Уфимский университет науки и технологий (УУНиТ), Уфа, Россия

Н. Ю. Дударева, доцент, профессор кафедры двигателей внутреннего сгорания, докт. техн. наук, эл. почта: dudareva.nyu@ugatu.su

В. М. Ситдиков, начальник учебной части – заместитель начальника кафедры самолетов, вертолетов и авиационных двигателей военного учебного центра, эл. почта: ven_80@mail.ru

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ» (ФГУП «НАМИ»), Москва, Россия
А. В. Коломейченко, профессор, заведующий отделом перспективных технологий, Центр сельскохозяйственного машиностроения, докт. техн. наук, эл. почта: a.kolomiychenko@nami.ru

Уханьский текстильный университет, Ухань, Китай¹ ; Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Владимир, Россия² ; Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия³
В. Б. Деев^*, профессор факультета машиностроения и автоматизации¹, главный научный сотрудник², профессор кафедры «Обработка металлов давлением»³, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: deev.vb@mail.ru

*Корреспондирующий автор.

Оксидные поверхностные слои, формируемые методом микродугового оксидирования, обычно считаются довольно коррозионно-стойкими. Однако на свойства этих слоев существенное влияние оказывают факторы процесса. Представлено исследование влияния концентрации метасиликата натрия (Na₂SiO₃) в электролите на коррозионную стойкость образцов. Эксперименты проводили с образцами из заэвтектического алюминиевого сплава с содержанием кремния 24–26 % (мас.) (АlSi₂₆CuNiMg — марка М244 по стандарту фирмы Mahle), так как свойства оксидных слоев на этом сплаве являются малоизученными. Толщину и структуру оксидного слоя определяли на основе анализа фотографий поперечных шлифов, полученных на растровом электронном микроскопе (РЭМ). Пористость иссле довали на изображениях поперечных шлифов при помощи программы ImageJ. Коррозионную стойкость образцов оценивали по массовой скорости коррозии. Для этого образцы с оксидным слоем выдерживали в течение 144 ч в коррозионно-агрессивном растворе специального состава. Аналогичному испытанию подвергали и образцы без оксидного слоя. Установлено, что содер жание метасиликата натрия в электролите практически не влияет на электрические параметры микродугового оксидирования, толщину формируемого слоя и его скорость коррозии. Обработка поверхности образцов из сплава М244 методом микродугового оксидирования позволяет повысить их коррозионную стойкость примерно в 4 раза. Предположено, что скорость коррозии образцов связана с присутствием открытых пор, сквозных трещин и псевдозакрытых пор, которые на РЭМ-изображении выглядят закрытыми, а в реальности являются открытыми. Увеличение концентрации метасиликата натрия в электролите увеличивает закрытую пористость оксидного слоя, не изменяя сквозную пористость.

Работа выполнена в рамках государственного задания в сфере научной деятельности Мини стерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема FZUN-2020-0015, госзадание ВлГУ).

