Vol. 52 (2016), Issue 1, p. 31-41

The Morphology, Structure and Composition of Microarc Oxidation (MAO) Ceramic Coating in Ca-P Electrolyte with Complexing Agent EDTMPS and Interpretation Hypothesis of MAO Process

Maolin Shi, Hongyou Li

Abstract

УДК 539.975

 

A new MAO ceramic coating was fabricated in Ca-P electrolyte with a eco-friendly easily degradable complexing agent EDTMPS instead of current common EDTA-2Na. A 3-Dimensional video microscope and SEM were utilized to observe surface and cross-section morphology, and statistics of coating surface were measured by image software ImageJx 2.0. Elements and phases compositions were detected by EDS and XRD respectively, and XPS was further undertaken to provide more information about the components of the two complexing agents MAO coatings surfaces. The results indicate that the elements and phases composition of the two MAO ceramic coatings are similar. The surface morphologies show the difference, which is a result of more melting metal during the treatment in EDTMPS electrolyte compared with EDTA-2Na. The results of recent studies of discharge and discharge plasma in low temperature liquid and thermodynamics were introduced into the establishment of MAO process models which was divided into three parts: cusp area, even area and sunk area. Active particles, O2, free radical ×OH, free radical H2O2, free radical ×H brought by discharge and discharge plasma play a significant effect on the phase transformation, electrolyte elements diffusion from electrolyte to coating and substrate and chemical reactions. Crater shape of surface morphology is mainly attributed to the sharply increasing pressure with the decreasing of temperature. Finally, a interpretation of MAO process based on the theory of thermodynamics, and discharge plasma in low temperature liquid was developed.

 

Keywords: micro-arc oxidation, Ti alloy, complexing agent, discharge in low temperature liquid.

 

 

Получено новое МДО керамическое покрытие в Ca-P электролите с экологичным, легко распадающимся комплексным агентом EDTMPS взамен обычно используемым EDTA-2Na. Трехмерный оптический и сканирующий электронный микроскопы использовались для изучения морфологии поверхности и поперечного сечения покрытия с применением программы ImageJx 2.0. Элементный и фазовый состав определялся с помощью EDS и XRD анализов соответственно. XPS метод позволил понять и предоставил больше информации о компонентах двух комплексных составляющих МДО – покрытий. Результаты указывают, что элементы и фазы композиций двух МДО керамических покрытий подобны. Морфологии поверхностей различны, что является результатом большего подплавления металла в течение обработки в EDTMPS по сравнению с EDTA-2Na. Результаты недавних исследований разряда и плазменного разряда в низкотемпературной жидкости, а также термодинамика процессов были введены для предложения моделей МДО процессов, которые разделяются на три части: острую, пологую и затухающую области. В фазовых трансформациях значительную роль играют активные частицы O2, свободные радикалы ×OH, свободные радикалы H2O2, свободный радикал ×H, поставляемые разрядом и плазменным разрядом, элементы электролита, диффундирующие из электролита к покрытию и подложке, и химические реакции. Форма кратера на поверхности обусловлена главным образом возрастанием давления с уменьшением температуры. Интерпретация МДО процессов на базе термодинамической теории и плазменного разряда низкотемпературной жидкости была развита.

 

Ключевые слова: микродуговое оксидирование, сплавы титана, комплексный агент, плазменный разряд в низкотемпературной жидкости.

 

 

Download full-text PDF. 614 downloads

Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.