Досліджування залежності фазового складу і твердості від товщини МДО-покриттів

Abstract

Досліджено залежності фазового складу і твердості від товщини МДО-покриттів на алюмінієвому сплаві АК6, які сформовані методом мікродугового оксидування (МДО) в лужно-силікатному електроліті при катодно-анодному режимі. Досліджена структура та морфологія МДО–покриттів. Встановлено, що покриття на сплаві АК6, сформоване в лужно-силікатному електроліті, має двошарову будову - технологічний шар і основний. Саме основний шар покриття має практичне призначення - він обумовлює поверхневе зміцнення алюмінієвих виробів методом МДО. Аналіз товщини покриття показав, що покриття зростає як всередину зразка (товщина основного шару) та і назовні зі збільшенням розміру зразка (технологічна товщина покриття). Загальна товщина покриття складається з його внутрішньої та зовнішньої товщини. Ці товщини змінюються практично синхронно. Встановлено, що технологічний шар (верхній пухкий шар) покриття є припуском для подальшої розмірної обробки виробів. Оброблення отриманих результатів показало, що частка основного шару становить 50 - 60% від загальної товщини покриття, а технологічного - 50 - 40 %. Вивчено фазовий склад МДО–покриттів і показано, що покриття має кристалічну будову та складається з високотемпературних модифікацій окислів алюмінію (α-Al₂O₃ і γ- Al₂O₃) та муліту (3 Al₂O₃ · 2SiO₂). В роботі показано можливість обробкою МДО алюмінієвого сплаву АК6 забезпечити фазовий склад зміцненого шару і, як наслідок, високі експлуатаційні характеристики (твердість) за рахунок високого вмісту в зміцненому шарі модифікації α- Al₂O₃ - корунду. Встановлено, що за рахунок формування різної товщини покриття можуть бути створені умови формування структурно-фазового стану покриттів, що забезпечують надійність і довговічність сполучених з'єднань. Aluminum alloys are widely used in a variety of industries due to their lightweight yet strong properties. However, their relatively low wear resistance, hardness, and corrosion resistance limit their long-term operation. The most promising way to improve the performance properties of tribotechnical materials is to create surface layers on parts that have high wear resistance and antifriction. The micro-arc oxidation (MAO) method produces ardened layers on the surface of aluminum alloys. One of the key factors affecting the properties of such coatings is their thickness. Changes in hickness can lead to changes in the phase composition of the coating, which in turn affects its hardness and overall performance. The study of the relationship between the phase composition, hardness, and thickness of MАO coatings is important for understanding the processes that occur in coatings during their production and for optimizing the technological processes of creating protective layers on aluminum alloys. The dependence of the phase composition and hardness on the thickness of MАO coatings on aluminum alloy AK6, formed by the method of microarc oxidation (MAO) in alkaline-silicate electrolyte in the cathodic-anodic mode, was investigated. The structure and morphology of the MАO coatings were investigated. It has been established that the coating on AK6 alloy formed in alkaline-silicate electrolyte has a two-layer structure: a technological layer and a base layer. It is the main layer of the coating that has a practical purpose - it causes surface hardening of aluminum products by the MАO method. The analysis of the coating thickness showed that the coating grows both inside the sample (base layer thickness) and outward with increasing sample size (technological coating thickness). The total thickness of the coating consists of its inner and outer thicknesses.