Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах
Проведены исследования диэлектрических свойств МДО-покрытий на деформируемых сплавах АК6 и
 Д16Т, сформированных на переменном токе в режиме произвольно падающей мощности в щелочно-силикатных растворах. Показано, что увеличение времени оксидирования вдвое (от 1 до 2 ч) приводит к
...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147233 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах / Ю.Г. Гуцаленко, Е.К. Севидова, И.И. Степанова, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 2. — С. 125-127. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860244587608539136 |
|---|---|
| author | Гуцаленко, Ю.Г. Севидова, Е.К. Степанова, И.И. Стрельницкий, В.Е. |
| author_facet | Гуцаленко, Ю.Г. Севидова, Е.К. Степанова, И.И. Стрельницкий, В.Е. |
| citation_txt | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах / Ю.Г. Гуцаленко, Е.К. Севидова, И.И. Степанова, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 2. — С. 125-127. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Проведены исследования диэлектрических свойств МДО-покрытий на деформируемых сплавах АК6 и
Д16Т, сформированных на переменном токе в режиме произвольно падающей мощности в щелочно-силикатных растворах. Показано, что увеличение времени оксидирования вдвое (от 1 до 2 ч) приводит к
ухудшению показателя ρv в 2–5 раз в зависимости от марки сплава и состава раствора. Установлено, что
наилучшие диэлектрические показатели
ρv = (4...9) ⋅ 10⁹ Ом⋅м и Е = 13...14 В мкм обеспечивают покрытия
на обоих сплавах, сформированные в растворе 1 г/л КОН + 6 г/л Ж.С. Небольшое преимущество по
значению ρv в 2–2,5 раза при соизмеримых толщинах имеют МДО-слои на сплаве АК6.
Проведено дослідження діелектричних властивостей МДО-покриттів на деформованих сплавах АК6 і
Д16Т, сформованих на змінному струмі в режимі довільно падаючої потужності в лужно-силікатних
розчинах. Показано, що збільшення часу оксидування вдвічі (від 1 до 2 год) призводить до погіршення
показника ρv в 2–5 разів залежно від марки сплаву і складу розчину. Встановлено, що найкращі
діелектричні показники ρv = (4...9) ⋅ 10⁹ Ом⋅м і Е = 13...14 забезпечують покриття на обох сплавах,
які сформовані в розчині 1 г/л КОН + 6 г/л Р.С. Невелика перевага за значенням ρv в 2–2,5 рази при
порівнянних товщинах мають МДО-шари на сплаві АК6.
The dielectric properties of MDO coatings on deformable alloys AK6 and D16T formed on an alternating
current in the regime of an arbitrarily falling power in alkali-silicate solutions have been studied. It is shown that the
increase in the oxidation time in twice (from 1 to 2 hours) leads to a decrease in the index ρv in 2–5 times,
depending on the grade of the alloy and the solution composition. It has been established that the best dielectric
valuesρv = (4...9) ⋅ 10⁹ Ω ⋅ m, Е = 13...14V m are provided by coatings on both alloys formed in solution
1 g/l KOH + 6 g/l W.G. (water glass). A small advantage in terms of the value ρv of 2 to 2.5 times with comparable
thicknesses have MAD layers on the alloy AK6.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:34:51Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) 125
УДК 553/521(629.1.05)
ОЦЕНКА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МИКРОДУГОВЫХ
ПОКРЫТИЙ НА ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ
Ю.Г. Гуцаленко
1
, Е.К. Севидова
1
, И.И. Степанова
1
, В.Е. Стрельницкий
2
1
Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт»,
Харьков, Украина;
2
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: yu.gutsalenko@gmail.com
Проведены исследования диэлектрических свойств МДО-покрытий на деформируемых сплавах АК6 и
Д16Т, сформированных на переменном токе в режиме произвольно падающей мощности в щелочно-
силикатных растворах. Показано, что увеличение времени оксидирования вдвое (от 1 до 2 ч) приводит к
ухудшению показателя
v в 2–5 раз в зависимости от марки сплава и состава раствора. Установлено, что
наилучшие диэлектрические показатели 9
v 4...9 10 Ом м и 13...14 В мкмЕ обеспечивают покрытия
на обоих сплавах, сформированные в растворе 1 г/л КОН + 6 г/л Ж.С. Небольшое преимущество по
значению
v в 2–2,5 раза при соизмеримых толщинах имеют МДО-слои на сплаве АК6.
