Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия

В. С. Егоркин, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией электрохимических процессов, эл. почта: egorkin@ich.dvo.ru
И. Е. Вялый, научный сотрудник лаборатории нестационарных поверхностных процессов, эл. почта: igorvyal@gmail.com
С. Л. Синебрюхов, заведующий лабораторией нестационарных поверхностных процессов, докт. хим. наук, доцент, член-корреспондент РАН, эл. почта: sls@ich.dvo.ru
С. В. Гнеденков, директор, заведующий отделом электрохимических систем и процессов модификации поверхности, докт. хим. наук, профессор, член-корреспондент РАН, эл. почта: svg21@hotmail.com

Представлены результаты исследования морфологии, состава, электрохимических и механических свойств покрытий, сформированных методом плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) на алюминиевом сплаве АМг61 в тартратсодержащих электролитах двух составов: 20 г/л винной кислоты и 6 г/л гидроксида калия; 20 г/л тартрата калия и 0,6 г/л фторида натрия. Наличие в составе электролита фторида натрия обусловливает формирование γ-модификации оксида алюминия(III) в виде микротрубок (видимая пористость 23 %), в то время как в электролите с гидроксидом калия образуется малопористый слой γ-Al₂O₃ (видимая пористость 3 %). Наилучшими электрохимическими и износостойкими свойствами обладает образец с ПЭО-покрытием, сформированным в электролите, содержащем 20 г/л винной кислоты и 6 г/л гидроксида калия. Нанесение такого покрытия на сплав АМг61 обеспечивает снижение плотности тока коррозии образца более чем на порядок (I_к = 1,4·10^–9 А/см²) по сравнению со значением этого параметра для образца без покрытия (I_к = 4,8·10^–8 А/см²). Модуль импеданса на низкой частоте |Z|_f = 0,01 Гц для такого покрытия увеличивается на три порядка (|Z|_{f = 0,01 Гц} = 2,51·10⁸ Ом·см²) по сравнению
с этим параметром для образца без покрытия (|Z|_{f = 0,01 Гц} = 1,94·10⁵ Ом·см²). Морфологией и фазовым составом данного оксидного слоя обусловлено снижение в 2 раза коэффициента трения (μ = 0,10–0,12) и уменьшение скорости износа на полпорядка (4,8·10^–4 мм³/(Н·м)) по сравнению со значениями этих параметров для образца, обработанного в электролите с 20 г/л тартрата калия и 0,6 г/л NaF (1,1·10^–3 мм³/(Н·м) при μ = 0,23–0,26).

Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных при финансовой поддержке Российского научного фонда № 23-23-00372 «Защитное композиционное покрытие на алюминиевых сплавах, эксплуатируемых в морских условиях».

