СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К МОДИФИКАЦИИ ПОКРЫТИЙ, ФОРМИРУЕМЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАПЫЛЕНИЯ (ОБЗОР)

В данной обзорной статье рассмотрены современные подходы к повышению эксплуатационных характеристик покрытий, получаемых методом электродугового напыления. Особое внимание уделено исследованиям в области направленного осаждения энергии электрической дугой (Directed Energy Deposition, DED-Arc), включая выбор параметров напыления, подготовку поверхности подложки, а также применение новых типов проволок и композиционных материалов. Проанализированы достижения в разработке исходных материалов для коррозионностойкой, термостойкой и износостойкой защиты, охватывающие системы Zn, Al–Mg и Zn–Al–Mg, порошково-проволочные материалы Al–Cu для противообрастающих применений, нержавеющие стали и сплавы NiCrMoAl, керметные покрытия, а также высокоэнтропийные сплавы, упрочнённые карбидом вольфрама (WC). В статье представлены современные результаты по повышению адгезии покрытий за счёт лазерной текстуризации поверхности, а также по адаптации технологии электродугового напыления для нанесения покрытий на непроводящие подложки. Кроме того, кратко рассмотрено влияние взаимосвязи «процесс–структура–свойства» на эксплуатационные характеристики покрытий. Обобщённые результаты подчёркивают потенциал электродугового напыления как гибкой и экономически эффективной технологии для формирования функциональных покрытий с заданными свойствами, предназначенных для широкого спектра промышленных применений.

1. Wire-arc directed energy deposition of Inconel 718: Effects of heat input and build interruptions on mechanical performance / R.M. Kindermann et al // Additive Manufacturing. – 2023. – Vol. 76. – Р. 103765. https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103765.

2. Surface quality parameters for structural components manufactured by DED-arc processes / J. Hensel et al // Materials & Design. – 2022. – № 215. – Р. 110438.

3. Microstructure and mechanical properties of the 316L stainless steel parts fabricated by DEDArc with different deposition strategies / F.M. de Brito Neto et al // Progress in Additive Manufacturing. – 2025. – Р. 1-23.

4. Palumbo J. Additive manufacturing of complex structures and flow channels using wire-arc thermal spray / J. Palumbo, S. Chandra // Journal of Manufacturing Processes. – 2023. – Т. 107. – Р. 459-471.

5. Enhancement of the Adhesion of Wire Arc Sprayed Coatings on Carbon Fiber-Reinforced Plastic by Surface Laser Structuring / K. Gustke et al // Coatings. – 2021. – № 11(4). – Р. 467. https://doi.org/10.3390/coatings11040467.

6. Study on the deposition of stainless steel on polymeric substrates by arc electric thermal spraying / L.P. dos Santos et al // Materials Research Express. – 2019. – Т. 6, № 10. – Р. 105314.

7. Laser surface texturing to enhance adhesion bond strength of spray coatings–Cold spraying, wire-arc spraying, and atmospheric plasma spraying / R. Kromer et al // Surface and Coatings Technology. – 2018. – Т. 352. – Р. 642-653.

8. Enhancing corrosion resistance of Al alloy sheets with potential gradient by arc-sprayed Zn coatings / Z. Yuan et al // Journal of Materials Research and Technology. – 2024. – Vol. 33. – P. 6263-6274. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.026.

9. Corrosion behavior and mechanism of electric arc-sprayed Al-Mg coating and Zn-Al-Mg pseudoalloy coatings / S. Wang et al // Surface and Coatings Technology. – 2023. – № 459. – Р. 129537. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129537.

10. Enhanced Strength of Al-10Ce-3Mg-5Zn Heat-Resistant Alloy by Combining Extrusion and Heat Treatment / Haiyang Zhang et al // Materials. – 2025. – № 18(8). – Р. 1706. https://doi.org/10.3390/ma18081706.

11. Wire and arc additive manufacturing of high-strength Al–Zn–Mg aluminum alloy / X. Fang et al // Frontiers in Materials. – 2021. – Т. 8. – Р. 656429.

12. Arc assisted ultrasonic seam welding of Mg/Al joints with Zn interlayer / X. Dai et al // Materials Science and Technology. – 2016. – № 32(2). – Р. 164-172. https://doi.org/10.1179/1743284715Y.0000000070.

13. SEM E.D.S. Effects of rare-earth metal on microstructure and corrosion resistance of arcsprayed Zn-Al-Mg coating. – 2005.

14. Liu F. Characterization of Mg/Al butt joints welded by gas tungsten arc filling with Zn–29.5 Al– 0.5 Ti filler metal / F. Liu, H. Wang, L. Liu // Materials characterization. – 2014. – Т. 90. – Р. 1-6.

15. Effect of filler metal and post-weld friction stir processing on stress corrosion cracking susceptibility of Al–Zn–Mg arc welds / T.E. Borchers et al // Science and Technology of Welding and Joining. – 2015. – Т. 20, № 6. – Р. 460-467.

