Determination of influence of electrolyte composition and impurities on the content of -AL2O3 phase in MАO-coatings on aluminum

Abstract

Методом мікродугового оксидування технічно чистого алюмінію і алюмінію легованого міддю і цинком в лужно-силикатном електроліті при щільності струму ~20 А/дм 2 одержані покриття товщиною близько 100 мкм. Наведено результати дослідження морфології поверхні, фазового складу і твердості МДО-покриттів. Параметрами зміни служили склад електроліту і концентрація легуючих (Cu і Zn) елементів. Це дослідження проведено тому, що наявних в даний час даних не достатньо для уявлення про характер впливу хімічного складу алюмінієвого сплаву і умов електролізу (зокрема, складу електроліту) на механізм і кінетику перетворення γ→a. А без розуміння цього спрямована зміна структурного стану і властивостей МДО покриттів стає неможливою. В результаті досліджень було встановлено, що при мікродуговом оксидуванні алюмінієвих сплавів в лужному електроліті з додаванням рідкого скла (Na 2 SiO 3) різної концентрації зміцнений шар складається з оксидів a-А1 2 О 3 , γ-А1 2 О 3 і муллита 3Al 2 O 3 • 2SiO 2. Дані рентгеноструктурного аналізу покриттів свідчать про кристалічну будову покриттів. Встановлено, що легування алюмінію міддю і цинком істотно впливає на фазовий склад покриття, змінюючи кількісне співвідношення фаз нелінійним чином. Найбільший вміст a-А1 2 О 3 фази (до 60 об. %) досягається при легуванні Cu. При цьому найбільш висока твердість МДО покриттів досягається при використанні електроліту складу 1 г/л KOH і 6 г/л Na 2 SiO 3 в алюмінієвих сплавах при вмісті міді більше 3 %, а цинку-2-3 %. Встановлено, що механізм формування фазового складу слід пов'язати зі стабілізацією і дестабілізацією фази γ-А1 2 О 3. З цього для досягнення високої твердості слід вибирати ті легуючі елементи, які впливають на дестабілізацію γ-А1 2 О 3 , що забезпечує утворення фази a-А1 2 О 3 (корунд). У зв'язку з цим виявлено, що катіони Cu 2+ сприяють дестабілізації фази γ-А1 2 О 3 , а катіони Zn 2+ призводять до стабілізації фази γ-А1 2 О 3 при утриманні Zn>3 % Ключові слова: мікродугове оксидування, анодно-катодний режим, склад електроліту, легування, фазовий склад, корунд

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

“…Due to the high plasma density and high temperature in the micro-arc breakdown channels during the oxidation of aluminum alloys, the base layer mainly consists of the hardest α-Al 2 O 3 and γ-Al 2 O 3 phases [31,38]. The growth of the outer layer occurs at lower compression, lower plasma density and process temperature, and therefore is carried out due to the formation of less heat-resistant and less solid oxide phases, for example, mullite [27,30,38].…”

“…For aluminum-based alloys, process optimization is largely determined by the possibility of forming a phase composition based on the hardest polymorphic modification of aluminum oxide -the α-Al 2 O 3 (corundum) phase [27,28]. However, there are currently no special phase-structural studies of stabilization conditions for the α-Al 2 O 3 phase at different contents of alloying elements.…”

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

“…Microarc oxidation allows one to obtain multifunctional ceramic-like modified layers (coatings) with a wide range of properties, including high wear resistance, corrosion resistance, heat resistance, and also with good electrical insulating and decorative properties [15,16].…”

An experimental analysis of the influence of electrolyte compositions, current density and duration of the micro­arc oxidation process on the structural­phase state and properties of VT3­1 titanium alloy

“…Recently, special attention has been paid to oxide ceramic-like coatings in connection with the development of a very promising method for surface modification -micro-arc oxidation [19,20]. The highest properties for this class of coatings were mainly achieved during the formation (both on the basis of the base material and by using special electrolytes) of a highly hard α-Al 2 O 3 (corundum) phase [21,22].…”