбора режимов процесса при вневанном способе микродугового оксидирования. Экспериментальными исследованиями установлено, что предлагаемая схема ведения процесса МДО обеспечивает увеличение производительности (скорости роста толщины) нанесения покрытия на 20% и снижение энергопотребления на 25%.

1. Famiyen L., Huang X. Plasma electrolytic oxidation coatings on aluminum alloys: Mcrostructures, Properties, and Applications. Modern Concepts in Material Science. 2(1): 2019. MCMS.MS.ID.000526. DOI:10.33552/MCMS.2019.02.000526.

2. Zhang Y., Fan W., Du H.Q. et al. Corrosion behavior and structure of plasma electrolytic oxidation coated aluminum alloy. International journal of electrochemical science. 2017, 12: 6788-6800. DOI:10.20964/2017.07.70.

3. Miao J.G., Wu R., Hao K.D. et al. Effects of alloying elements on structure of plasma electrolytic oxidation ceramic coatings on aluminum alloys. Applied Mechanics and Materials. 2013; 310: 85-89. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.310.85.

4. Shi-hang Kang, Wen-bin Tu, Jun-xiang Han et al. A significant improvement of the wear resistance of Ti6Al4V alloy by a combined method of magnetron sputtering and plasma electrolytic oxidation (PEO). Surface and Coatings Technology. 2019; 358: 879-890. DOI:10.1016/j.surfcoat.2018.12.025.

5. Guo Peitao, Tang Mingyang, Zhang Chaoyang. Tribological and corrosion resistance properties of graphite composite coating on AZ31 Mg alloy surface produced by plasma electrolytic oxidation. Surface and Coatings Technology. 2019; 359: 197-205. DOI:10.1016/j.surfcoat.2018.12.073.

6. Bing Yin, Zhenjun Peng, Jun Liang et al. Tribological behavior and mechanism of self-lubricating wear-resistant composite coatings fabricated by one-step plasma electrolytic oxidation. Tribology International. 2016; 97: 97-107. DOI:10.1016/j.triboint.2016.01.020.

7. Pezzato L., Cerchier P., Brunelli K. et al. Plasma electrolytic oxidation coatings with fungicidal properties. Surface Engineering, 2019; 35(4): 325-333. DOI:10.1080/02670844.2018.1441659.

8. Jinhe Dou, Yang Chen, Huijun Yu et al. Research status of magnesium alloys by micro-arc oxidation: a review. Surface Engineering, 2017; 33(10): 731-738. DOI:10.1080/02670844.2017.1278642

9. Tongbo Wei, Fengyuan Yan, Jun Tian Characterization and wear- and corrosion-resistance of microatc oxidation ceramic coatings on aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2005; 389(1-2): 169-176. DOI: org/10.1016/j.jallcom.2004.05.084.

10. Malyshev V.N., Volkhin A.M. Antifriction properties increasing of ceramic MAO-coatings. Proceedings of the institution оf Mechanical Engineers. Part: J. Journal of Engineering Tribology. 2014; 228(4): 435-444. DOI:10.1177/1350650113513570.

11. Лесневский Л.Н., Лежнёв Л.Ю., Ляховецкий М.А. Плазменные методы формирования износостойких покрытий элементов тепловых двигателей и установок // Вестник научно-технического развития. 2015. № 10. С. 31-43.

12. Киселева С.К., Зайнуллина Л.И., Абрамова М.М. и др. Микродуговое оксидирование высококремнистого алюминиевого сплава АК12Д // Наука и образование: Научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 7. С. 115-128. DOI: 10.7463/0715.0779403

13. Криштал М.М., Ивашин П.В., Полунин А.В. и др. Повышение износостойкости деталей алюминиево-кремниевых сплавов методом МДО для работы в экстремальных режимах трения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4-3. С. 765-768.

14. Чавдаров А.В., Скоропупов Д.И., Милованов Д.А. и др. Исследование стойкости керамических МДО-покрытий при термоциклировании // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 121. С. 298-302.