Электролитно-плазменное модифицирование стальной и титановой поверхностей комбинированием катодного азотирования и анодного полирования
- Авторы: Кусманов С.А1, Тамбовский И.В1, Мухачева Т.Л1, Белов Р.Д1, Горохов И.С1, Никифоров Р.В1, Кораблева С.С1, Кусманова И.А1
-
Учреждения:
- ФГБОУВО Костромской государственный университет
- Выпуск: № 3 (2023)
- Страницы: 18-27
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-5733/article/view/147958
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869573323030035
- EDN: https://elibrary.ru/GKSHZP
- ID: 147958
Цитировать
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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Friction and wear calculation methods by I.V. Kragelsky, M.N. Dobychin, V.S. Kombalov. - [S.l.]: Pergamon press, 1982.
- National standard of the Russian Federation. Geometrical Product Specifications (GPS). - M.: Standartinform, 2015. http://docs.cntd.ru/document/1200116337.