Процессы микродугового оксидирования (МДО)
или плазменно-электролитического оксидирования
(ПЭО) используются в технологиях поверхностной
обработки вентильных металлов, чаще всего
алюминиевых сплавов. Покрытия, которые
формируются в этих процессах,
полифункциональны, поскольку характеризуются
высокими показателями твердости,
износостойкости, тепло- и коррозионной стойкости
и др. [1–3]. Это служит предпосылкой для их
широкого внедрения в различные отрасли науки и
техники, в том числе машиностроение,
приборостроение, аэрокосмическую, электронную
промышленность, медицину, строительство и т. д.
Возможности метода МДО на сегодняшний день
далеко не исчерпаны, его технологические
параметры продолжают активно исследовать по
мере появления новых перспектив эффективного
использования покрытий.
Представляет интерес исследование
диэлектрических свойств МДО-покрытий с целью
определения возможностей их применения в
качестве электроизоляционных материалов. В
частности, в рамках задач радиационного
материаловедения такая функция может быть
реализована на несущих конструктивных деталях
приборов контроля и регулирования температуры,
выполненных из деформируемых алюминиевых
сплавов с последующим формированием
изоляционного покрытия методом МДО.
Цель работы – исследовать технологические
возможности МДО применительно к
деформируемым алюминиевым сплавам и оценить
диэлектрические свойства полученных покрытий.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Экспериментальные образцы изготавливали из
двух видов деформируемых алюминиевых сплавов,
которые используют как конструкционные
материалы для несущих деталей в приборостроении:
Д16Т и АК6. Образцы двух типоразмеров –
прямоугольный 20х15х1,5 мм и круглый 30 мм,
толщиной 5 мм изготавливали из листового (Д16Т)
и пруткового проката (АК6). Формирование
покрытий проводили при анодно-катодном
(переменном) токе в режиме произвольно падающей
мощности в течение 1 и 2 ч при начальной
плотности тока 20 А/дм
2
. В качестве исследуемых
электролитов использовали три раствора:
силикатный – 12 г/л Ж.С. (0:12) (Ж.С. – технический
раствор жидкого натриевого стекла плотностью
31,4 г дм ), щелочно-силикатный – 2 г/л КОН + 12 г/л
Ж.С. (2:12) и более разбавленный 1 г/л КОН + 6 г/л Ж.С.
(1:6).
Толщину покрытий измеряли неразрушающим
методом – вихретоковым толщиномером
NOVOTEST ТП-1.
Объемное сопротивление оценивали с помощью
тераомметра Е-13 при рабочем напряжении 100 В.
Напряжение пробоя (соответственно электри-
ческую прочность) измеряли на переменном токе
(50 Гц).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Анализ толщины МДО-покрытий, сформи-
рованных в идентичных условиях электролиза,
показывает (таблица), что она зависит от марки
сплава, состава электролита и времени
оксидирования. В общем случае толщина покрытий
на Д16Т больше, чем на АК6. Преимущество
увеличивается по мере перехода к более
«агрессивным» электролитам, содержащим в своем
составе едкую щелочь – от 25…30% в растворе 0:12,
до 80…90% в растворе 2:12. Вероятная причина
такого различия – различная скорость травления
интерметаллидов, входящих в сплавы [4].
mailto:yu.gutsalenko@gmail.com
126 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114)
Толщина МДО-покрытий на деформируемых
сплавах в различных условиях электролиза, мкм
Марка
сплава
Состав электролитов
0:12 2:12 1:6
1 ч 2 ч 1 ч 2 ч 1 ч 2 ч
Д16Т 80 150 100 210 70 170
АК6 60 120 55 120 40 90
Последующие измерения показателей
диэлектрических характеристик покрытий,
удельного объемного сопротивления (
v ) и
электрической прочности (Е) свидетельствуют
(рисунок) о преимущественном влиянии толщины
на их величины. В частности, увеличение времени
оксидирования, а соответственно и толщины в 2
раза на сплаве АК6 привело к ухудшению
показателя
v в 4–5 раз во всех растворах
электролитов (см. рисунок, а). Менее выразительно
этот эффект проявился на сплаве Д16Т –
соответственное уменьшение составило 1,9–2,5 раза
(см. рисунок, б).
