vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2025-70-3-230-240vestift-908Research ArticleСтатьиВлияние антифрикционного полимерного модификатора на трение и износ МДО-покрытий на алюминиевом сплаве Д16Effect of antifriction polymer modifier on friction and wear of MAO coatings on Al–Cu–Mg aluminum alloyХадиА. А.HadiA. A.

Хади Ая Алнур – аспирант 

Ярославское шоссе, 26, 129337, Москва

Aya Alnour Hadi – Postgraduate Student

26, Yaroslavskoe shosse, 129337, Moscow

ayaalnourhadi775@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5654-7441ТорскаяЕ. В.TorskayaE. V.

Торская Елена Владимировна – доктор физико-математических наук, профессор Российской академии наук, ведущий научный сотрудник 

Ярославское шоссе, 26, 129337, Москва

пр. Вернадского, 101, корп. 1, 119526, Москва

Elena V. Torskaya – Dr. Sci. (Physics and Mathematics), Professor of the Russian Academy of Sciences, Leading Researcher

26, Yaroslavskoe shosse, 129337, Moscow

101, blvd. 1, Vernadskogo Ave., 119526, Moscow

torskaya@mail.ruМалышевВ. Н.MalyshevV. N.

Малышев Владимир Николаевич – доктор технических наук, профессор

Ленинский пр., 65, 119991, Москва

Vladimir N. Malyshev – Dr. Sci. (Engineering), Professor 

65, Leninsky Ave., 119991, Moscow

vmal@inbox.ruБуковскийП. О.BukovskyP. O.

Буковский Павел Олегович – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник 

пр. Вернадского, 101, корп. 1, 119526, Москва

Pavel O. Bukovsky – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Researcher

101, blvd. 1, Vernadskogo Ave., 119526, Moscow

bukovskiypo@ipmnet.ruМуравьеваТ. И.MuravyevaT. I.

Муравьева Тамара Ивановна – научный сотрудник 

пр. Вернадского, 101, корп. 1, 119526, Москва

Tamara I. Muravyeva – Researcher 

101, blvd. 1, Vernadskogo Ave., 119526, Moscow

muravyeva@list.ruЩербаковаО. О.ShcherbakovaO. O.

Щербакова Ольга Олеговна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник

пр. Вернадского, 101, корп. 1, 119526, Москва

Olga O. Shcherbakova – Cand. Sci. (Engineering), Researcher 

101, blvd. 1, Vernadskogo Ave., 119526, Moscow

 

shcherbakovaoo@mail.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; Институт проблем механики имени А. Ю. Ишлинского Российской академии наукMoscow State University of Civil Engineering (National Research University); Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of SciencesРоссийский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. ГубкинаNational University of Oil and Gas “Gubkin University”Институт проблем механики имени А. Ю. Ишлинского Российской академии наукIshlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences202514102025703230240Copyright © Хади А.А., Торская Е.В., Малышев В.Н., Буковский П.О., Муравьева Т.И., Щербакова О.О., 20252025Хади А.А., Торская Е.В., Малышев В.Н., Буковский П.О., Муравьева Т.И., Щербакова О.О.Hadi A.A., Torskaya E.V., Malyshev V.N., Bukovsky P.O., Muravyeva T.I., Shcherbakova O.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/908

Микродуговое оксидирование позволяет получить на поверхности алюминиевых сплавов защитные покрытия, в том числе триботехнического назначения. Недостатком является относительно высокий коэффициент трения, а также и малая устойчивость к сдвиговой деформации. Улучшение свойств покрытий возможно при их модификации путем введения в электролит различных добавок с целью увеличения износостойкости покрытий и уменьшения коэффициента трения скольжения в паре с различными материалами. Были исследованы МДОпокрытия, созданные на основе коммерческого сплава Д16. В базовый электролит добавлялся полимерный модификатор (мелкодисперсный фторопласт) в сочетании со синтанолом от 0,5 до 6 г/л (всего пять вариантов покрытия). Испытания на трение в соответствии со стандартом ASTM G99 проводились на триботестере MFT-5000 (Rtec, США) в режиме однонаправленного скольжения шарика (диаметр 10 мм) из карбида кремния по поверхности образцов. На оптическом профилометре S neox 3D (Sensofar-Tech, Испания) были получены оптические изображения дорожек трения и пятен контакта контр-тела. Установлено, что линейный износ контр-тела составляет не более 10 мкм. Значения коэффициента трения (от 0,4 до 0,6) в среднем меньше, чем для контакта керамика-керамика, что связано с наличием антифрикционного модификатора. Присутствие модификатора в электролите способствует увеличению пористости керамического покрытия. При этом покрытие является износостойким (износ на уровне шероховатости) при малых концентрациях модификатора. Таким образом, существует оптимальное для данных условий фрикционного контакта количество модификатора, обеспечивающее снижение трения, но не увеличивающее критически пористость покрытия.

