|
DOI: 10.14489/td.2026.05.pp.049-059
Растегаев И. А., Акимов Е. Г., Шафеев М. Р., Растегаева И. И., Полунин А. В., Мерсон Д. Л., Криштал М. М.
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ В АНОДНОМ И КАТОДНОМ ПОЛУПЕРИОДАХ
(с. 49-59)
Аннотация. Методом сравнения исследуются визуальные и акустические признаки технологических стадий плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО), пригодные для их идентификации в режиме реального времени (in situ), а также возможность их распознавания с применением оптического и акустико-эмиссионного (АЭ) методов. Исследования проведены на экспериментальных данных, полученных при оксидировании деформируемого Al‒Mg-сплава в щелочно-силикатно-фосфатном электролите при 125 вари-антах (режимах) ПЭО, которые практически полностью перекрывают все типовые технологические режимы обработки алюминиевых сплавов по плотностям тока, соотношению катодного и анодного токов в полупериодах и длительности воздействия. Установлено, что по визуальным признакам, а значит и оптическими методами (основными, использующимися в литературных источниках сегодня), стадии ПЭО устанавливаются с меньшей точностью по сравнению с АЭ-признаками. Показано, что причины снижения чувствительности оптического метода не влияют на эффективность метода АЭ. Подтверждено, что предложенный новый в методе АЭ подход параллельного анализа формы и положения сигналов АЭ в анодном и катодном полупериодах воздействия позволяет более обоснованно и точно устанавливать стадийность и временные метки стадий ПЭО по сравнению с интегральными амплитудными акустическими признаками, использующимися сегодня в методе АЭ. С помощью нового подхода параллельного анализа АЭ в анодном и катодном полупериодах установлено, что к существенному сокращению длительности стадий ПЭО, особенно стадии анодирования и переходной стадии, приводит увеличение плотности тока и его соотношения в анодном и катодном полупериодах формовочного импульса.
Ключевые слова: плазменно-электролитическое оксидирование, алюминиевый сплав, акустическая эмиссия, микродуговые разряды, мониторинг.
Rastegaev I. A., Akimov E. G., Shafeev M. R., Rastegaeva I. I., Polunin A. V., Merson D. L., Krishtal M. M.
THE RELATIONSHIP BETWEEN THE CHARACTERISTICS OF ACOUSTIC EMISSION IN THE ANODIC AND CATHODIC HALF-PERIODS AND THE TREATMENT MODE UNDER PLASMA-ELECTROLYTIC OXIDATION
(pp. 49-59)
Abstract. This paper is devoted to study of visual and acoustic signs of plasma electrolytic oxidation (PEO) process stages suitable for their in situ identification, as well as the feasibility of their detecting using optical and acoustic emission (AE) methods. The study was performed using experimental data obtained under PEO of a deformable Al-Mg alloy in an alkaline-silicate-phosphate electrolyte under 125 treatment modes, which corresponds to all typical treatment modes of aluminum alloy in terms of current density, cathodic and anodic current ratios in half-periods, and treatment time. It was found that visual signs, and therefore optical methods (the main ones used in present time), identify PEO stages with less accuracy than AE signs. It is shown that the reasons that reduced sensitivity of the optical method do not affect the effectiveness of the AE method. It has been found that the proposed new approach to the AE method, using parallel analysis of the shape and position of AE signals in the anodic and cathodic half-periods of forming pulse, allows for a more substantiated and accurate identification of the stages and time stamps of PEO stages compared to the AE integrated amplitude currently used in the AE method. Using this new approach for simultaneous analysis of AE in the anodic and cathodic half-periods, it has been demonstrated, that a significant reduction in the duration of the anodization and the transition stages is achieved by increasing the current density and its ratio in the anodic and cathodic half-periods of the forming pulse.
Keywords: plasma-electrolytic oxidation, aluminum alloy, acoustic emission, microarc discharges, in situ monitoring.