2
4
6
8
10
9
v 10 ,Ом м
7,4
1,5
5,2
0,9
8,9
2,1
1 32
а
2
4
6
8
9
v 10 ,Ом м
3,2
1,3
1,0
0,41
4,3
2,3
1
3
2
б
4
8
12
16
VE,
m 12,7
7,8
13,1
8,3
13,8
10,1
1 32
в
4
8
12
16
10,2
7,1
10,0
6,3
13,1
9,6
1 32
VE,
m
г
Зависимость удельного объемного сопротивления (а, б) и электрической прочности (в, г)
МДО-покрытий от времени оксидирования сплавов АК6 (а, в) и Д16Т (б, г) в разных электролитах:
1 – 12 г/л Ж.С.; 2 – 2 г/л КОН + 12 г/л Ж.С.; 3 – 1 г/л КОН + 6 г/л Ж.С.
– 1 ч, – 2 ч
Факт ухудшения диэлектрических свойств МДО-
покрытий с ростом толщины можно объяснить
увеличивающейся неоднородностью фазово-
структурного состава, улучшением условий для
миграции и диффузии ионов щелочных металлов (K
и Na) под действием температуры, «захватом»
токопроводящих ионов в композитную пористую
структуру оксидного слоя [5].
Лучшие показатели
v обеспечивают покрытия
на обоих сплавах, сформированные в щелочно-
силикатном электролите 1:6, наиболее низкие – в
1,7–4 раза в растворе 2:12. В общем случае
полученные в течение 1 ч покрытия в диапазоне
толщин 40…60 мкм на сплаве АК6 и 70…100 мкм
на сплаве Д16Т характеризуются высокими
показателями удельного объемного сопротивления
((1…9)10
9
Омм), но относительное преимущество
по этому показателю (в 2–2,5 раза) имеют МДО-
слои на АК6.
Электрическая прочность покрытий Е (см.
рис. 1,в,г), как и удельное сопротивление v ,
однозначно уменьшается с ростом их толщины, хотя
общее напряжение пробоя при этом увеличивается.
Последнее связано с уменьшением открытой
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) 127
пористости и сквозных дефектов, которые являются
«слабым местом», поскольку электрическая
прочность воздуха в них составляет всего 3 В/мкм.
Причины ухудшения Е с увеличением роста
толщины покрытий те же, что приводят к
ухудшению
v – неоднородность, наличие в составе
кроме оксидов алюминия различных структур
, , муллитов, силлиманитов и других
соединений с более низкими диэлектрическими
свойствами.
Показатель Е в меньшей степени, чем
v зависит
от марки сплава и состава электролита, но
незначительное преимущество на 10…30%
наблюдается у МДО-покрытий, сформированных в
растворе 1:6 – значение Е на них достигает
13...14 В мкм .
ВЫВОДЫ
Проведены исследования диэлектрических
свойств микродуговых покрытий, сформированных
на сплавах АК6 и Д16Т переменным током в
режиме произвольно падающей мощности.
Показано, что на значения удельного объемного
сопротивления
v и электрической прочности Е
преимущественно влияют толщина покрытий, а
также марка сплава и состав электролита.
Установлено, что лучшие показатели
диэлектрических свойств на обоих сплавах –
9
v 4...9 10 Ом м и Е 13...14В мкм – обеспе-
чивает щелочно-силикатный электролит
1 г/л КОН + 6 г/л Ж.С. Достигнутые характеристики
диэлектрических свойств МДО-покрытий на
деформируемых сплавах АК6 и Д16Т позволяют
использовать их в качестве изоляционных слоев на
деталях, элементах конструкций, интегральных
микросхемах в контрольно-измерительных
приборах, в том числе для атомной энергетики.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. М.М. Студент, В.М. Посувайло, Г.Г. Веселів-
ська, Я.Я. Серак, Р.А. Яцюк. Корозійна тривкість
плазмоелектролітних шарів на сплавах та покривах
системи Al-Cu-Mg за різної термообробки // Фіз.-
хім. механіка матеріалів. 2017, №6, с. 42-47.
