Influence of the cathodic pulse on the formation and morphology of oxide coatings on aluminium produced by plasma electrolytic oxidation

• Autorzy: Gębarowski W. , Pietrzyk S.

Warianty tytułu

PL

Wpływ impulsu katodowego na tworzenie i morfologie warstw tlenkowych na aluminium otrzymywanych na drodze plazmowego utleniania elektrolitycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Plasma electrolytic oxidation (PEO) is an effective method to obtain hard ceramic coatings on Al, Mg and Ti alloys. Micro-discharges occurring on the electrode surface during process promote the creation of crystalline oxides phases which improve mechanical properties of the coating. By using alternate current (AC) at some current conditions the process can be conducted in ‘soft’ spark regime. This allows producing thicker layers, increasing growth rate and uniformity of layer, decreasing amount of pores and defects. These facts proof the importance of cathodic pulse in the PEO mechanism; however its role is not well defined. In this work, influence of anodic to cathodic current density ratio on kinetics of coating growth, its morphology and composition were investigated. The PEO process of pure was conducted in potassium hydroxide with sodium metasilicate addition. The different anodic to cathodic average currents densities ratios of pulses were applied. The phase composition of coatings was determined by XRD analysis. Morphology of obtained oxide layers was investigated by SEM observations.

PL

Plazmowe utlenianie elektrolityczne (PEO) jest efektywną metodą otrzymywania twardych, ceramicznych powłok głównie na stopach Al, Mg oraz Ti. Mikro-wyładowania występujące na powierzchni elektrody podczas procesu promują tworzenie się krystalicznych faz tlenkowych, które polepszają właściwości mechaniczne powłok. Stosując prąd zmienny, możliwe jest wprowadzenie procesu w tryb tzw. 'miękkiego' iskrzenia przy pewnych parametrach prądowych. Pozwala to otrzymywać grubsze powłoki, zwiększyć szybkość narastania i równomierność warstwy oraz zmniejszyć ilość porów i defektów. Świadczy to o dużym wpływie impulsu katodowego na mechanizm narastania warstwy w procesie PEO, jednak jego rola nie została jeszcze dobrze poznana. W niniejszej pracy badany był wpływ stosunku anodowej gęstości prądowej do katodowej na kinetykę wzrostu warstwy oraz jej morfologię i skład. PEO przeprowadzano w roztworze wodorotlenku potasu z dodatkiem metakrzemianu sodowego. Podkładką było czyste aluminium. Stosowane były przebiegi o różnym stosunku średniej gęstości prądowej anodowej do katodowej. Skład fazowy warstw został określony na drodze analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Morfologia warstw tlenkowych była badana na drodze obserwacji pod skaningowym mikroskopie elektronowym.

Słowa kluczowe

EN

plasma electrolytic oxidation; PEO; alumina coatings; aluminium oxide

PL

plazmowe utlenianie elektrolityczne; PEO; powłoki ceramiczne; tlenek glinu

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 1
• Strony: 241--245
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gębarowski W.

autor

Pietrzyk S.

• AGH University of Science and Technology Faculty of Non-Ferrous Metals, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30, Poland

Bibliografia

• [1] A. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A. Matthews, S. J. Dowey, Surf. Coat. Tech. 122, 73 (1999).
• [2] L. Krishna, A. Purnima, G. Sundararajan, Wear 261, 1095 (2006).
• [3] M. Aliofkhazraei, A. S. Rouhaghdam, Fabrication of Nanostructures by Plasma Electrolysis, Weinheim 2010.
• [4] L. Snizhko, A. L. Ye rokhin, A. Pilkington, N. Gurevina, D. O. Misnyankin, A. Leyland, A. Matthews, Electrochim. Acta 49, 2085 (2004).
• [5] C. S. Dunleavy, I. O. Golosnoy, J. A. Curran, T. W. Clyne, Surf. Coat. Tech. 203, 3410 (2009).
• [6] S. Xin, L. Song, R. Zhao, X. Hu, Thin Solid Films 515, 326 (2006).
• [7] M. Chen, Y. Ma, Y. Hao, Front. Mech. Eng. China 5, 98 (2009).
• [8] A. S. Shatrov, V. I. Samsonov, Patent US 2003/0188972 A1.
• [9] A. I. Slonova, O. P. Terleeva, Prot. Met. 44, 65 (2011).
• [10] F. Jaspard-Mecuson, T. Czerwiec, G. Henrion, T. Belmonte, L. Dujardin, A. Viola, J. Beauvir, Surf. Coat. Tech. 201, 8677 (2007).
• [11] R. Arrabal, E. Matykina, T. Hashimoto, P. Skeldon, G.E. Thompson, Surf. Coat. Tech. 203, 2207 (2009).
• [12] M. D. Klapkiv, H. M. Nykyforchyn, V. M. Posuvailo, Mater. Sci. 30, 333 (1994).
• [13] E. Matykina, R. Arrabal, P. Skeldon, G. E. Thompson, P. Belenguer, Surf. Coat. Tech. 205, 1668 (2010).
• [14] S. P. Sah, E. Tsuji, Y. Aoki, H. Habazaki, Corros. Sci. 55, 90 (2012).