Электролитно-плазменное модифицирование стальной и титановой поверхностей комбинированием катодного азотирования и анодного полирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Показана возможность повышения износостойкости поверхностей стали 45 в 19,9 раза и титанового сплава ВТ6 в 3,6 раза после катодного электролитно-плазменного азотирования в растворе хлорида аммония и аммиака и последующего анодного электролитно-плазменного полирования в растворе сульфата аммония. Выявлено положительное влияние на износостойкость уменьшения шероховатости поверхности и удаления внешней части оксидного слоя с помощью анодного электролитно-плазменного полирования и повышения твердости поверхностного слоя в результате катодного азотирования. Механизм изнашивания определен как усталостный при пластическом контакте и граничном трении.

Об авторах

С. А Кусманов

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

И. В Тамбовский

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

Т. Л Мухачева

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

Р. Д Белов

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

И. С Горохов

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

Р. В Никифоров

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

С. С Кораблева

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Email: akusmanov@yandex.ru

И. А Кусманова

ФГБОУВО Костромской государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: akusmanov@yandex.ru

Список литературы

  1. Yerokhin, A.L. Plasma electrolysis for surface engineering / A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A. Matthews, J. Dowey // Surf. Coat. Technol. 1999. V.122. P.73-93.
  2. Aliofkhazraei, M. Review of plasma electrolytic oxidation of titanium substrates: Mechanism, properties, applications and limitations / M. Aliofkhazraei, D.D. Macdonald, E. Matykina, E.V. Parfenov, V.S. Egorkin, J.A. Curran, S.C. Troughton, S.L. Sinebryukhov, S.V. Gnedenkov, T. Lampke, F. Simchen, H.F. Nabavi // Appl. Surf. Sci. Advances. 2021. V.5. Art.100121.
  3. Jin, S. Advances in micro-arc oxidation coatings on Mg-Li alloys / S. Jin, X. Ma, R. Wu, G. Wang, J. Zhang, B. Krit, S. Betsofen, B. Liu // Appl. Surf. Sci. Advances. 2021. V.8. Art.100219.
  4. Bogdashkina, N.L. Influence of nickel sulfate additives to electrolytes subjected to microarc oxidation on the structure, composition, and properties of coatings formed on titanium / N.L. Bogdashkina, M.V. Gerasimov, R.K. Zalavutdinov, I. Kasatkina, B. Krit, V.B. Lyudin, I.L. Fedichkin, A. Shcherbakov, A. Apelfeld // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2018. V.54. P.331-337.
  5. Belkin, P.N. Mechanism and technological opportunity of plasma electrolytic polishing of metals and alloys surfaces / P.N. Belkin, S.A. Kusmanov, E.V. Parfenov // Appl. Surf. Sci. Advances. 2020. V.1. Art.100016.
  6. Parfenov, E.V. Electric field effect on surface layer removal during electrolytic plasma polishing / E.V. Parfenov, R.G. Farrakhov, V.R. Mukaev, A.V. Gusarov, R.R. Nevyantseva, A.L. Yerokhin // Surf. Coat. Technol. 2016. V.307. P.1329-1340.
  7. Danilov, I. Process understanding of plasma electrolytic polishing through multiphysics simulation and inline metrology / I. Danilov, M. Hackert-Osch‡tzchen, M. Zinecker, G. Meichsner, J. Edelmann, A. Schubert // Micromachines. 2019. V.10. №3. P.214.
  8. Duradji, V.N. Aluminum treatment in the electrolytic plasma during the anodic process / V.N. Duradji, D.E. Kaputkin, A.Y. Duradji //j. Eng. Sci. Technol. Rev. 2017. V.10. №3. P.81-84.
  9. Belkin, P.N. Plasma electrolytic saturation of steels with nitrogen and carbon / P.N. Belkin, A. Yerokhin, S.A. Kusmanov // Surf. Coat. Technol. 2016. V.307. P.1194-1218.
  10. Kusmanov, S.A. Possibilities of increasing wear resistance of steel surface by plasma electrolytic treatment / S.A. Kusmanov, S.A. Silkin, A.A. Smirnov, P.N. Belkin // Wear. 2017. V.386, 387. P.239-246.
  11. Nie, X. Sliding wear behaviour of electrolytic plasma nitrided cast iron and steel / X. Nie, L. Wang, Z.C. Yao, L. Zhang, F. Cheng // Surf. Coat. Technol. 2005. V.200. №5, 6. P.1745-1750.
  12. Kusmanov, S.A. Increase in hardness and corrosion resistance of a medium-carbon steel surface using cathodic plasma electrolytic nitriding / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskii, S.S. Korableva, S.A. Silkin, A.A. Smirnov, I.A. Kusmanova, I.S. Gorokhov // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2022. V.58. №4. P.323-329.
