kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-2(14)-46kaz44-1032Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ ПРИМИКРОДУГОВОМ ОКСИДИРОВАНИИ ТИТАНАSTUDY OF THE PROCESS OF COATING FORMATION DURING MICROARC OXIDATION OF TITANIUMСерікбекұлыН.SerikbekulyN.

Нұржан Серікбекұлы – магистрант специальности «Техническая физика»; Младший научный сотрудник 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Nurzhan Serikbekuly – Master's student of the specialty «Technical Physics»; Junior researcher  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka str., 20 ARepublic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya str., 4b

nurzhan.serikbek@gmail.comОрманбековК. Д.OrmanbekovK. D.

Куаныш Даулетович Орманбеков – магистр технических наук; младший научный сотрудник 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Kuanysh Dauletovich Ormanbekov – Master of technical science; Junior researcher  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka str., 20 ARepublic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya str., 4b

ormanbekov_k@mail.ruШынарбекА. Б.ShynarbekA. B.

Айбек Бакытжанович Шынарбек – магистрант специальности «Машиностроение»; младший научный сотрудник 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Aibek Bakhytzhanuky Shynarbek – Master's student of the specialty «Mechanical Engineering»; Junior researcher  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka str., 20 ARepublic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya str., 4b

shinarbekov16@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0001-5887-0135ЖасуланА. Ж.ZhassulanA. Zh.

Айнур Жасулановна Жасулан – магистр естественных наук;  Старший научный сотрудник 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Ainur Zhassulankyzy Zhassulan – Master of natural science; senior researcher  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka str., 20 ARepublic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya str., 4b 

ainur.99.99.99@mail.ruУниверситет имени Шакарима города Семей; Научный центр «Модификация поверхности материалов»КазахстанShakarim University of Semey; Scientific center «Surface modification of materials»Kazakhstan20242906202412(14)370378Copyright © Серікбекұлы Н., Орманбеков К.Д., Шынарбек А.Б., Жасулан А.Ж., 20242024Серікбекұлы Н., Орманбеков К.Д., Шынарбек А.Б., Жасулан А.Ж.Serikbekuly N., Ormanbekov K.D., Shynarbek A.B., Zhassulan A.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1032

В данной работе исследовано структурно-фазовое состояние покрытий, сформированных на поверхности титана методом микродугового оксидирования (МДО). В ходе исследований был проведен ряд экспериментов, в которых изменялись параметры процесса и состав электролита. Морфологические и структурные изменения покрытий были проанализированы с использованием различных аналитических методов, включая электронную микроскопию и рентгеновскую дифракцию. Микродуговое оксидирование титана проводили в анодном потенциостатическом режиме в течение 10 минут в различных электролитах на основе фосфорной кислоты, ортофосфата натрия, гидроксида калия и гидроксиапатита. После МДО микрогеометрия поверхности не меняется, т.е. на поверхности титана образуется тонкое покрытие толщиной 5-7 микрон. Результаты исследования поверхности покрытий с помощью сканирующей электронной микроскопии показали, что наиболее пористая поверхность из всех исследованных покрытий обнаружена у покрытий, сформированных в электролите с добавлением гидроксида калия (КОН). Результаты рентгеноструктурного анализа показали, что основной фазой покрытий являются анатаз и рутил. Состав электролита является одним из основных факторов в процессе МДО. Результаты исследований позволяют глубоко понять процесс формирования покрытия при микродуговом оксидировании титана.

In this work, the structural-phase state of coatings formed on the surface of titanium by microarc oxidation (MAO) was studied. During the research, a number of experiments were carried out in which the process parameters and electrolyte composition were changed. Morphological and structural changes of the coatings were analyzed using various analytical methods, including electron microscopy and x-ray diffraction. Microarc oxidation of titanium was carried out in anodic potentiostatic mode for 10 minutes in various electrolytes based on phosphoric acid, sodium orthophosphate, potassium hydroxide and hydroxyapatite. After MDO, the microgeometry of the surface does not change, i.e. a thin coating 5-7 microns thick is formed on the titanium surface. The results of studying the surface of coatings using scanning electron microscopy showed that the most porous surface of all the studied coatings was found in coatings formed in an electrolyte with the addition of potassium hydroxide (KOH). The results of X-ray diffraction analysis showed that the main phase of the coatings are anatase and rutile. Electrolyte composition is one of the main factors in the MAO process. The research results allow us to deeply understand the process of coating formation during microarc oxidation of titanium.