2. Н.М. Чигринова, В.Е. Чигринов, А.А. Куха-
рев. Формирование покрытий методом анодного
микродугового оксидирования и их эксплуатация в
теплонапряженных узлах // Порошковая
металлургия. 2001, №5/6, с. 13-23.
3. А.Е. Михеев, Н.А. Терехин, В.В. Стацура,
А.А. Голенкова. Технологические возможности
микродугового оксидирования алюминиевых
сплавов // Вестник машиностроения. 2003, №2,
с. 56-63.
4. В.В. Баковец, О.В. Поляков, И.П. Долго-
весова. Плазменно-электролитическая анодная
обработка металлов. Новосибирск: «Наука», Сиб.
отд., 1991, 168 с.
5. С.Г. Павлюк, В.И. Соборницкий, Ю.А. Шеп-
рут, Л.А. Снежко, В.И. Черненко. Диэлектрические
свойства анодно-искровых силикатных покрытий на
алюминии // Электронная обработка материалов.
1987, №3, с. 34-36.
Статья поступила в редакцию 05.03.2018 г.
ОЦІНКА ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МІКРОДУГОВИХ ПОКРИТТІВ
НА ДЕФОРМОВАНИХ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВАХ
Ю.Г. Гуцаленко, О.К. Севидова, І.І. Степанова, В.Є. Стрельницький
Проведено дослідження діелектричних властивостей МДО-покриттів на деформованих сплавах АК6 і
Д16Т, сформованих на змінному струмі в режимі довільно падаючої потужності в лужно-силікатних
розчинах. Показано, що збільшення часу оксидування вдвічі (від 1 до 2 год) призводить до погіршення
показника
v в 2–5 разів залежно від марки сплаву і складу розчину. Встановлено, що найкращі
діелектричні показники 9
v 4...9 10 Ом м і 13...14 В мкмЕ забезпечують покриття на обох сплавах,
які сформовані в розчині 1 г/л КОН + 6 г/л Р.С. Невелика перевага за значенням
v в 2–2,5 рази при
порівнянних товщинах мають МДО-шари на сплаві АК6.
EVALUATION OF DIELECTRIC PROPERTIES OF MICRO-ARC COATINGS ON
DEFORMABLE ALUMINUM ALLOYS
Yu.G. Gutsalenko, E.K. Sevidova, I.I. Stepanova, V.E. Strel’nitskij
The dielectric properties of MDO coatings on deformable alloys AK6 and D16T formed on an alternating
current in the regime of an arbitrarily falling power in alkali-silicate solutions have been studied. It is shown that the
increase in the oxidation time in twice (from 1 to 2 hours) leads to a decrease in the index
v in 2–5 times,
depending on the grade of the alloy and the solution composition. It has been established that the best dielectric
values 9
v 4...9 10 m , 13...14V mЕ are provided by coatings on both alloys formed in solution
1 g/l KOH + 6 g/l W.G. (water glass). A small advantage in terms of the value
v of 2 to 2.5 times with comparable
thicknesses have MAD layers on the alloy AK6.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147233 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:34:51Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гуцаленко, Ю.Г. Севидова, Е.К. Степанова, И.И. Стрельницкий, В.Е. 2019-02-13T19:38:35Z 2019-02-13T19:38:35Z 2018 Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах / Ю.Г. Гуцаленко, Е.К. Севидова, И.И. Степанова, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 2. — С. 125-127. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147233 553/521(629.1.05) Проведены исследования диэлектрических свойств МДО-покрытий на деформируемых сплавах АК6 и
 Д16Т, сформированных на переменном токе в режиме произвольно падающей мощности в щелочно-силикатных растворах. Показано, что увеличение времени оксидирования вдвое (от 1 до 2 ч) приводит к
 ухудшению показателя ρv в 2–5 раз в зависимости от марки сплава и состава раствора. Установлено, что
 наилучшие диэлектрические показатели
 ρv = (4...9) ⋅ 10⁹ Ом⋅м и Е = 13...14 В мкм обеспечивают покрытия
 на обоих сплавах, сформированные в растворе 1 г/л КОН + 6 г/л Ж.С. Небольшое преимущество по
 значению ρv в 2–2,5 раза при соизмеримых толщинах имеют МДО-слои на сплаве АК6. Проведено дослідження діелектричних властивостей МДО-покриттів на деформованих сплавах АК6 і