  13. Aliofkhazraei, M. Study of nanocrystalline plasma electrolytic carbonitriding for CP-Ti / M. Aliofkhazraei, P. Taheri, A. Sabour Rouhaghdam, C. Dehghanian // Mater. Sci. 2007. V.43. №6. P.791-799.
  14. Dong, Y.-X. Characterization and blood compatibility of TiCxN1-x hard coating prepared by plasma electrolytic carbonitriding / Y.-X. Dong, Y.-S. Chen, Q. Chen, B. Liu, Z.-X. Song // Surf. Coat. Technol. 2007. V.201. P.8789-8795.
  15. Hu, Z. Study of plasma electrolytic nitrocarburizing on surface of titanium alloy / Z. Hu, F. Xie, Y. Liu, X. Wu // Mater. Rev. 2008. V.04. http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-CLDB200804037.
  16. Li, X.-M. Mechanical properties of Ti(C0,7N0,3) film produced by plasma electrolytic carbonitriding of Ti6Al4V alloy / X.-M. Li, Y. Han // Appl. Surf. Sci. 2008. V.254. P.6350-6357.
  17. Kusmanov, S.A. Wear resistance increase in Ti6Al4V titanium alloy using a cathodic plasma electrolytic nitriding / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskii, S.S. Korableva, T.L. Mukhacheva, A.D. D'yakonova, R.V. Nikiforov, A.R. Naumov // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2022. V.58. №5. P.451-455.
  18. Aliofkhazraei, M. Study of bipolar pulsed nanocrystalline plasma electrolytic carbonitriding on nanostructure of compound layer for CP-Ti / M. Aliofkhazraei, A. S. Rouhaghdam, A. Denshmaslak, H. R. Jafarian, M. Sabouri //j. Coat. Technol. Res. 2008. V.5. №4. P.497-503.
  19. Aliev, M.Kh. Corrosion protection study of nanocrystalline plasma-electrolytic carbonitriding process for CP-Ti / M.Kh. Aliev, A. Sabour, P. Taheri // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2008. V.44. №6. P.618-623.
  20. Kong, J.H. Surface modification of SCM420 steel by plasma electrolytic treatment /j.H. Kong, M. Okumiya, Y. Tsunekavwa, T. Takeda, K.Y. Yun, M. Yoshida, S.G. Kim // Surf. Coat. Technol. 2013. V.232. P.275-282.
  21. Smirnov, A.A. Effect of electrolyte depletion on the characteristics of the anodic plasma electrolytic nitriding of a VT22 titanium alloy / A.A. Smirnov, S.A. Kusmanov, I.A. Kusmanova, P.N. Belkin // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2017. V.53. №5. P.413-418.
  22. Kusmanov, S. Modification of steel surface by anodic plasma electrolytic boriding and polishing / S. Kusmanov, I. Tambovskiy, S. Korableva, S. Silkin, A. Naumov // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2022. V.75. №12. P.3185-3192.
  23. Kusmanov, S.A. Plasma electrolytic polishing of steels after its cathodic saturation with nitrogen and carbon in other electrolytes / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskiy, I.S. Gorokhov, P.N. Belkin // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2021. V.57. №5. P.513-518.
  24. Apelfeld, A. Enhancement of medium-carbon steel corrosion and wear resistance by plasma electrolytic nitriding and polishing / A. Apelfeld, A. Borisov, I. Dyakov, S. Grigoriev, B. Krit, S. Kusmanov, S. Silkin, I. Suminov, I. Tambovskiy // Metals. 2021. V.11. P.1599.
  25. Belkin, P.N. Influence of plasma electrolytic polishing conditions on surface roughness of steel / P.N. Belkin, S.A. Silkin, I.G. Dyakov, S.V. Burov, S.A. Kusmanov // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2020. V.56. №1. P.55-62.
  26. Kusmanov, S.A. Enhancement of wear and corrosion resistance in medium carbon steel by plasma electrolytic nitriding and polishing / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskiy, S.S. Korableva, I.G. Dyakov, S.V. Burov, P.N. Belkin //j. Mater. Eng. Perform. 2019. V.28. №9. P.5425-5432.
  27. Kusmanov, S.A. Effect of plasma-electrolytic polishing on the corrosion resistance of structural steels after their anodic saturation with nitrogen, boron, and carbon / S.A. Kusmanov, S.A. Silkin, P.N. Belkin // Russ. J. Electrochemistry. 2020. V.56. №4. P.356-364.
  28. Kusmanov, S.A. Steel surface modification by cathodic carburizing and anodic polishing under conditions of electrolytic plasma / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskiy, S.S. Korableva, P.N. Belkin // Surf. Eng. Appl. Electrochemistry. 2020. V.56. №5. P.553-560.
  29. Friction and wear calculation methods by I.V. Kragelsky, M.N. Dobychin, V.S. Kombalov. - [S.l.]: Pergamon press, 1982.
  30. National standard of the Russian Federation. Geometrical Product Specifications (GPS). - M.: Standartinform, 2015. http://docs.cntd.ru/document/1200116337.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».