A study of the electrolyte composition influence on the structure and properties of MAO coatings formed on AMg6 alloy

Abstract

Досліджено вплив умов електролізу при різних складах електроліту на фазоутворення і властивості покриттів, отриманих мікродуговим оксидуванням (МДО) на алюмінієвому сплаві АМг6. Для електролізу використовувалися електроліти трьох типів: лужний електроліт (розчин (КОН) в дистильованої воді), силікатний електроліт (з різним процентним вмістом Na 2 SiO 3 складової) і комплексний лужно-силікатний електроліт з вмістом рідкого скла (1÷12 г/л Na 2 SiO 3) і гідроксиду калію (1÷6 г/л КОН). Аналіз отриманих результатів показав, що вибір типу електроліту і умов протікання процесу мікродугового оксидування дозволяє в широких межах змінювати фазово-структурний стан, товщину і властивості алюмінієвого сплаву АМг6. Критерієм очікуваного в результаті мікродугового оксидування фазово-структурного стану покриттів є повнота протікання процесу γ-Al 2 O 3 →α-Al 2 O 3 перетворення при формуванні покриттів. Використання лужного електроліту не дозволяє досягти високої твердості покриття через формування γ-Al 2 O 3 фази і відсутності термодинамічних умови для переходу γ-Al 2 O 3 →α-Al 2 O 3. При використанні силікатної електроліту вдається значно підвищити швидкість росту покриття, але при цьому наявність великої питомої концентрації Si стимулює утворення муллиту і аморфноподібної фази. Використання комбінованого лужно-силікатного електроліту (з різним процентним вмістом КОН+Na 2 SiO 3) при малому вмісті (6 г/л) Na 2 SiO 3 в розчині, стимулює утворення муллиту. Це проявляється в найбільшій мірі при найменшому вмісту (1 г/л) КОН складової. При більшому вмісті (2 г/л) КОН складової, стають домінуючими процеси, які характерні для лужного електроліту. Це призводить до незавршенності реакції перетворення і утворення тільки γ-Al 2 O 3 фази. Досягнення термодинамічних умов γ-Al 2 O 3 →α-Al 2 O 3 перетворення стало можливим при збільшенні до 12 г/л питомої вмісту Na 2 SiO 3 в розчині електроліту. В цьому випадку формувалися МДО-покриття на сплаві АМг6 з найбільшою твердістю 1500 кг/мм 2 і високою електричною міцністю 12 В/мкм Ключові слова: мікродугове оксидування, лужний електроліт, силікатний електроліт, комплексний електроліт, фазовий склад, електрична міцність

The effect of electrolysis conditions during microarc oxidation on the phase-structural state, hardness and corrosion resistance of magnesium alloys

“…The use of a high content of liquid glass in electrolytes 6 and 7 is accompanied by the appearance of a halo-like component in the diffraction spectra. This is due to the formation of a very finely dispersed phase under the action of silicon [20]. For these types of electrolytes, MgAl2O4 and Mg2SiO4 are identified as accompanying phases.…”

Identification of regularities of formation of the phase-structural state and properties of coatings obtained by micro-arc oxidation of high-strength V95 alloy

“…Al 3+ ions are statistically distributed over 8 tetrahedral and 16 octahedral positions. Therefore, the structure of γ-Al 2 O 3 is called a defect-type spinel structure, and upon exposure to temperature, redistribution of Al 3+ ions over octahedral and tetrahedral positions can occur, which affects the lattice period and properties [39,40]. Such a crystal lattice is unstable and its existence requires stabilizers in the form of ions of different elements.…”

“…Based on the analysis of the results for different oxidation modes [27,30,39,40], three modes were chosen as suitable for obtaining homogeneous coatings for further studies: 1) electrolyte composition 1:6 (1 g/L KOH and 6 g/L Na 2 SiO 3 ), current density j=20 A/dm 2 , τ=180 min, electrolyte temperature t=20 °C;…”

A study of the phase-structural engineering possibilities of coatings on D16 alloy during micro-arc oxidation in electrolytes of different types

“…%). As follows from a comparison with the results obtained on the microarc oxidation of the AMg6 alloy [48], the use of other elements for alloying can significantly change the formation kinetics of the MAO coating and its phase composition. Therefore, in order to establish universal regularities for different types of aluminum alloys, further studies are required, which imply the determination of regularities in the structural-phase transformations of MAO coatings on aluminum alloys with metals, for which the oxidation energy is higher than for copper (V, Nb, Ta, and Cr).…”

“…It should also be noted that the early results obtained for the AMg6 alloy, where Mg was the main alloying element (up to 5.8 %), showed that the γ−Al 2 O 3 →α−Al 2 O 3 transformation did not occur at all under similar conditions [48]. Thus, alloying of aluminum with copper is an important factor for the γ−Al 2 O 3 →α−Al 2 O 3 transformation.…”