The Influence of Graphite Modification of Oxide Coatings Produced on MG-AZ31B Alloy by Plasma Electrolytic Oxidation on their Tribological Properties

• Autorzy: Niedźwiedź Mateusz , Bara Marek , Korzekwa Joanna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9077

Warianty tytułu

PL

Wpływ modyfikacji grafitem powłok tlenkowych wytworzonych na stopie MG-AZ31B metodą plazmowego ulteniania elektrolitycznego na ich właściwości tribologiczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The manuscript discusses the impact of graphite modification of oxide coatings formed on the AZ31B magnesium alloy through plasma electrolytic oxidation on tribological properties. Constant oxidation parameters were applied: current density of 18 A/dm², oxidation time of 30 minutes, pulse frequency of 100 Hz, and voltage limitation in positive current cycles of 400 V. Graphite modification was carried out using an ultrasonic method, with process parameters (modifier content and treatment time) selected based on a two-dimensional experimental design. Tribological tests were performed on a T-17 tester under dry friction conditions using a PEEK-HPV pin. Graphite modification resulted in a reduction in the friction coefficient and mass wear of the pin, as well as an increase in the mass change of the sample. Additionally, roughness and coating thickness measurements were carried out.

PL

W artykule omówiono wpływ modyfikacji grafitem powłok tlenkowych wytworzonych na stopie magnezu AZ31B poprzez plazmowe utlenianie elektrolityczne na właściwości tribologiczne. Zastosowano stałe parametry utleniania: gęstość prądu 18 A/dm², czas utleniania 30 minut, częstotliwość impulsów 100 Hz oraz ograniczenie napięciowe w cyklach prądu dodatniego 400 V. Modyfikację grafitem przeprowadzono wykorzystując metodę ultradźwiękową, a parametry procesu (zawartość modyfikatora i czas obróbki) zostały dobrane na podstawie dwuwymiarowego planu badawczego. Testy tribologiczne przeprowadzono na testerze T-17 w warunkach tarcia technicznie suchego z użyciem trzpienia PEEK-HPV. Modyfikacja grafitem wpłynęła na zmniejszenie współczynnika tarcia i zużycia masowego trzpienia, a także na wzrost zmiany masy próbki. Ponadto przeprowadzono pomiary chropowatości oraz grubości powłok.

Słowa kluczowe

EN

oxide coating; tribology; magnesium alloy; plasma electrolytic oxidation

PL

powłoka tlenkowa; tribologia; stop magnezu; plazmowe utlenianie elektrolityczne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 3
• Strony: 107--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Niedźwiedź Mateusz

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Institute of Materials Engineering, 75 Pułku Piechoty 1a Str., 41-500 Chorzów, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9279-3121

autor

Bara Marek

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Institute of Materials Engineering, 75 Pułku Piechoty 1a Str., 41-500 Chorzów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3488-759X

autor

Korzekwa Joanna

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Institute of Materials Engineering, 75 Pułku Piechoty 1a Str., 41-500 Chorzów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3289-4526

Bibliografia

• 1. Yerokhin A. L., Nie X., Leyland A., Matthews A.: Dowey S. J.: Plasma electrolysis for surface engineering. Surf. Coat. Technol. 122, 1999, pp. 73–93.
• 2. Matykina E., Arrabal R., Skeldon P.: Plasma electrolytic oxidation of aluminium in alkaline solutions containing molybdate. Surf. Coat. Technol. 203, 2009, pp. 3210–3218.
• 3. Curran J. A., Clyne T. W.: Thermo-physical properties of plasma electrolytic oxide coatings on aluminium. Surf. Coat. Technol. 199, 2005, pp. 168–176.
• 4. Liang J., Luan B.: Wear and corrosion resistant coatings prepared by PEO on Al alloy in a solution containing graphene oxide. Surf. Coat. Technol. 204, 2010, pp. 2167–2174.
• 5. Fatoba O., Popoola A. P. I., Popoola O. M.: Tribological behaviour of PEO coating on AM60 magnesium alloy. J. Alloy. Compd. 695, 2017, pp. 414–422.
• 6. Lu X., Guo Y.: Influence of graphite addition on the microstructure and tribological properties of microarc oxidation coatings on Ti–6Al–4V alloy. Surf. Coat. Technol. 2016, 286, pp. 349–356.
• 7. Zhao H.,Gu Y.: The wear and corrosion resistance of PEO coatings on magnesium alloy AZ91D with graphene oxide addition. Surf. Coat. Technol. 318, 2017, pp. 322–330.
• 8. Metikos-Huković M., Pilić Z.: The influence of graphite addition on corrosion behaviour of Al2 O3 coatings on aluminium. Corros. Sci. 73, 2013, pp. 122–129.
• 9. Hussein R. O., Northwood D. O., Nie X.: Improving tribological properties of Al–Si alloy using plasma electrolytic oxidation process. Tribol. Int., 60, 2013, pp. 111–120.
• 10. Pezzato L., Lorenzetti L., Tonelli L., Bragaggia G., Dabalà M., Martini C., Brunelli K.: Effect of SiC and borosilicate glass particles on the corrosion and tribological behavior of AZ91D magnesium alloy after PEO process. Surf. Coat. Technol. 428, 2021, pp. 1–16.
• 11. Yerokhin A.L., Nie X., Leyland A.: Characterisation of oxide films produced by plasma electrolytic oxidation of a Ti–6Al–4V alloy. Surf. Coat. Technol. 174–175, 2003, pp. 795–798.
• 12. Sharath B.N., Madhu P., Verma A.: Enhancing tribological performance: A review of ceramic reinforced aluminium hybrid composites for high-temperature engineering applications. Hybrid Advances. 4, 2023, pp. 1–13.
• 13. Zhang Z., Breidt C., Chang L., Friedrich K.: Wear of PEEK composites related to their mechanical performances. Tribol. Int. 2004, 37, pp. 271–277.
• 14. Arun S., Hariprasad S., Saikiran A., Ravinsankar B., Parfenov E. V., Mukaeva V. R., Rameshbabu N.: The effect of graphite particle size on the corrosion and wear behaviour of the PEO-EPD coating fabricated on commercially pure zirconium. Surf. Coat. Technol. 363, 2019, pp. 301–313.
• 15. Ashour M. E., Osman T. A., Khattab A., Elshalakny B.: Novel Tribological Behavior of Hybrid MWCNTs/MLNGPs as an Additive on Lithium Grease. J. Tribol. 2017, 139, pp. 1–7.
• 16. Nie X., Wang L., Konca E., Alpas A. T.: Tribological behaviour of oxide/graphite composite coatings deposited using electrolytic plasma proces. Surf. Coat. Technol. 188–189, 2004, pp. 207–213.
• 17. Ma K. J., Mohannad M. A. B., Wu W. T.: Preparation of self-lubricating composite coatings through a micro-arc plasma oxidation with graphite in electrolyte solution. Surf. Coat. Technol. 259, 2014, pp. 318–324.
• 18. Niedźwiedź M., Bara M., Korzekwa J., Kaptacz S., Sowa M., Olesiński A., Simka W.: Tribological Properties and Surface Wettability of Coatings Produced on the Mg-AZ31B Alloy by Plasma Electrolytic Oxidation. Materials. 14, 2024, pp. 1–19.
• 19. Evans J. D.: Straightforward Statistics for the Behavioral Sciences, Thomson Brooks/Cole Publishing Co.: Belmont, CA, USA, 1996.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).