 Д16Т, сформованих на змінному струмі в режимі довільно падаючої потужності в лужно-силікатних
 розчинах. Показано, що збільшення часу оксидування вдвічі (від 1 до 2 год) призводить до погіршення
 показника ρv в 2–5 разів залежно від марки сплаву і складу розчину. Встановлено, що найкращі
 діелектричні показники ρv = (4...9) ⋅ 10⁹ Ом⋅м і Е = 13...14 забезпечують покриття на обох сплавах,
 які сформовані в розчині 1 г/л КОН + 6 г/л Р.С. Невелика перевага за значенням ρv в 2–2,5 рази при
 порівнянних товщинах мають МДО-шари на сплаві АК6. The dielectric properties of MDO coatings on deformable alloys AK6 and D16T formed on an alternating
 current in the regime of an arbitrarily falling power in alkali-silicate solutions have been studied. It is shown that the
 increase in the oxidation time in twice (from 1 to 2 hours) leads to a decrease in the index ρv in 2–5 times,
 depending on the grade of the alloy and the solution composition. It has been established that the best dielectric
 valuesρv = (4...9) ⋅ 10⁹ Ω ⋅ m, Е = 13...14V m are provided by coatings on both alloys formed in solution
 1 g/l KOH + 6 g/l W.G. (water glass). A small advantage in terms of the value ρv of 2 to 2.5 times with comparable
 thicknesses have MAD layers on the alloy AK6. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах Оцінка діелектричних властивостей мікродугових покриттів на деформованих алюмінієвих сплавах Evaluation of dielectric properties of micro-arc coatings on deformable aluminum alloys Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах Гуцаленко, Ю.Г. Севидова, Е.К. Степанова, И.И. Стрельницкий, В.Е. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| title | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах |
| title_alt | Оцінка діелектричних властивостей мікродугових покриттів на деформованих алюмінієвих сплавах Evaluation of dielectric properties of micro-arc coatings on deformable aluminum alloys |
| title_full | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах |
| title_fullStr | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах |
| title_full_unstemmed | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах |
| title_short | Оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах |
| title_sort | оценка диэлектрических свойств микродуговых покрытий на деформируемых алюминиевых сплавах |
| topic | Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| topic_facet | Физика радиационных и ионно-плазменных технологий |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147233 |
| work_keys_str_mv | AT gucalenkoûg ocenkadiélektričeskihsvoistvmikrodugovyhpokrytiinadeformiruemyhalûminievyhsplavah AT sevidovaek ocenkadiélektričeskihsvoistvmikrodugovyhpokrytiinadeformiruemyhalûminievyhsplavah AT stepanovaii ocenkadiélektričeskihsvoistvmikrodugovyhpokrytiinadeformiruemyhalûminievyhsplavah AT strelʹnickiive ocenkadiélektričeskihsvoistvmikrodugovyhpokrytiinadeformiruemyhalûminievyhsplavah AT gucalenkoûg ocínkadíelektričnihvlastivosteimíkrodugovihpokrittívnadeformovanihalûmíníêvihsplavah AT sevidovaek ocínkadíelektričnihvlastivosteimíkrodugovihpokrittívnadeformovanihalûmíníêvihsplavah AT stepanovaii ocínkadíelektričnihvlastivosteimíkrodugovihpokrittívnadeformovanihalûmíníêvihsplavah AT strelʹnickiive ocínkadíelektričnihvlastivosteimíkrodugovihpokrittívnadeformovanihalûmíníêvihsplavah AT gucalenkoûg evaluationofdielectricpropertiesofmicroarccoatingsondeformablealuminumalloys AT sevidovaek evaluationofdielectricpropertiesofmicroarccoatingsondeformablealuminumalloys AT stepanovaii evaluationofdielectricpropertiesofmicroarccoatingsondeformablealuminumalloys AT strelʹnickiive evaluationofdielectricpropertiesofmicroarccoatingsondeformablealuminumalloys |