Microarc oxidation allows to obtain protective coatings on the surface of aluminum alloys, including those for tribotechnical purposes. The disadvantage is a relatively high friction coefficient, as well as low resistance to shear deformation. Improving the properties of the coatings is possible through their modification by adding various additives to the electrolyte in order to increase the wear resistance of the coatings and reduce sliding friction with various materials. MAO coatings created on a commercial Al-Cu-Mg aluminium alloy were studied; a polymer modifier (finely dispersed fluoroplastic) was added to the base electrolyte in combination with Sintanol from 0.5 to 6 g/l, a total of five coatings. Friction tests were performed on tribotester MFT-5000 (Rtec, USA) in the mode of unidirectional sliding of a silicon carbide ball (diameter 10 mm) on the surface of samples in accordance with the ASTM G99 standard. Optical images of friction tracks and contact spots of the counter-body were obtained on the optical profilometer S neox 3D (Sensofar-Tech, Spain). It was found that the linear wear of the counter-body is no more than 10 μm. The values of the friction coefficient (from 0.4 to 0.6) are on average less than for the ceramic-to-ceramic contact, which is due to the presence of an antifriction modifier. The presence of a modifier in the electrolyte contributes to an increase in the porosity of the ceramic coating. The coating is wear-resistant (wear at the level of roughness) at low concentrations of the modifier. Thus, there is an optimal amount of modifier for these frictional contact conditions, which ensures a decrease in friction, but does not critically increase the porosity of the coating.

