Дослідження кінетики формування товщини та фазового складу покриттів на алюмінієвому сплаві АМг6 при мікродуговому оксидуванні

Abstract

У роботі представлено результати дослідження кінетики формування товщини та фазового складу оксидних покриттів на деформівному алюмінієвому сплаві АМг6, отриманих методом мікродугового оксидування (МДО). Особливу увагу приділено впливу складу електроліту, зокрема співвідношенню компонентів рідкого скла (Na₂SіO₃) та гідроксиду калію (KOH), на фазову еволюцію покриттів. Встановлено, що поліморфне перетворення γ-Al₂O₃ у α-Al₂O₃ відбувається лише за умов значного вмісту силікату натрію (12 г/л) у поєднанні з підвищеною концентрацією KOH (2 г/л). Найвищі показники твердості покриттів (до 15 ГПа) досягнуто в комбінованому лужно-силікатному електроліті, що забезпечує утворення стабільної фази α-Al₂O₃. При зменшенні вмісту Na₂SіO₃ спостерігається переважне утворення γ-Al₂O₃ та муліту (3Al₂O₃•2SiO₂), що впливає на загальні властивості покриття. Результати дослідження підтверджують доцільність використання комплексного підходу до регулювання складу електроліту для оптимізації фазового складу, структури й механічних характеристик МДО-покриттів, що є перспективним напрямом підвищення експлуатаційної надійності алюмінієвих сплавів у різних галузях промисловості. This paper presents the results of a comprehensive study of the microarc oxidation (MAO) processes of the deformable aluminum alloy AMg6 with an emphasis on the kinetics of coating thickness formation and the evolution of its phase composition depending on electrolyte parameters. Particular attention is paid to the influence of the concentration of liquid glass (sodium silicate - Na₂SіO₃) and potassium hydroxide (KOH) in the alkalinesilicate electrolyte on the mechanism of formation of the oxide layer, polymorphic phase transformations and their impact on the physical and mechanical characteristics of coatings. It is shown that the formation of the structure and phase composition of coatings occurs by an electrochemical mechanism that depends on the composition of the electrolyte. It has been established that at an increased concentration of Na₂SіO₃ (12 g/L), thermodynamically favorable conditions are created for the completion of the polymorphic transformation of γ-Al₂O₃ into α-Al₂O₃, a thermostable phase that gives the coating high hardness (up to 15 GPa) and electrical insulating properties. Instead, at a reduced content of sodium silicate (6 g/l) and a low concentration of KOH (1 g/l), the predominant formation of a mullite phase (3Al₂O₃•2SiO₂) was found, which leads to a different coating morphology with reduced mechanical properties but potentially higher thermal stability.