16. Effects of Zn Addition on Microstructural Evolution, Mechanical Properties, and Corrosion Resistance of Al 6Mg Alloy Subjected to Equal Channel Angular Pressing Processing at 200°C / Y. Guo et al // Advanced Engineering Materials. – 2023. – Т. 25, № 2. – Р. 2200850.

17. Liquation Cracking Tendency of Novel Al-Mg-Zn Alloys with a Zn/Mg Ratio below 1.0 during Fusion Welding / D. Zhang et al // Metals. – 2020. – Т. 10, № 2. – Р. 222.

18. Correlations between stress corrosion cracking, grain boundary precipitates and Zn content of Al–Mg–Zn alloys / C. Meng et al //J Alloys Compd. – 2016. – № 655. – Р. 178-187. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.159.

19. Free Characterization of Al-Mg alloy aged at low temperatures / G. Yi et al // Metall Mater Trans A. – 2017. – № 48. – Р. 2040-2050. https://doi.org/10.1007/s11661-017-3992-2.

20. Sharma M.M. A microscopic study on the corrosion fatigue of ultra-fine grained and conventional Al–Mg alloy / M.M. Sharma, J.D. Tomedi, J.M. Parks // Corrosion Sci. – 2015. – № 93. – Р. 180-190. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2015.01.020.

21. Enhanced cyclic oxidation resistance of Metcoloy II coated ASTM A53 Grade B steel by electric arc thermal spray / D. Pérez-Muñoz et al // Engineering Failure Analysis. – 2024. – Vol. 155. – P. 107310.

22. Nigam S. Study of various aspects of copper coating on ABS plastic by electric arc spraying / S. Nigam, S.S. Mahapatra, S.K. Patel // Materials Today: Proceedings. – 2018. – Т. 5, № 2. – Р. 8446-8453

23. Cored-wire arc spray fabrication of novel aluminium-copper coatings for anti-corrosion/fouling hybrid performances / L. Fang et al // Surface and Coatings Technology. – 2019. – Т. 357. – Р. 794- 801.

24. Electric arc spraying of cermet coatings of steel 65G-TiC system / O.M. Dubovoy et al. – 2021.

25. Srichen A. Corrosion behavior of heat-treated NiCrMoAl alloy coatings produced via arc spraying / A. Srichen, S. Linjee, C. Banjongprasert // Surfaces and Interfaces. – 2023. – Т. 39. – Р. 102880.

26. Hot corrosion behavior of an arc sprayed Fe-based amorphous coating in a simulated biomass firing environment / Р. Pan et al // Corrosion Science. – 2022. – Т. 194. – Р. 109938.

27. Microstructure and properties of WC-reinforced AlCoCrFeNiSi high entropy alloy coatings prepared via high-velocity arc spraying / Z.A. Bello et al // Materials Today Communications. – 2024. – Т. 40. – Р. 109705.

28. Effect of Voltage on Properties of 30HGSA Steel Coatings by Supersonic Arc Metallization Method / B. Rakhadilov et al // Advances in Science and Technology Research Journal. – 2024. – № 18(5). – Р. 113-124.

29. Study of compressed air pressure on the properties of coatings obtained by supersonic metallization / B. Rakhadilov et al // Journal of Theoretical and Applied Physics. – 2024. – № 18(6).

30. Influence of high-speed arc metallization wire feed rate on tribological and corrosion properties of 30HGSA steel coatings / B. Rakhadilov et al // Materials Science Poland. – 2024. – № 42(3). – Р. 171-180.

31. Newbery A.P. Large arc voltage fluctuations and droplet formation in electric arc wire spraying / Newbery, A.P., Grant, P.S. // Powder metallurgy. – 2003. – № 46(3). – Р. 229-235.

32. Gedzevicius I. Analysis of wire arc spraying process variables on coatings properties / I. Gedzevicius, A.V. Valiulis // Journal of Materials Processing Technology. – 2006. – № 175(1-3). – Р. 206-211.

33. Comparison of aluminum coatings deposited by flame spray and by electric arc spray / R.M.P. Rodriguez et al // Surface and Coatings Technology. – 2007. – № 202(1). – Р. 172-179.

34. Hussary N.A. Effect of system parameters on metal breakup and particle formation in the wire arc spray process / N.A. Hussary, J.V.R. Heberlein // Journal of thermal spray technology. – 2007. – № 16. – Р. 140-152.

35. Investigation about the chrome steel wire arc spray process and the resulting coating properties / J. Wilden et al // Journal of thermal Spray technology. – 2007. – № 16. – Р. 759-767.

36. Wagner N. Effect of process parameters on twin wire arc sprayed steel coatings / N. Wagner // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2021. – Т. 30, № 9. – Р. 6650-6655.

37. Effect of the Surface Chemical Composition on the Corrosion Resistance in the Mixture of FeCrMoNbB (140MXC) and FeCMnSi (530AS) Coatings Produced with the Electric Wire Arc Spraying Technique: Part I / H.F. Rojas-Molano et al // Materials. – 2023. – Т. 16, № 11. – Р. 4182.