керамические покрытиямелкодисперсный фторопласттрениеизноссканирующая электронная микроскопияceramic coatingsfinely dispersed fluoroplasticfrictionwearscanning electron microscopyработа выполнена в рамках крупного научного проекта при финансовой поддержке Министерства науки и образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2024-535 от 23.04.2024).the work was carried out within the framework of a large scientific project with financial support from the Ministry of Education and Science of Russia (agreement No. 075-15-2024-535 dated 23.04.2024).ReferencesStructure, friction and wear of AlZn5.5MgCu based PEO coatings modified by diamond nanoparticles and silver micropowder / E. Torskaya, I. Shkalei, A. Morozov [et al.] // Tribology International. – 2025. – Vol. 203. – P. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.110417Structure, friction and wear of AlZn5.5MgCu based PEO coatings modified by diamond nanoparticles and silver micropowder / E. Torskaya, I. Shkalei, A. Morozov [et al.] // Tribology International. – 2025. – Vol. 203. – P. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.110417Incremental fatigue damage modeling of 7050-T7 aluminum alloy at stress-raisers / S. Lindström, J. Moverare, D. Leidermark [et al.] // International Journal of Fatigue. – 2022. – Vol. 161, iss. 1–2. – Art. ID 106878. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2022.106878Incremental fatigue damage modeling of 7050-T7 aluminum alloy at stress-raisers / S. Lindström, J. Moverare, D. Leidermark [et al.] // International Journal of Fatigue. – 2022. – Vol. 161, iss. 1–2. – Art. ID 106878. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2022.106878Growth mechanism and performance of MAO-AO composite coating obtained by two-stage process / Z. Fan, H. Lu, p. Liu [et al.] // Ceramics International. – 2024. – Vol. 50, iss. 22, part A. – P. 44993–45005. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.08.337Growth mechanism and performance of MAO-AO composite coating obtained by two-stage process / Z. Fan, H. Lu, p. Liu [et al.] // Ceramics International. – 2024. – Vol. 50, iss. 22, part A. – P. 44993–45005. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.08.337Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Process–Processing, Properties, and Applications / S. Sikdar, P. V. Menezes, R. Maccione [et al.] // Nanomaterials. – 2021. – Vol. 11, № 6. – Art. ID 1375. https://doi.org/10.3390/nano11061375Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Process–Processing, Properties, and Applications / S. Sikdar, P. V. Menezes, R. Maccione [et al.] // Nanomaterials. – 2021. – Vol. 11, № 6. – Art. ID 1375. https://doi.org/10.3390/nano11061375Micro-Arcs Oxidation Layer Formation on Aluminium and Coatings Tribological Properties – A Review / L. Rodriguez, J.-Y. Paris, J. Denape, K. Delbé // Coatings. – 2023. – Vol. 13, № 2. – Art. ID 373. https://doi.org/10.3390/coatings13020373Micro-Arcs Oxidation Layer Formation on Aluminium and Coatings Tribological Properties – A Review / L. Rodriguez, J.-Y. Paris, J. Denape, K. Delbé // Coatings. – 2023. – Vol. 13, № 2. – Art. ID 373. https://doi.org/10.3390/coatings13020373The Characterization of Coatings Formed on As-Cast Al, Al–Si, and Al–Ca Aluminum Substrates by Plasma Electrolytic Oxidation / N. V. Letyagin, T. K. Akopyan, A. A. Sokorev [et al.] // Metals. – 2023. – Vol. 13, № 9. – Art. ID 1509. https://doi.org/10.3390/met13091509The Characterization of Coatings Formed on As-Cast Al, Al–Si, and Al–Ca Aluminum Substrates by Plasma Electrolytic Oxidation / N. V. Letyagin, T. K. Akopyan, A. A. Sokorev [et al.] // Metals. – 2023. – Vol. 13, № 9. – Art. ID 1509. https://doi.org/10.3390/met13091509Surface characteristics underpinning fretting wear performance of heavily loaded duplex chameleon/PEO coatings on Al / M. Lin, A. Nemcova, A. A. Voevodin [et al.] // Tribology International. – 2021. – Vol. 154. – Art. ID 106723. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106723Surface characteristics underpinning fretting wear performance of heavily loaded duplex chameleon/PEO coatings on Al / M. Lin, A. Nemcova, A. A. Voevodin [et al.] // Tribology International. – 2021. – Vol. 154. – Art. ID 106723. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106723Processing and Tribological Properties of PEO Coatings on AlZn5.5MgCu Aluminium Alloy with Incorporated Al–Cu–Fe Quasicrystals / E. V. Torskaya, A. V. Morozov, V. N. Malyshev, O. O. Shcherbakova // Ceramics. – 2023. – Vol. 6, № 2. – P. 858–871. https://doi.org/10.3390/ceramics6020049Processing and Tribological Properties of PEO Coatings on AlZn5.5MgCu Aluminium Alloy with Incorporated Al–Cu–Fe Quasicrystals / E. V. Torskaya, A. V. Morozov, V. N. Malyshev, O. O. Shcherbakova // Ceramics. – 2023. – Vol. 6, № 2. – P. 858–871. https://doi.org/10.3390/ceramics6020049Plasma electrolytic oxidation of aluminium in electrolytes containing various concentrations of carbon black nanoparticles / L. Magniez, C. Da Silva Tousch, S. Fontana [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2023. – Vol. 473. – Art. ID 129990. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129990Plasma electrolytic oxidation of aluminium in electrolytes containing various concentrations of carbon black nanoparticles / L. Magniez, C. Da Silva Tousch, S. Fontana [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2023. – Vol. 473. – Art. ID 129990. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129990Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) as pre-treatment for sol-gel coating on aluminum and magnesium alloys / L. Pezzato, M. Rigon, A. Martucci [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2019. – Vol. 366. – P. 114–123. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.03.023Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) as pre-treatment for sol-gel coating on aluminum and magnesium alloys / L. Pezzato, M. Rigon, A. Martucci [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2019. – Vol. 366. – P. 114–123. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.03.023PEO-Chameleon as a potential protective coating on cast aluminum alloys for high-temperature applications / A. Shirani, T. Joy, A. Rogov [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Vol. 397. – Art. ID 126016. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126016PEO-Chameleon as a potential protective coating on cast aluminum alloys for high-temperature applications / A. Shirani, T. Joy, A. Rogov [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Vol. 397. – Art. ID 126016. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126016Self-Lubricating PEO–PTFE Composite Coating on Titanium / L. Ren, T. Wang, Z. Chen [et al.] // Metals. – 2019. – Vol. 9, № 2. – P. 170. https://doi.org/10.3390/met9020170Self-Lubricating PEO–PTFE Composite Coating on Titanium / L. Ren, T. Wang, Z. Chen [et al.] // Metals. – 2019. – Vol. 9, № 2. – P. 170. https://doi.org/10.3390/met9020170Influence of ceramic coating pores on the Tribological performance of PEO–PTFE composite coatings on the Ta–12W alloy / L. Liu, L. Wang, J. Pan [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2022. – Vol. 441. – Art. ID 128592. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128592Influence of ceramic coating pores on the Tribological performance of PEO–PTFE composite coatings on the Ta–12W alloy / L. Liu, L. Wang, J. Pan [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2022. – Vol. 441. – Art. ID 128592. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128592Effect of current density and polytetrafluoroethylene on the properties of micro-arc oxide coating of pure aluminum International / J. Chen, W. Li, J. Xu [et al.] // Journal of Applied Ceramic Technology. – 2023. – Vol. 20, № 5. – P. 2860–2873. https://doi.org/10.1111/ijac.14412Effect of current density and polytetrafluoroethylene on the properties of micro-arc oxide coating of pure aluminum International / J. Chen, W. Li, J. Xu [et al.] // Journal of Applied Ceramic Technology. – 2023. – Vol. 20, № 5. – P. 2860–2873. https://doi.org/10.1111/ijac.14412Influence of surface microstructure on tribological properties of PEO-PTFE coating formed on aluminum alloy / С. Lu, X. Feng, J. Yang [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2019. – Vol. 364. – P. 127–134. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.02.064Influence of surface microstructure on tribological properties of PEO-PTFE coating formed on aluminum alloy / С. Lu, X. Feng, J. Yang [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2019. – Vol. 364. – P. 127–134. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.02.064

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