ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ В ЭЛЕКТРОЛИТ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ SiO2 НА СОСТАВ И СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ СЛОЕВ, ФОРМИРУЕМЫХ ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ ОКСИДИРОВАНИЕМ МАГНИЯ

  • Евгений Дмитриевич Боргардт Тольяттинский государственный университет
  • Антон Викторович Полунин Тольяттинский государственный университет
  • Павел Валентинович Ивашин Тольяттинский государственный университет
  • Михаил Михайлович Криштал Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: плазменно-электролитическое (микродуговое) оксидирование, технически чистый магний, наночастицы, диоксид кремния, оксидный слой, прочность сцепления с подложкой, коррозионная стойкость

Аннотация

Магний и его сплавы, благодаря сочетанию легкости и прочностных характеристик, представляют интерес для всех сфер промышленности, требовательных к весу изделий, – кораблестроения, авиации, ракетостроения. Однако поверхностные свойства магниевых сплавов не удовлетворяют многим требованиям, и в настоящий момент не существует эффективного метода их улучшения. Перспективным электрохимическим методом является плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО), но технология получения при его помощи оксидных слоев нуждается в совершенствовании. Одним из путей модифицирования ПЭО-слоев является добавка в электролит наночастиц. Работа посвящена получению оксидных слоев на магнии методом ПЭО с использованием электролита без наночастиц и при добавке наночастиц SiO2 в электролит. Проведено исследование полученных оксидных слоев методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгенофазового анализа, инструментального индентирования и электрохимических испытаний. Исследованы структура, элементный и фазовый состав, прочность сцепления с подложкой и коррозионная стойкость оксидных слоев на магнии.

Показано положительное влияние добавок наночастиц SiO2 в электролит на исследованные функциональные свойства оксидного слоя – прочность сцепления с подложкой, коррозионную стойкость, предположен механизм положительного влияния наночастиц на эти характеристики. В составе оксидного слоя обнаружена фаза силиката магния Mg2SiO4, а также фосфат магния Mg3(PO4)2, что говорит об участии в формировании слоя как компонентов электролита – фосфора, так и внесенных наноразмерных частиц диоксида кремния.

Биографии авторов

Евгений Дмитриевич Боргардт, Тольяттинский государственный университет

младший научный сотрудник НИО-4 Научно-исследовательского института прогрессивных технологий

Антон Викторович Полунин, Тольяттинский государственный университет

кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИО-4 Научно-исследовательского института прогрессивных технологий

Павел Валентинович Ивашин, Тольяттинский государственный университет

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник НИО-4 Научно-исследовательского института прогрессивных технологий

Михаил Михайлович Криштал, Тольяттинский государственный университет

доктор физико-математических наук, профессор, ректор

Литература

Hussein R.O., Zhang P., Nie X., Xia Y., Northwood D.O. The effect of current mode and discharge type on the corrosion resistance of plasma electrolytic oxidation (PEO) coated magnesium alloy AJ62 // Surface and Coatings Technology. 2011. Vol. 206. № 7. P. 1990–1997.

Николас А., Рольник С. Применение магниевых компонентов в аэрокосмической индустрии // Аэрокосмический курьер. 2011. № 1. С. 42–44.

Magnesium Alloys. Corrosion and Surface Treatments / ed. by F. Czerwinski. London: InTech, 2011. 353 p. ISBN 978-953-307-972-1.

Hanshan D. Surface engineering of light alloys. Aluminium, magnesium and titanium alloys. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2010. 680 p. ISBN 978-1-84569-537-8.

Apelfeld A., Krit B., Ludin V., Morozova N., Vladimirov B., Wud R.Z. The characterization of plasma electrolytic oxidation coatings on AZ41 magnesium alloy // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 322. P. 127–133.

Суминов И.В., Белкин П.Н., Эпельфельд А.В., Людин В., Крит Б., Борисов А. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. В 2 т. Т. 2. М.: Техносфера, 2011. 512 с.

Криштал М.М., Ивашин П.В., Ясников И.С., Полунин А.В. Влияние добавок наноразмерных частиц SiO2 в электролит на состав и морфологию оксидных слоев, формируемых при микродуговом оксидировании сплава АК6М2 // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 7. С. 62–69.

Криштал М.М., Ивашин П.В., Растегаев И.А., Полунин А.В., Боргардт Е.Д. Влияние добавки в электролит наноразмерного диоксида кремния на характеристики оксидных слоев, сформированных микродуговым оксидированием на Al-Si сплаве АК9ПЧ // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2014. № 1. С. 48–52.

Криштал М.М., Ивашин П.В., Полунин А.В., Боргардт Е.Д., Твердохлебов А.Я. Повышение эффективности технологии микродугового оксидирования алюминиево-кремниевых сплавов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2-2. С. 86–93.

Полунин А.В., Ивашин П.В., Растегаев И.А., Боргардт Е.Д., Криштал М.М. Исследование износостойкости оксидных слоев, сформированных микродуговым оксидированием на силумине АК9ПЧ в модифицированном наночастицами диоксида кремния электролите // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 2. С. 21–25.

Guo J., Wang L., Wang S.C., Liang J., Xue Q., Yan F. Preparation and performance of a novel multifunctional plasma electrolytic oxidation composite coating formed on magnesium alloy // Journal of Materials Science. 2009. Vol. 44. № 8. P. 1998–2006.

Blawert C., Sah S.P., Liang J., Huang Y., Höche D. Role of sintering and clay particle additions on coating formation during PEO processing of AM50 magnesium alloy // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 213. P. 48–58.

Lu X., Blawert C., Huang Y., Ovri H., Zheludkevich M.L., Kainer K.U. Plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy with addition of SiO2 particles // Electrochimica Acta. 2016. Vol. 187. P. 20–33.

Gnedenkov S.V., Sinebryukhov S.L., Mashtalyar D.V., Imshinetskiy I.M., Samokhin A.V., Tsvetkov Y.V. Fabrication of Coatings on the Surface of Magnesium Alloy by Plasma Electrolytic Oxidation Using ZrO2 and SiO2 Nanoparticles // Journal of Nanomaterials. 2015. Vol. 2015. P. 154298. DOI: 10.1155/2015/154298.

Абзаев Ю.А., Копаница Н.О., Клименов В.А., Саркисов Ю.С., Горленко Н.П., Демьяненко О.В., Завьялов А.П. Моделирование структурного состояния аморфного таркосила // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 3. C. 121–133.

Jenkins R., Snyder R.L. Introduction to X-ray Powder Diffractometry. New York: NY Wiley, 2012. 432 p. ISBN 9781118520918.

Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 2001. 856 p. ISBN 0-471-04372-9.

Lu X., Blawert C., Kainer K.U., Zheludkevich M.L. Investigation of the formation mechanisms of plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy AM50 using particles // Electrochimica Acta. 2016. Vol. 196. P. 680–691.

Lu X., Blawert C., Zheludkevich M.L., Kainer K.U. Insights into plasma electrolytic oxidation treatment with particle addition // Corrosion Science. 2015. Vol. 101. P. 201–207.

Lu X., Mohedano M., Blawert C., Matykina E., Arrabal R., Kainer K.U., Zheludkevich M.L. Plasma electrolytic oxidation coatings with particle additions – A Review // Surface and Coatings Technology. 2016. Vol. 307. P. 1165–1182.

Dong E.T., Shen P., Shi L.X., Zhang D., Jiang Q.C. Wetting and adhesion at Mg/MgO interfaces // Journal of Material Science. 2013. Vol. 48. № 17. P. 6008–6017.

Опубликован
2018-09-28
Выпуск
Раздел
Технические науки