И. А. Растегаев, Е. Г. Акимов, М. Р. Шафеев, И. И. Растегаева, А. В. Полунин, Д. Л. Мерсон, М. М. Криштал (Тольяттинский государственный университет, Тольятти, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
, С
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. A. Rastegaev, E. G. Akimov, M. R. Shafeev, I. I. Rastegaeva, A. V. Polunin, D. L. Merson, M. M. Krishtal (Togliatti State University, Togliatti, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
, С
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Mardare C. C., Hassel A. W. Review on the Versatility of Tungsten Oxide Coatings // Physica Status Solidi A. 2019. Vol. 216, No. 12. P. 1900047. DOI: 10.1002/pssa.201900047
2. Simchen F., Sieber M., Kopp A., Lampke T. Introduction to Plasma Electrolytic Oxidation – An Overview of the Process and Applications // Coatings. 2020. Vol. 10, No. 7. Article 628. DOI: 10.3390/coatings10070628
3. Chai R., Tsourdos A., Savvaris A., et al. Review of Advanced Guidance and Control Algorithms for Space/Aerospace Vehicles // Progress in Aerospace Sciences. 2021. Vol. 122. P. 100696. DOI: 10.1016/j.paerosci.2021.100696
4. Растегаева И. И., Растегаев И. А., Викарчук А. А. и др. Оптимизация режимов обработки жидких сред в роторных устройствах на основе метода акустической эмиссии с системой обратной связи // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2012. № 5. С. 25 – 31. EDN: SMJGQD.
5. Tjiang F., Ye L., Huang Y.-J., et al. Effect of Processing Parameters on Soft Regime Behavior of Plasma Electrolytic Oxidation of Magnesium // Ceramics International. 2017. Vol. 43, No. 1. Р. S567 – S572. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.05.179
6. Tsai D.-S., Chou C.-C. Review of the Soft Sparking Issues in Plasma Electrolytic Oxidation // Metals. 2018. Vol. 8, No. 2. 105. DOI: 10.3390/met8020105
7. Беспалова Ж. И., Паненко И. П., Дубовсков В. В. и др. Исследование процесса формирования оптически черных оксидно-керамических покрытий на поверхности алюминиевого сплава 1160 // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. 2012. № 5. С. 63 – 66. EDN: PFATGJ.
8. Мукаева В. Р., Горбатков М. В., Фаррахов Р. Г. Парфенов Е. В. Исследование акустических характеристик процесса плазменно-электролитического оксидирования алюминия // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2018. Т. 14, № 3. С. 60 – 65. EDN: YSAZNZ.
9. Bao F., Bashkov O. V., Chzhan D., et al. The Study of the Influence of Micro-Arc Oxidation Modes on the Morphology and Parameters of an Oxide Coating on the D16AT Aluminum Alloy // Frontier Materials & Technologies. 2023. Vol. 1. Р. 7 – 21. DOI: 10.18323/2782-4039-2023-1-7-21
10. Boinet M., Verdier S., Maximovitch S., Dalard F. Plasma Electrolytic Oxidation of AM60 Magnesium Alloy: Monitoring by Acoustic Emission Technique. Electrochemical Properties of Coatings // Surface and Coatings Technology. 2005. Vol. 199, No. 2-3. Р. 141 – 149. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2004.10.145
11. Boinet M., Verdier S., Maximovitch S., Dalard F. Application of Acoustic Emission Technique for in Situ Study of Plasma Anodizing // NDT & E International. 2004. Vol. 37, No. 3. Р. 213 – 219. DOI: 10.1016/j.ndteint.2003.09.011
12. Kaseem M., Fatimah S., Nashrah N., Ko Y. G. Recent Progress in Surface Modification of Metals Coated by Plasma Electrolytic Oxidation: Principle, Structure, and Performance // Progress in Materials Science. 2021. Vol. 117. P. 100735. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2020.100735
13. Rastegaev I. A., Shafeev M. R., Rastegaeva I. I., et al. Cyclic Regularities of the Acoustic Emission Generation During Plasma-Electrolytic Oxidation of an Al–Mg Alloy in the Bipolar Mode // Frontier Materials & Technologies. 2023. Vol. 2. Р. 103 – 116. DOI: 10.18323/2782-4039-2023-2-64-8
14. Bao F., Li F., Bashkov O., et al. Stage Division and Discharge Mechanism Characterization of Micro-Arc Oxidation Based on Acoustic Emission // Surface & Coatings Technology. 2025. Vol. 502. P. 131964. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2025.131964
15. Aubakirova V., Farrakhov R., Parfenov E. Diagnostics of the PEO-Coating Growth on a Zirconium Alloy by the Acoustic Spectrum // EPJ Web of Conferences. 2025. Vol. 318. P. 06008. DOI: 10.1051/epjconf/202531806008
16. Lazarev S., Mozgovoi A., Vinogradov A., et al. Electromagnetic Method of Elastic Wave Excitation for Calibration of Acoustic Emission Sensors and Apparatus // Journal of Acoustic Emission. 2009. Vol. 27. Р. 212 – 223. Corpus ID: 199427353.
