Zobraziť v EDS

STUDY OF THE KINETICS OF THICKNESS FORMATION AND PHASE COMPOSITION OF COATINGS ON A DEFORMABLE ALUMINUM ALLOY DURING MICROARC OXIDATION

Uložené v:
Podrobná bibliografia
Názov: STUDY OF THE KINETICS OF THICKNESS FORMATION AND PHASE COMPOSITION OF COATINGS ON A DEFORMABLE ALUMINUM ALLOY DURING MICROARC OXIDATION
Zdroj: Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: Engineering and CAD; No. 2 (2025): Bulletin of the National Technical University «KhPI». Series: Engineering and CAD ; 98-102
Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР; № 2 (2025): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР ; 98-102
Informácie o vydavateľovi: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2025.
Rok vydania: 2025
Predmety: алюмінієвий сплав, X-ray diffraction analysis, phase composition, фазовий склад, microarc machining, thickness gauge VT-10NC, hardness measurement, мікродугове оброблення, товщиномір ВТ – 10НЦ, aluminum alloy, рентгеноструктурний аналіз, вимірювання твердості
Popis: This paper presents the results of a comprehensive study of the microarc oxidation (MAO) processes of the deformable aluminum alloy AMg6 with an emphasis on the kinetics of coating thickness formation and the evolution of its phase composition depending on electrolyte parameters. Particular attention is paid to the influence of the concentration of liquid glass (sodium silicate - Na2SіO3) and potassium hydroxide (KOH) in the alkaline-silicate electrolyte on the mechanism of formation of the oxide layer, polymorphic phase transformations and their impact on the physical and mechanical characteristics of coatings. It is shown that the formation of the structure and phase composition of coatings occurs by an electrochemical mechanism that depends on the composition of the electrolyte. It has been established that at an increased concentration of Na2SіO3 (12 g/L), thermodynamically favorable conditions are created for the completion of the polymorphic transformation of γ-Al2O3 into α-Al2O3, a thermostable phase that gives the coating high hardness (up to 15 GPa) and electrical insulating properties. Instead, at a reduced content of sodium silicate (6 g/l) and a low concentration of KOH (1 g/l), the predominant formation of a mullite phase (3 Al2O3·2SiO2) was found, which leads to a different coating morphology with reduced mechanical properties but potentially higher thermal stability. The results obtained indicate that adjusting the composition of the electrolyte allows for a controlled influence on the phase composition of coatings and optimization of their properties in accordance with operational requirements. It is proved that only the use of a combined alkaline-silicate electrolyte ensures the formation of a dense, durable coating dominated by the α-Al2O3 phase, which is characterized by increased hardness, corrosion resistance, and durability.The results of the study are of practical importance for improving the processing technologies of aluminum alloys, developing wear and corrosion-resistant coatings with predictable properties, as well as for creating new structural and functional materials for the aviation, automotive, electronics, and energy industries.
У роботі представлено результати дослідження кінетики формування товщини та фазового складу оксидних покриттів на деформівному алюмінієвому сплаві АМг6, отриманих методом мікродугового оксидування (МДО). Особливу увагу приділено впливу складу електроліту, зокрема співвідношенню компонентів рідкого скла (Na2SіO3) та гідроксиду калію (KOH), на фазову еволюцію покриттів. Встановлено, що поліморфне перетворення γ-Al2O3 у α-Al2O3 відбувається лише за умов значного вмісту силікату натрію (12 г/л) у поєднанні з підвищеною концентрацією KOH (2 г/л). Найвищі показники твердості покриттів (до 15 ГПа) досягнуто в комбінованому лужно-силікатному електроліті, що забезпечує утворення стабільної фази α-Al2O3. При зменшенні вмісту Na2SіO3 спостерігається переважне утворення γ-Al2O3 та муліту (3 Al2O3·2SiO2), що впливає на загальні властивості покриття. Результати дослідження підтверджують доцільність використання комплексного підходу до регулювання складу електроліту для оптимізації фазового складу, структури й механічних характеристик МДО-покриттів, що є перспективним напрямом підвищення експлуатаційної надійності алюмінієвих сплавів у різних галузях промисловості.
Druh dokumentu: Article
Popis súboru: application/pdf
Jazyk: Ukrainian
ISSN: 2079-0775
Prístupová URL adresa: http://misapr.khpi.edu.ua/article/view/333274
Rights: CC BY NC ND
Prístupové číslo: edsair.scientific.p..d76e8e11908a34d534733039290ec561
Databáza: OpenAIRE
Popis
Abstrakt:This paper presents the results of a comprehensive study of the microarc oxidation (MAO) processes of the deformable aluminum alloy AMg6 with an emphasis on the kinetics of coating thickness formation and the evolution of its phase composition depending on electrolyte parameters. Particular attention is paid to the influence of the concentration of liquid glass (sodium silicate - Na2SіO3) and potassium hydroxide (KOH) in the alkaline-silicate electrolyte on the mechanism of formation of the oxide layer, polymorphic phase transformations and their impact on the physical and mechanical characteristics of coatings. It is shown that the formation of the structure and phase composition of coatings occurs by an electrochemical mechanism that depends on the composition of the electrolyte. It has been established that at an increased concentration of Na2SіO3 (12 g/L), thermodynamically favorable conditions are created for the completion of the polymorphic transformation of γ-Al2O3 into α-Al2O3, a thermostable phase that gives the coating high hardness (up to 15 GPa) and electrical insulating properties. Instead, at a reduced content of sodium silicate (6 g/l) and a low concentration of KOH (1 g/l), the predominant formation of a mullite phase (3 Al2O3·2SiO2) was found, which leads to a different coating morphology with reduced mechanical properties but potentially higher thermal stability. The results obtained indicate that adjusting the composition of the electrolyte allows for a controlled influence on the phase composition of coatings and optimization of their properties in accordance with operational requirements. It is proved that only the use of a combined alkaline-silicate electrolyte ensures the formation of a dense, durable coating dominated by the α-Al2O3 phase, which is characterized by increased hardness, corrosion resistance, and durability.The results of the study are of practical importance for improving the processing technologies of aluminum alloys, developing wear and corrosion-resistant coatings with predictable properties, as well as for creating new structural and functional materials for the aviation, automotive, electronics, and energy industries.<br />У роботі представлено результати дослідження кінетики формування товщини та фазового складу оксидних покриттів на деформівному алюмінієвому сплаві АМг6, отриманих методом мікродугового оксидування (МДО). Особливу увагу приділено впливу складу електроліту, зокрема співвідношенню компонентів рідкого скла (Na2SіO3) та гідроксиду калію (KOH), на фазову еволюцію покриттів. Встановлено, що поліморфне перетворення γ-Al2O3 у α-Al2O3 відбувається лише за умов значного вмісту силікату натрію (12 г/л) у поєднанні з підвищеною концентрацією KOH (2 г/л). Найвищі показники твердості покриттів (до 15 ГПа) досягнуто в комбінованому лужно-силікатному електроліті, що забезпечує утворення стабільної фази α-Al2O3. При зменшенні вмісту Na2SіO3 спостерігається переважне утворення γ-Al2O3 та муліту (3 Al2O3·2SiO2), що впливає на загальні властивості покриття. Результати дослідження підтверджують доцільність використання комплексного підходу до регулювання складу електроліту для оптимізації фазового складу, структури й механічних характеристик МДО-покриттів, що є перспективним напрямом підвищення експлуатаційної надійності алюмінієвих сплавів у різних галузях промисловості.
ISSN:20790775