1. Verma A. K., Chauhan A. K., Kumar A., Agarwal M. Exploring, characteristics and analysis of Magnalium alloy developed by the powder metallurgy process // Journal of Alloys and Compounds Communications. 2024. Vol. 3. 100010. DOI: 10.1016/j.jacomc.2024.100010
2. Konstantinov I. L., Yuryev P. O., Baranov V. N., Bezrukikh A. I. et al. Study the influence of scandium content and annealing regimes on the properties of alloys 1580 and 1581 // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. 2023. Vol. 6, Iss. 1. P. 15–24. DOI: 10.1016/j.ijlmm.2022.09.002
3. Гайдукова А. М., Назарова Д. Ю., Конькова Т. В., Стоянова А. Д. Определение влияния параметров электро химического полирования сплавов алюминия на шерохо ватость и отражательную способность поверхности // Цветные металлы. 2024. № 8. С. 40–47.
4. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Egorkin V. S., Vyalyi I. E. et al. Formation and properties of composite coatings on aluminum alloys // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2017. Vol. 62. P. 1–11. DOI: 10.1134/S0036023617010065
5. Кузнецов А. О., Оглодков М. С., Климкина А. А. Влияние хими ческого состава на структуру и свойства сплава системы Al – Mg – Si // Труды ВИАМ. 2018. № 7. С. 3–9.
6. Egorkin V. S., Medvedev I. M., Sinebryukhov S. L., Vyaliy I. E. et al. Atmospheric and marine corrosion of PEO and composite coatings obtained on Al – Cu – Mg aluminum alloy // Materials (Basel). 2020. Vol. 13, Iss. 12. 2739. DOI: 10.3390/ma13122739
7. Peng C., Cao G., Gu T., Wang C. et al. The corrosion behavior of the 6061 Al alloy in simulated Nansha marine atmosphere // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 19. P. 709–721. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.05.066
8. Осокин Е. П., Барахтина Н. Н., Павлова В. И., Алифиренко Е. А., Зыков С. А. Алюминиевые материалы в судостроении и эффективность их использования в промышленности // Технология легких сплавов. 2022. № 3. С. 69–84. DOI: 10.24412/0321-4664-2022-3-69-84
9. He Z., Zeng Y., Zhou M., Min Y. et al. Superhydrophobic films with enhanced corrosion resistance and self-cleaning performance on an Al alloy // Langmuir. 2021. Vol. 37, Iss. 1. P. 524–541. DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c03222
10. Zhu T., Yuan Y., Yu Q., Xiang H. et al. Enhanced corrosion resistance of slippery liquid infused porous aluminum surfaces prepared by anodizing in simulated marine atmosphere // Materials Chemistry and Physics. 2023. Vol. 306. 128073. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2023.128073
11. Xie C., Chen Y., Liu X., Tang W. et al. Effect of voltage and time on microstructure and corrosion resistance of anodic oxidation film on Al – 5.5Zn – 0.03In – 1Mg – 0.03Ti – 0.08Sn alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2024. Vol. 1009. 176740. DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.176740
12. Díaz B., Figueroa R., Nóvoa X. R., Pérez C. et al. Effect of substrate microstructure on corrosion resistance of cast and forged anodised 6082 Al alloy // Surface and Coatings Technology. 2024. Vol. 481. 130614. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2024.130614
13. Woo Yang J., Park H., Hwan Chun H., Ceccio S. L. et al. Development and performance at high Reynolds number of a skin-friction reducing marine paint using polymer additives // Ocean Engineering. 2014. Vol. 84. P. 183–193. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2014.04.009
14. Cerchier P., Pezzato L., Gennari C., Moschin E. et al. PEO coating containing copper: A promising anticorrosive and antifouling coating for seawater application of AA 7075 // Surface and Coatings Technology. 2020. Vol. 393. P. 125774. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.125774
15. Guo D., Zhang Y. M., Li Y., Lu B. C. et al. Hydrocarbon-degrading Shewanella algae shows oxidative deterioration corrosion at the aluminium alloy & coating interface // Corrosion Science. 2024. Vol. 234. 112072. DOI: 10.1016/j.corsci.2024.112072
16. Egorkin V. S., Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Vyaliy I. E. et al. Increasing thickness and protective properties of PEOcoatings on aluminum alloy // Surface and Coatings Technology. 2018. Vol. 334. P. 29–42. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.11.025
17. Madhavi Y., Rama Krishna L., Narasaiah N. Corrosion-fatigue behavior of micro-arc oxidation coated 6061-T6 Al alloy // International Journal of Fatigue. 2021. Vol. 142. 105965. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105965
18. Barati N., Jiang J., Meletis E. I. Microstructural evolution of ceramic nanocomposites coated on 7075 Al alloy by plasma electrolytic oxidation // Surface and Coatings Technology. 2022. Vol. 437. 128345. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128345
19. ГОСТ 4784–2019. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. — Введ. 1.09.2019.
20. Гнеденков С. В., Егоркин В. С., Синебрюхов С. Л., Вялый И. Е. Электрохимические свойства оксидных покрытий на алюминиевом сплаве АМг3, обработанных раствором гидрофобного агента // Цветные металлы. 2015. № 8. С. 55–60.
21. Yerokhin A., Khan R. H. U. Surface engineering of light alloys: Aluminium, magnesium and titanium alloys / Edited by Hanshan Dong. — Cambridge, UK, New Delhi, Boca Raton, FL: Woodhead Publishing Limited, 2010. — 680 p.

22. Collins T. J. ImageJ for Microscopy // Biotechniques. 2007. Vol. 43. P. 25–30. DOI: 10.2144/000112517
23. Перепелкина С. Ю., Коваленко П. П., Печенко Р. В., Нуждин К. А. Методика исследования трибологических характеристик материалов на машине трения // Известия вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59. № 8. С. 636–640. DOI: 10.17586/0021-3454-2016-59-8-636-640
24. Измерительное оборудование / Приложение к свидетельству № 57801 об утверждении типа средств измерений. Приборы для измерений коэффициента трения Tribometer моделей TRB, THT и VTR. — URL: https://all-pribors.ru/docs/59808-15.pdf (дата обращения: 25.11.2024)