17. Polunin A., Denisova A., Cheretaeva A., et al. The Effect of Process Current Parameters on the Properties of Oxide Layers under Plasma Electrolytic Oxidation of AMg6 Alloy // Journal of Physics. Conf. Ser. 2021. Vol. 2144. P. 012018. DOI: 10.1088/1742-6596/2144/1/012018
18. Clyne T. W., Troughton S. Ch. A Review of Recent Work on Discharge Characteristics During Plasma Electrolytic Oxidation of Various Metals // International Materials Reviews. 2019. Vol. 64, No. 3. P. 127 – 162. DOI: 10.1080/09506608.2018.1466492
19. Rakoch A. G., Gladkova A. A., Linn Z., Strekali-na D. M. The Evidence of Cathodic Micro-Discharges During Plasma Electrolytic Oxidation of Light Metallic Alloys and Micro-Discharge Intensity Depending on pH of the Electrolyte // Surface and Coatings Technology. 2015. Vol. 269. P. 138 – 144. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2015.02.026
20. Суминов И. В., Белкин П. Н., Эпельфельд А. В. и др. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. Т. 2. М.: Техносфера, 2011. 512 с. EDN: RBATRZ.
21. Yerokhin A., Nie X., Leyland A., et al. Plasma Electrolysis for Surface Engineering // Surface and Coatings Technology. 1999. Vol. 122, No. 2-3. P. 73 – 93. DOI: 10.1016/S0257-8972(99)00441-7.
1. Mardare, C. C., & Hassel, A. W. (2019). Review on he versatility of tungsten oxide coatings. Physica Status Solidi A, 216(12), Article 1900047. https://doi.org/10.1002/pssa.201900047
2. Simchen, F., Sieber, M., Kopp, A., & Lampke, T. (2020). Introduction to plasma electrolytic oxidation – An overview of the process and applications. Coatings, 10(7), Article 628. https://doi.org/10.3390/coatings10070628
3. Chai, R., Tsourdos, A., Savvaris, A., et al. (2021). Review of advanced guidance and control algorithms for space/aerospace vehicles. Progress in Aerospace Sciences, 122, Article 100696. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2021.100696
4. Rastegaeva, I. I., Rastegaev, I. A., Vikarchuk, A. A., et al. (2012). Optimization of processing modes for liquid media in rotary devices based on the acoustic emission method with a feedback system. Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika, (5), 25–31. [in Russian language].
5. Tjiang, F., Ye, L., Huang, Y.-J., et al. (2017). Effect of processing parameters on soft regime behavior of plasma electrolytic oxidation of magnesium. Ceramics International, 43(1), S567–S572. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.05.179
6. Tsai, D.-S., & Chou, C.-C. (2018). Review of the soft sparking issues in plasma electrolytic oxidation. Metals, 8(2), Article 105. https://doi.org/10.3390/met8020105
7. Bespalova, Zh. I., Panenko, I. P., Dubovskov, V. V., et al. (2012). Investigation of the formation process of optically black oxide-ceramic coatings on the surface of 1160 aluminum alloy. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Severo-Kavkazskii region. Ser. Estestvennye nauki, (5), 63–66. [in Russian language]
8. Mukaeva, V. R., Gorbatkov, M. V., Farrakhov, R. G., & Parfenov, E. V. (2018). Investigation of the acoustic characteristics of the plasma electrolytic oxidation process of aluminum. Elektrotekhnicheskie i informatsionnye kompleksy i sistemy, 14(3), 60–65. [in Russian language].