микродуговое оксидированиекальций-фосфатное покрытиефизико-механические свойствашероховатостьтвердостьэлектролитmicroarc oxidationcalcium phosphate coatingphysical and mechanical propertiesroughnesshardnesselectrolyteReferencesВладимиров Б.В. Микродуговое оксидирование магниевых сплавов (обзор) / Б.В. Владимиров и др. // Электронная обработка материалов. – 2014. – № 3. – С. 1-38.Vladimirov B.V. Mikrodugovoe oksidirovanie magnievykh splavov (obzor) / B.V. Vladimirov i dr. // Ehlektronnaya obrabotka materialov. – 2014. – № 3. – S. 1-38. (In Russian).Батышев К.А. Микродуговое оксидирование алюминиевых сплавов / К.А. Батышев, А.И. Батышев // Современные технологии в машиностроении и литейном производстве. – 2016. – С. 212-214.Batyshev K.A. Mikrodugovoe oksidirovanie alyuminievykh splavov / K.A. Batyshev, A.I. Batyshev // Sovremennye tekhnologii v mashinostroenii i liteinom proizvodstve. – 2016. – S. 212-214. (In Russian).Нечаев Г.Г. Микродуговое оксидирование титановых сплавов в щелочных электролитах / Г.Г. Нечаев // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2012. – Т. 14, № 4. – С. 453-455.Nechaev G.G. Mikrodugovoe oksidirovanie titanovykh splavov v shchelochnykh ehlektrolitakh / G.G. Nechaev // Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy. – 2012. – T. 14, № 4. – S. 453-455. (In Russian).Esmaili S. Коррозионное поведение и биосовместимость покрытий с оксидом графена, полученных методом микродугового оксидирования на магниевом сплаве / S. Esmaili et al // Физическая мезомеханика. – 2022. – Т. 25, № 4. – С. 122-138.Esmaili S. Korrozionnoe povedenie i biosovmestimost' pokrytii s oksidom grafena, poluchennykh metodom mikrodugovogo oksidirovaniya na magnievom splave / S. Esmaili et al // Fizicheskaya mezomekhanika. – 2022. – T. 25, № 4. – S. 122-138. (In Russian).Савушкина С.В. Исследование керамикоподобных покрытий, формируемых на алюминиевых композитах методом микродугового оксидирования / С.В. Савушкина и др. // XIV-я Международная научно-техническая конференция «Быстрозакаленные материалы и покрытия». 29-30 ноября 2016 года. – Litres, 2022. – С. 87.Savushkina S.V. Issledovanie keramikopodobnykh pokrytii, formiruemykh na alyuminievykh kompozitakh metodom mikrodugovogo oksidirovaniya / S.V. Savushkina i dr. // XIV-ya Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya «Bystrozakalennye materialy i pokrytiYA». 29-30 noyabrya 2016 goda. – Litres, 2022. – S. 87. (In Russian).Ситдиков В.М. Снижение токсичности отработавших газов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания / В.М. Ситдиков и др. // Труды НАМИ. – 2023. – № 4. – С. 83-95.Sitdikov V.M. Snizhenie toksichnosti otrabotavshikh gazov v kamere sgoraniya dvigatelya vnutrennego sgoraniya / V.M. Sitdikov i dr. // Trudy NAMI. – 2023. – № 4. – S. 83-95. (In Russian).Ramazanova Z.M. Effect of microarc oxidation on the properties of aluminum alloy samples / Z.M. Ramazanova et al // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra. – 2023. – Т. 325, №. 2. – С. 39-46.Ramazanova Z.M. Effect of microarc oxidation on the properties of aluminum alloy samples / Z.M. Ramazanova et al // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra. – 2023. – T. 325, №. 2. – S. 39- 46. (In English).Xiao-ming W. Bioactive submicron-pore design of microarc oxidation coating on Ti6Al4V alloy prepared by selective laser melting method / W. Xiao-ming, Zh. Fu-qin // Surface and Coatings Technology. – 2022. – Vol. 444. – Р. 128696. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128696.Xiao-ming W. Bioactive submicron-pore design of microarc oxidation coating on Ti6Al4V alloy prepared by selective laser melting method / W. Xiao-ming, Zh. Fu-qin // Surface and Coatings Technology. – 2022. – Vol. 444. – R. 128696. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128696. (In English).Synthesis, corrosion, and wear resistance of a black microarc oxidation coating on pure titanium / Q. Guo et al // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Vol. 386. – Р. 125454. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125454.Synthesis, corrosion, and wear resistance of a black microarc oxidation coating on pure titanium / Q. Guo et al // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Vol. 386. – R. 125454. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125454. (In English).Дударева Н.Ю. Влияние режимов микродугового оксидирования на свойства формируемой поверхности / Н.Ю. Дударева // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2013. – Т. 17. – №. 3(56). – С. 217-222.Dudareva N.YU. Vliyanie rezhimov mikrodugovogo oksidirovaniya na svoistva formiruemoi poverkhnosti / N.YU. Dudareva // Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta. – 2013. – T. 17. – №. 3(56). – S. 217-222. (In Russian).Шаталов В.К. Микродуговое оксидирование поверхностей изделий вне ванны / В.К. Шаталов, А.О. Штокал, А.А. Блатов // Машиностроение и компьютерные технологии. – 2015. – № 3. – С. 1-14.Shatalov V.K. Mikrodugovoe oksidirovanie poverkhnostei izdelii vne vanny / V.K. Shatalov, A.O. Shtokal, A.A. Blatov // Mashinostroenie i komp'yuternye tekhnologii. – 2015. – № 3. – S. 1-14. (In Russian).Дударева Н.Ю. Влияние режимов микродугового оксидирования на свойства формируемой поверхности / Н.Ю. Дударева // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2013. – Т. 17, № 3(56). – С. 217-222.Dudareva N.YU. Vliyanie rezhimov mikrodugovogo oksidirovaniya na svoistva formiruemoi poverkhnosti / N.YU. Dudareva // Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta. – 2013. – T. 17, № 3(56). – S. 217-222. (In Russian).Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов / Ред. Суминов И.В. В 2х томах. Т. 2. – М.: Техносфера, 2011. – 512 с.Plazmenno- ehlektroliticheskoe modifitsirovanie poverkhnosti metallov i splavov / Red. Suminov I.V. V 2kh tomakh. T. 2. – M.: Tekhnosfera, 2011. – 512 s. (In Russian).Choe H.C. Electrochemical characteristics of Ti-6Al-4V after plasma electrolytic oxidation in solutions containing Ca, P, and Zn ions / H.C. Choe, W.A. Brantley // Surf. Coat. Technol. – 2017. – № 320. Р. 458-466.Choe H.C. Electrochemical characteristics of Ti-6Al-4V after plasma electrolytic oxidation in solutions con-taining Ca, P, and Zn ions / H.C. Choe, W.A. Brantley // Surf. Coat. Technol. – 2017. – № 320. – R. 458-466. (In English).Effect of graphene oxide additive on tribocorrosion behavior of MAO coatings prepared on Ti6Al4V alloy / Y. Zuo et al // Appl. Surf.Sci. – 2019. – № 480. – Р. 26-34.Effect of graphene oxide additive on tribocorrosion behavior of MAO coatings prepared on Ti6Al4V alloy / Y. Zuo et al // Appl. Surf. Sci. – 2019. – № 480. – R. 26-34. (In English).Corrosion protection of Ti6Al4V by a composite coating with aplasma electrolytic oxidation layer and sol-gel layer filled with graphene oxide / T. Li et al // Prog. Org. Coat. – 2020. – № 144. – Р. 105632.Corrosion protection of Ti6Al4V by a composite coating with a plasma electrolytic oxidation layer and sol-gel layer filled with graphene oxide / T. Li et al // Prog. Org. Coat. – 2020. – № 144. – R. 105632. (In English).Нечаев Г.Г. Баротермическое воздействие микроразрядов на покрытие,формируемое в процессе микродугового оксидирования / Г.Г. Нечаев, В.А. Кошуро // Физика и химия обработки материалов. – 2015. – № 5. – С. 29-34.Nechaev G.G. Barotermicheskoe vozdeistvie mikrorazryadov na pokrytie, formiruemoe v protsesse mikrodugovogo oksidirovaniya / G.G. Nechaev, V.A. Koshuro // Fizika i khimiya obrabotki materialov. – 2015. – № 5. – S. 29-34. (In Russian).Изменение фазово-структурного состояния и повышение механических характеристик газотермических покрытий на титане после проведения микродугового оксидирования / Кошуро В.А. и др. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. – 2016. – Т. 13, №. 4. – С. 501-505.Izmenenie fazovo-strukturnogo sostoyaniya i povyshenie mekhanicheskikh kharakteristik gazotermicheskikh pokrytii na titane posle provedeniya mikrodugovogo oksidirovaniya / Koshuro V.A. i dr. // Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya. – 2016. – T. 13, №. 4. – S. 501-505. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.