Type of Wear of Aluminium Oxide Layers Depending on Manufacturing Parameters

• Autorzy: Niedźwiedź Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.8334

Warianty tytułu

PL

Rodzaj zużywania warstw tlenkowych w zależności od parametrów wytwarzania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the type of wear of Al2O3 layers produced on the aluminium alloy EN AW-5251 depending on the production parameters. Oxide layers were produced by using DC anodizing in a ternary electrolyte at variable current density and electrolyte temperature. The layer scratch tests were carried out using a Micron Gamma microhardness tester. The scratches of oxide layers were tested for the geometric structure of the surface using a Form TalySurf 2 50i contact profilograph. Contact thickness measurements were also made using a Dualscope MP40 device based on the eddy-current method. Using a scanning microscope (SEM), photos of the sample surfaces were taken to show and compare the surface morphology of the anodized layers in various parameters. Based on the research, it can be concluded that changes in the conditions of the production process of Al2O3 layers (electrolyte temperature and current density) have an impact on the type of tribological wear and changes in layer thickness. The largest thickness of the oxide layer (19.44 μm) was measured for Sample B produced at a current density of 3A/dm2 at an electrolyte temperature of 283 K, which was also characterized by the lowest value of the ratio of parameters f1 to f2 (0.584). The smallest thickness (5.32 μm) was measured for the Sample C anodized at 1 A/dm2at 303 K, this sample had the largest ratio f1 to f2 (1.068) for the produced Al2O3 layers. Thanks to the parameters f1 and f2 and the calculation of their ratio, the wear process for Sample B was determined as scratching and microcutting, while for Sample C as grooving.

PL

W artykule przedstawiono rodzaj zużywania warstw Al2O3 wytwarzanych na stopie aluminium EN AW-5251 w zależności od parametrów wytwarzania. Warstwy tlenkowe zostały wytworzone poprzez zastosowanie anodowania stałoprądowego w elektrolicie trójskładnikowym przy zmiennej gęstości prądowej oraz temperaturze elektrolitu. Testy zarysowania warstw przeprowadzono za pomocą testera mikrotwardości Micron-Gamma. Zarysowania warstw tlenkowych poddano badaniom struktury geometrycznej powierzchni z użyciem profilografometru kontaktowego TalySurf 2.50i. Wykonane zostały również pomiary grubości warstw tlenkowych metodą stykową z wykorzystaniem urządzenia Dualscope MP40 działającego w oparciu o metodę prądowo-wirową. Z użyciem mikroskopu skaningowego (SEM) wykonane zostały zdjęcia powierzchni próbek w celu pokazania i porównania morfologii powierzchni warstw anodowanych w różnych parametrach. Na podstawie badań można stwierdzić, iż zmiany warunków procesu produkcyjnego warstw Al2O3 (temperatura elektrolitu i gęstość prądu) mają wpływ na rodzaj zużycia tribologicznego oraz na zmiany grubości warstwy. Największą grubość warstwy tlenkowej (19.44 μm) zmierzono dla próbki B wytwarzanej przy gęstości prądowej 3A/dm2 w temperaturze elektrolitu 283K, która charakteryzowała się również najmniejszą wartością stosunku parametrów f1 do f2 (0.584). Najmniejsza grubość (5.32 μm) zmierzona została dla warstwy próbki C anodowanej w 1 A/dm2 w temperaturze 303 K, próbka ta cechowała się największym stosunkiem f1 do f2 (1.068) dla wytworzonych warstw Al2O3. Dzięki parametrom f1 i f2 oraz przeliczeniu ich stosunku proces zużycia dla próbki B określono jako drapanie i mikroskrawanie, z kolei dla próbki C jako rowkowanie.

Słowa kluczowe

EN

anodizing; oxide layers; scratch test; aluminium alloys

PL

anodowanie; warstwy tlenkowe; test zarysowań; stopy aluminium

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 6
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Niedźwiedź Mateusz

• University of Silesia in Katowice, Faculty of Science and Technology, Żytnia 10 Street, 41-205 Sosnowiec, Poland

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

Bibliografia

• 1. Skin D.G, Suitno, Katgerman L.: Mechanical properties in the semi-solid state and hot tearing of aluminium alloys. Prog. Mater. Sci. 49, 2004, pp. 629–711.
• 2. Girginov Ch., Kozhukharov S., Milanes M., Machkova M.: Impact of the anodizing duration on the surfacemorphology and performance of A2024-T3 in a model corrosive medium. Mater. Chem. Phys. 198, 2017, pp. 137–144.
• 3. Diggle J.W., Downie T.C., Goulding C.W.: Anodic oxide films on aluminum. Chem. Rev. 69, 1969, pp. 365–405.
• 4. Mokhtari S., Karimzadeh F., Abbasi M.H., Raeissi K.: Development of super-hydrophobic surface on Al 6061 by anodizing and the evaluation of its corrosion behavior. Surf. Coat. Tech. 324, 2017, pp. 99–105.
• 5. Brace A.W.: The Technology of Anodizing Aluminium, Third Edition, Interall Srl, Modena, Italy, 2000.
• 6. Skoneczny W., Niedźwiedź M., Bara, M.: The Effect of Production Parameters of Oxide Layers on Their Nanostructure, Nanomorphology, and Surface Free Energy. Appl. Sci. 8, 2018, pp. 1–11.
• 7. Michalska-Domańska M., Stępniowski W.J., Salerno M.: Effect of inter-electrode separation in the fabrication of nanoporous alumina by anodization. J. Electroanal. Chem. 823, 2018, pp. 47–53.
• 8. Posmyk A.: Co-deposited composite coatings with a ceramic matrix destined for sliding pairs. Surf. Coat. Technol. 206, 2012, pp. 3342–3349.
• 9. Lee W., Schwirn K., Steinhart M., Pippel E., Scholz Ro., Gösele U.: Structural engineering of nanoporous anodic aluminium oxide by pulse anodization of aluminium. Nat Nanotechnol. 3, 2008, pp. 234–239.
• 10. Gabe D.R.: Hard anodizing – What do we mean by Hard? Met. Finish. 100, 2002, pp. 52–58.
• 11. Choudhary, R.K., Mishra, P., Kaina, V., Singh, K., Kumar, S., Chakravartty, J.K.: Scratch behavior of aluminium anodized in oxalic acid: Effect of anodizing potential. Surf. Coat. Technol. 283, 2015, pp. 135–147.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).