9. Bao, F., Bashkov, O. V., Chzhan, D., et al. (2023). The study of the influence of micro-arc oxidation modes on the morphology and parameters of an oxide coating on the D16AT aluminum alloy. Frontier Materials & Technologies, 1, 7–21. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2023-1-7-21
10. Boinet, M., Verdier, S., Maximovitch, S., & Dalard, F. (2005). Plasma electrolytic oxidation of AM60 magnesium alloy: Monitoring by acoustic emission technique. Electrochemical properties of coatings. Surface and Coatings Technology, 199(2–3), 141–149. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.10.145
11. Boinet, M., Verdier, S., Maximovitch, S., & Dalard, F. (2004). Application of acoustic emission technique for in situ study of plasma anodizing. NDT & E International, 37(3), 213–219. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2003.09.011
12. Kaseem, M., Fatimah, S., Nashrah, N., & Ko, Y. G. (2021). Recent progress in surface modification of metals coated by plasma electrolytic oxidation: Principle, structure, and performance. Progress in Materials Science, 117, Article 100735. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100735
13. Rastegaev, I. A., Shafeev, M. R., Rastegaeva, I. I., et al. (2023). Cyclic regularities of the acoustic emission generation during plasma-electrolytic oxidation of an Al–Mg alloy in the bipolar mode. Frontier Materials & Technologies, 2, 103–116. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2023-2-64-8
14. Bao, F., Li, F., Bashkov, O., et al. (2025). Stage division and discharge mechanism characterization of micro-arc oxidation based on acoustic emission. Surface & Coatings Technology, 502, Article 131964. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.131964
15. Aubakirova, V., Farrakhov, R., & Parfenov, E. (2025). Diagnostics of the PEO-coating growth on a zirconium alloy by the acoustic spectrum. EPJ Web of Conferences, 318, Article 06008. https://doi.org/10.1051/epjconf/202531806008
16. Lazarev, S., Mozgovoi, A., Vinogradov, A., et al. (2009). Electromagnetic method of elastic wave excitation for calibration of acoustic emission sensors and apparatus. Journal of Acoustic Emission, 27, 212–223.
17. Polunin, A., Denisova, A., Cheretaeva, A., et al. (2021). The effect of process current parameters on the properties of oxide layers under plasma electrolytic oxidation of AMg6 alloy. Journal of Physics: Conference Series, 2144, Article 012018. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2144/1/012018
18. Clyne, T. W., & Troughton, S. Ch. (2019). A review of recent work on discharge characteristics during plasma electrolytic oxidation of various metals. International Materials Reviews, 64(3), 127–162. https://doi.org/10.1080/09506608.2018.1466492
19. Rakoch, A. G., Gladkova, A. A., Linn, Z., & Strekalina, D. M. (2015). The evidence of cathodic micro-discharges during plasma electrolytic oxidation of light metallic alloys and micro-discharge intensity depending on pH of the electrolyte. Surface and Coatings Technology, 269, 138–144. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.02.026
20. Suminov, I. V., Belkin, P. N., Epelfeld, A. V., et al. (2011). Plasma-electrolytic surface modification of metals and alloys (Vol. 2). Tekhnosfera. [in Russian language].
21. Yerokhin, A. L., Nie, X., Leyland, A., et al. (1999). Plasma electrolysis for surface engineering. Surface and Coatings Technology, 122(2–3), 73–93. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00441-7
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2026.05.pp.049-059
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2026.05.pp.049-059
and fill out the form
.
|
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»