Mikrostruktura wielowarstwowej powłoki Al2O3 wytworzonej metodą plazmowego utleniania elektrolitycznego na stopie aluminium serii 2000

• Autorzy: Michta Grzegorz , Czech Jacek

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2020.4.6

Warianty tytułu

EN

Microstructure of the Al2O3 multilayer coating produced using Plasma Electrolytic Oxidation method on AA2000 Series Aluminium Alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań powłoki Al2O3 powstałej w procesie PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) na podłożu stopu aluminium serii 2000. Badania mikrostrukturalne wykonano przy użyciu mikroskopii świetlnej i elektronowej (SEM i TEM). Powstała powłoka tlenku aluminium charakteryzowała się budową wielowarstwową o zróżnicowanej mikrostrukturze. Wyróżniono trzy główne warstwy. Zewnętrzna warstwa składa się z kruchych krystalitów, a wewnętrzna − z dobrze przylegającej do podłoża funkcjonalnej warstwy tlenkowej. Pomiędzy podłożem duralowym a warstwą wewnętrzną zaobserwowano warstwę przejściową o budowie amorficznej. Ponadto wykonano badania adhezji powłoki do podłoża poprzez test zarysowania; badania te miały głównie charakter technologiczny związany z oceną stopnia przylegania powłoki do podłoża duralowego.

EN

This work presents results of the investigation of Al2O3 coating produced on the AA2000 series aluminium alloy using the Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) process. Microstructural studies of the coating were performed using Light Microscopy (LM) as well as Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM, TEM) methods. Investigated alumina scale has a multilayer composition: three sublayers with the different structure were identified. The outer-layer composes mainly of brittle Al2O3 crystals, whereas the inner-layer exhibits excellent adhesion to the Al alloy substrate and high mechanical properties. Between the base alloy and the inner-sublayer, a transition zone with amorphous structure was found. To investigate the coating adhesion to the substrate, the scratch tests were performed, that confirmed high mechanical properties of the Al alloy-coating system.

Słowa kluczowe

PL

mikrostruktura; Al2O3; proces PEO; utlenianie plazmowo-elektrolityczne; powłoki wielowarstwowe

EN

microstructure; Al2O3; PEO process; plasma electrolytic oxidation; multilayer coating

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 87, nr 4
• Strony: 99--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Michta Grzegorz

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemyłowej, Katedry Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Czech Jacek

• Dr J H Burgoyne & Partners LL, 11-12 HalfMooo Court, Bartholomew Close, London

Bibliografia

• [1] Barati Darband Gh., M. Aliofkhazraei, P. Hamghalam, N.Valizade. 2017. "Plasma electrolytic oxidation of magnesium and its alloys: Mechanism, properties and applications". Journal of Magnesium and Alloys 5 (1): 74-132.
• [2] Clyne Trevor W., Samuel Ch. Troughton. 2019. "A review of recent work on discharge characteristics during plasma electrolytic oxidation of various metals". International Materials Reviews, 64 (3): 127-162.
• [3] Hussein R., X. Nie, D. Northwood, A.Yerokhin, A.Matthews. 2010. "Spectroscopic study of electrolytic plasma and discharging behaviour during the plasma electrolytic oxidation (PEO) process". Journal of Physics D: Applied Physics 43 (10): 1-13.
• [4] Karbowniczek Joanna. 2019. "Mikrostruktura, odpowiedź komórkowa i wybrane właściwości biomateriałów na bazie stopów tytanu stosowanych w medycynie regeneracyjnej tkanki kostnej i stawów. Praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie.
• [5] Li Qingbiao, Jun Liang, Qing Wang. 2013. Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on Lightweight Metals, Modern Surface Engineering Treatments, Mahmood Aliofkhazraei, IntechOpen, DOI: 10.5772/55688.
• [6] Martin J., A. Melhem, I. Shchedrina, T.Duchanoy, A. Nominé, G. Henrion, T. Czerwiec, T. Belmonte. 2013. "Effects of electrical parameters on plasma electrolytic oxidation of aluminium". Surface and Coatings Technology 221: 70-76.
• [7] Monfort F., Berkani A., Matykina E., Skeldon P., Thompson G.E., Habazaki H., Shimizu K. 2007. "Development of Anodic Coatings on Aluminium under Sparking Conditions in Silicate Electrolyte". Corrosion Science 49 (2): 672-693.
• [8] Nie X, A. Leyland, H.W. Song, A.L. Yerokhin, S.J. Dowey, A. Matthews. 1999. "Thickness effects on the mechanical properties of micro-arc discharge oxide coatings on aluminium alloys". Surface and Coatings Technology 116-119: 1055-1060.
• [9] Nie Xie, EI Meletis, JC Jiang, A Leyland, AL Yerokhin, A Matthews. 2002. "Abrasive wear/corrosion properties and TEM analysis of Al2O3 coatings fabricated using plasma electrolysis". Surface and Coatings Technology 149 (2): 245-251.
• [10] Rama Krishna L., A. Sudha Purnima, G. Sundararajan. 2006. "A comparative study of triblogical behavior of microarc oxidation and hard-anodized coatings". Wear 261: 1095-1101.
• [11] Raveeh A., Z. K. Tsameret, E. Grossman. 1997. "Surface characterization of thin layers of aluminium oxide". Surface and Coatings Technology 88 (1-3): 103-111.
• [12] Scotto-Sheriff, S., E. Darque-Ceretti, G. Plassart, et al.. 1999. "Physico-chemical characterisation of native air-formed oxide films on Al-Mg alloys at low temperature. Influence of water". Journal of Materials Science 34: 5081-5088.
• [13] Yerokhin A. L., A. A. Voevodin, V. V. Lyubimov, J. Zabinski, M. Donley. 1998. "Plasma electrolytic fabrication of oxide ceramic surface layers for tribotechnical purposes on aluminium alloys". Surface and Coatings Technology 110 (3): 40-146.
• [14] Yeorkhin A.L., X. Nie, A. Leyland, A. Matthews, S.J. Downey. 1999. "Plasma electrolysis for surface engineering". Surface and Coatings Technology 122 (2-3): 73-93.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).