1. Suminov I. V., Belkin P. N., Epelfeld A. V., Lyudin V. B. et al. Plasma electrolytic modification of metals and alloys surface. In 2 volumes. Vol. 2. Moscow : Tekhnosfera, 2011. 512 p.
2. Yuting D., Zhiyang L., Guofeng M. The research progress on micro-arc oxidation of aluminum alloy. IОР Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 729. 012055–012059.
3. Krishtal M. M., Ivashin P. V., Polunin A. V. Micro-arc oxidation of aluminium-silicon alloys : Monograph. Togliatti : Izdatelstvo TGU, 2016. 125 p.
4. Malyshev V. N., Gantimirov B. M., Volkhin A. M., Kim S. L. Improved antifriction properties of wear-resistant MAO coatings. Chemical Physics and Mesoscopy. 2013. Vol. 15, No. 2. pp. 285–291.
5. Kolomeychenko A. V. Extending the useful life of machine parts by restoring and strengthening the working surfaces with the help of micro-arc oxidation-based combination techniques : Monograph. 2^nd edition. Orel : Izdatelstvo OrelGAU, 2013. 230 p.
6. Mi T., Jiang B., Liu Z., Fan L. Plasma formation mechanism of microarc oxidation. Electrochimica Acta. 2014. Vol. 123. pp. 369–377.
7. Kolomeichenko A. V., Kravchenko I. N. Elemental composition and microhardness of the coatings prepared on faced aluminum alloys by plasma electrolytic oxidation in a silicate–alkaline electrolyte. Russian Metallurgy (Metally). 2019. Vol. 2019, No. 13. pp. 1410–1413.
8. Dudareva N. Y., Ivashin P. V., Gallyamova R. F., Tverdokhlebov A. Y. et al. Structure and thermophysical properties of oxide layer formed by microarc oxidation on AK12D Al–Si alloy. Metal Science and Heat Treatment. 2021. Vol. 62, No. 11-12. pp. 701–708.
9. Al Bosta M. M. S., Keng-Jeng M., Hsi-Hsin C. The effect of MAO processing time on surface properties and low temperature infrared emissivity of ceramic coating on aluminium 6061 alloy. Infrared Physics & Technology. 2013. Vol. 60. pp. 323–334.
10. Curran J. A., Clyne T. W. Porosity in plasma electrolytic oxide coatings. Acta Materialia. 2006. Vol. 54, No. 7. pp. 1985–1993.
11. Dudareva N. Y., Kolomeichenko A. V., Deev V. B., Sitdikov V. M. Porosity of oxide ceramic coatings formed by micro-arc oxidation on high-silicon aluminum alloys. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2022. Vol. 16, No. 6. pp. 1308–1314.
12. Shuqi W., Ya-Ming W., Yong-Chun Z., Chen G. L. Generation, tailo ring and functional applications of micro-nano pores in microarc oxidation coating: a critical review. Surface Technology. 2021. Vol. 50, No. 6. pp. 1–22.
13. Markov M. A., Krasikov A. V., Ulin I. V., Gerashchenkov D. A. et al. Formation of porous ceramic supports for catalysts by microarc oxidation. Russian Journal of Applied Chemistry. 2017. Vol. 90, No. 9. pp. 1161–1168.
14. Bespalova Zh. I., Panenko I. N. Understanding the effect of the electrolyte composition and micro-arc oxidation modes on the structure, morphology and properties of oxide-ceramic coatings. Elektronnaya obrabotka materialov. 2018. Vol. 54, No. 1. pp. 22–29.
15. Krishna L. R., Somaraju K. R. C., Sundararajan G. The tribological performance of ultra-hard ceramic composite coatings obtained through microarc oxidation. Surface and Coatings Technology. 2003. Vol. 163-164. pp. 484–490.
16. Malyshev V. N., Gantimirov B. M., Volkhin A. M., Kim S. L. Improved antifriction properties of wear-resistant MAO coatings. Chemical Physics and Mesoscopy. 2013. Vol. 15, No. 2. pp. 285–291.
17. Markov M. A., Bykova A. D., Krasikov A. V., Farmakovskii B. V. et al. Formation of wear- and corrosion-resistant coatings by the microarc oxidation of aluminum. Refractories and Industrial Ceramics. 2018. Vol. 59, No. 2. pp. 207–214.
18. Wang Y. Q., Zheng M. Y., Wu K. Microarc oxidation coating formed on SiCW/AZ91 magnesium matrix composite and its corrosion resistance. Materials Letters. 2005. Vol. 59, No. 14-15. pp. 1727–1731.
19. Ying L., Jun G. L., Ming Z. W., Zhen M. et al. Corrosion resistance of the microarc oxidation coatings prepared on magnesium alloy. E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 38. 02009–02011.
20. Chernyshov N. S., Kuznetsov Yu. A., Markov M. A., Krasikov A. V. et al. Corrosion resistance testing of oxide-ceramic coatings produced by micro-arc oxidation. Novye ogneupory. 2020. No. 4. pp. 51–55.
21. Zhou Y. H., Chen P. H., Huang D. N., Wu Z. Z. et al. Micro-arc oxidation for improving high-temperature oxidation resistance of additively manufacturing Ti2AlNb. Surface and Coatings Technology. 2022. Vol. 445. pp. 128719–128728.
22. Curran J. A., Clyne T. W. Thermo-physical properties of plasma electrolytic oxide coatings on aluminium. Surface and Coatings Technology. 2005. Vol. 199. pp. 168–176.
23. Deev V., Prusov E., Prikhodko O., Ri E. Crystallization behavior and properties of hypereutectic Al-Si alloys with different iron content. Archives of Foundry Engineering. 2020. Vol. 20, Iss. 4. pp. 101–107.
24. Komarov A. I., Tsybulskaya L. S., Zolotaya P. S., Romanyuk A. S. et al. The structure and optical properties of composite light-absorbing coatings produced by micro-arc oxidation. Mechanics of Machines, Mechanisms and Materials. 2019. No. 4. pp. 79–83.
25. Liu J., Zhang W., Zhang H., Hu X. et al. Effect of microarc oxidation time on electrochemical behaviors of coated bio-compatible magnesium alloy. Materials Today: Proceedings. 2014. Vol. 1. pp. 70–81.
26. Pistons and engine testing. Wiesbaden : ATZ/MTZ-Fachbuch, Vieweg+ Teubner Verlag, 2012. 284 p.
27. Research services branch of the national institute of mental health. ImageJ. Available at: https://imagej.nih.gov/ij/ (Accessed: 21.03.2022).
28. GOST 9.904–82. Unified system of corrosion and ageing protection. Alluminium alloys. Accelerated test method for exfoliating corrosion. Introduced: 01.07.1983.
29. GOST R 52381–2005. Abrasive materials. Grain and grain size distribution of grinding powders. Test of grain size distribution. Introduced: 01.07.2006.
30. Zemskova E. P. Ensuring corrosion resistance of aluminium alloy parts by forming thin MAO coatings: PhD dissertation. Moscow, 2009. 281 p.
31. Kolomeichenko A. V., Chernyshov N. S., Titov N. V., Logachev V. N. Investigation of corrosion resistance of aluminum alloy products with protective coatings formed by plasma electrolytic oxidation. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2017. Vol. 53, No. 4. pp. 322–326.