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.

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах