vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_4_53vrgup-223Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGВлияние модификации электролита углеродными нанотрубками на механические и триботехнические характеристики МДО-покрытийEffect of electrolyte modification with carbon nanotubes on the me-chanical and tribological characteristics of MAO-coatingsМалышевВ. Н.MalyshevV. N.

Малышев Владимир Николаевич, кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования, доктор технических наук, профессор

Malyshev Vladimir Nikolaevich, Doctor of Engineering Science, Professor

malyshev.v@gubkin.ruМатюшенкоД. Д.MatyushenkoD. D.

Матюшенко Денис Дмитриевич, кафедра трибологии и технологий ремонта нефтегазового оборудования, аспирант, ассистент кафедры теоретической механики

Matyushenko Denis Dmitrievich, Postgraduate Student, Assistant of the Chair “Theoretical Mechanics”

denis.matyushenko.d@yandex.ruРоссийский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина ((РГУ нефти и газа (НИУ) им. И. М. Губкина)National University of Oil and Gas «Gubkin University», Chair “Tribology and Repair Technologies of Oil and Gas Equipment”Матюшенко Денис Дмитриевич Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина ((РГУ нефти и газа (НИУ) им. И. М. Губкина)National University of Oil and Gas «Gubkin University», Chair “Tribology and Repair Technologies of Oil and Gas Equipment”202530122025045364Copyright © Малышев В.Н., Матюшенко Д.Д., 20252025Малышев В.Н., Матюшенко Д.Д.Malyshev V.N., Matyushenko D.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/223

Выполнено исследование влияния технологических параметров микродугового оксидирования (МДО), включающих модификацию базового электролита углеродными нанотрубками, на износостойкость и микротвердость формируемых покрытий. С использованием концепции многофакторного эксперимента изучались такие факторы, как плотность анодного тока, концентрация углеродных нанотрубок в электролите и марка алюминиевого сплава (Д16Т, В95). Испытания на износостойкость проводились по схеме трения «шар – плоскость» по стандарту ASTM G133-02, измерение микротвердости – по методу Виккерса. С помощью методов корреляционно-регрессионного анализа и в результате последующей проверки адекватности моделей по критерию Фишера было установлено, что введение в электролит небольшого количества углеродных нанотрубок и использование в качестве подложки сплава В95 при пониженной плотности тока позволяют повысить износостойкость и микротвердость МДО-покрытий.

This study examined the influence of technological parameters of microarc oxidation (MAO), including modification of the base electrolyte with carbon nanotubes, on the wear resistance and microhardness of the formed coatings. Using the concept of a multifactorial experiment, factors such as anodic current density, carbon nanotubes concentration in the electrolyte, and grade of aluminum alloy (D16T, B95) were investigated. Wear resistance tests were performed using a ball-on-plane friction scheme according to ASTM G133-02, and microhardness was measured using the Vickers method. Through correlation-regression analysis and subsequent validation of the models using the Fisher criterion, it was established that the introduction of a small amount of carbon nanotubes into the electrolyte and the use of B95 alloy as a substrate at reduced current density improves the wear resistance and microhardness of MAO-coatings.

микродуговое оксидированиеМДО-покрытиеуглеродные нанотрубкиизносостойкостьмикротвердостьрегрессионный анализmicroarc oxidationMAO-coatingcarbon nanotubeswear resistancemicrohardnessregression analysisReferencesShrestha, S. Plasma electrolytic oxidation and anodising of aluminium alloys for spacecraft applications / S. Shresta, B. D. Dunn // Surface Engineering of Light Alloys, 18. – Woodhead Publishing Limited, 2010. – P. 603–641.Shrestha, S. Plasma electrolytic oxidation and anodising of aluminium alloys for spacecraft applications / S. Shresta, B. D. Dunn // Surface Engineering of Light Alloys, 18. – Woodhead Publishing Limited, 2010. – P. 603–641.Микродуговое оксидирование. Наука и человечество : альманах / под редакцией А. А. Логунова. – Москва : Знание, 1981. – С. 341.Microarc oxidation. Science and humanity : almanac / Ed. by A.A. Logunov. – Moscow : Znanie,1981. – P. 341.Марков, Г. А. Микродуговое оксидирование / Г. А. Марков, В. И. Белеванцев, О. П. Терлеева // Вестник МГТУ. Машиностроение. – 1992. – № 1. – С. 34–56. – ISSN 0236-3941.Markov, G. A. Microarc oxidation / G. A. Markov, V. I. Belevantsev, O. P. Terleeva // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering. – 1992. – No. 1. – P. 34–56. – ISSN 0236-3941.Simchen, F. Introduction to plasma electrolytic oxidation-an overview of the process and applications / F. Simchen, M. Sieber, A. Kopp, T. Lampke // Coatings. 10 (7) (2020). – P. 628. – DOI 10.3390/coatings10070628.Simchen, F. Introduction to plasma electrolytic oxidation-an overview of the process and applications / F. Simchen, M. Sieber, A. Kopp, T. Lampke // Coatings. 10 (7) (2020). – P. 628. – DOI 10.3390/coatings10070628.Clyne, T. W. A Review of Recent Work on Discharge Characteristics During Plasma Electrolytic Oxidation of Various Metals / T. W. Clyne, S. C. Troughton // Taylor and Francis Ltd. – 2018. 64 (1). – P. 1–36. – DOI 10.1080/09506608.2018.1466492.Clyne, T. W. A Review of Recent Work on Discharge Characteristics During Plasma Electrolytic Oxidation of Various Metals / T. W. Clyne, S. C. Troughton // Taylor and Francis Ltd. – 2018. 64 (1) – P. 1–36. – DOI 10.1080/09506608.2018.1466492.Characteristic of ceramic coatings on aluminum by plasma electrolytic oxidation in silicate and phosphate electrolyte / G. Lv [et al.] // Appl. Surf. Sci. 253 (5) (2006). – P. 2947–2952. – DOI 10.1016/j.apsusc. 2006.06.036.Characteristic of ceramic coatings on aluminum by plasma electrolytic oxidation in silicate and phosphate electrolyte / G. Lv [et al.] // Appl. Surf. Sci. 253 (5) (2006). – P. 2947–2952. – DOI 10.1016/j.apsusc.2006.06.036.Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. В 2 томах. Том 2 / И. В. Суминов, П. Н. Белкин, А. В. Эпельфельд [и др.] ; под общей редакцией И. В. Суминова. – Москва : Техносфера, 2011. – 512 с. – ISBN 978-5-94836-268-7.Plasma-electrolytic surface modification of metals and alloys. In 2 volumes. Vol. 2 / I. V. Suminov, P. N. Belkin, A. V. Apelfeld [et al.] ; ed. by I. V. Suminov. – Moscow : Tekhnosfera, 2011. – 512 p. – ISBN 978-5-94836-268-7.Особенности строения и свойства покрытий, наносимых методом микродугового оксидирования / В. Н. Малышев, Г. А. Марков, В. А. Федоров [и др.] // Химическое и нефтяное машиностроение. – 1984. – № 1. – С. 26–27.Features of the structure and properties of coatings applied by microarc oxidation / V. N. Malyshev, G. А. Markov, V. А. Fedorov [et al.] // Chemical and Petroleum Engineering. – 1984. – No. 1. – P. 26–27.Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование) / И. В. Суминов, А. В. Эпельфельд, В. Б. Людин [и др.]. – Москва : ЭКОМЕТ, 2005. – 368 с. – ISBN 5-89594-110-9.Microarc oxidation (theory, technology, equipment) / I. V. Suminov, А. V. Apelfeld, V. B. Lyudin [et al.]. – Мoscow : Ecomet, 2005. – 368 p. – ISBN 5-89594-110-9.Malyshev, V. N. Features of Microarc Oxidation Coatings Formation Technology in Slurry Electrolytes / V. N. Malyshev, K. M. Zorin // Applied Surface Science. – 2007. – T. 254, № 5. – P. 1511–1516.Malyshev, V. N. Features of Microarc Oxidation Coatings Formation Technology in Slurry Electrolytes / V. N. Malyshev, K. M. Zorin // Applied Surface Science. – 2007. – Vol. 254, No. 5. – P. 1511–1516.МДО-синтез нанокерамических слоев на деталях из металлов и сплавов / Б. Крит, В. Людин, И. Суминов [и др.] // Наноиндустрия. – 2010. – № 2. – С. 12–13. – ISSN 1993-8578.MAO-synthesis of nanoceramic layers on metal and alloy parts / B. Krit, V. Lyudin, I. Suminov [et al.] // Nanoindustry. – 2010. – No. 2. – P. 12–13. – ISSN 1993-8578.Xinyang, Wang, Effects of halloysite nanotube integration on the soft sparking micro-arc oxidation process and coatings properties of aluminum alloys / Wang Xinyang, Fengyun Yu, Weigiang Wang // Surface and Coatings Technology. – 2025. – Vol. 511. – 132301. – DOI 10.1016/j.surfcoat.2025.132301.Xinyang, Wang, Effects of halloysite nanotube integration on the soft sparking micro-arc oxidation process and coatings properties of aluminum alloys / Wang Xinyang, Fengyun Yu, Weigiang Wang // Surface and Coatings Technology. – 2025. – Vol. 511. – 132301. – DOI 10.1016/j.surfcoat.2025.132301.Комаров, А. И. Создание износостойких упрочняющих покрытий микродуговым оксидированием, непосредственной и последующей модификацией углеродными наноматериалами / А. И. Комаров, П. А. Витязь, В. И. Комарова // Перспективные технологии / под редакцией В. В. Клубовича. – Витебск, 2011. – Гл. 6. – С. 114–148.Komarov, А. I. Creation of wear-resistant hardening coatings by microarc oxidation, direct and subsequent modification with carbon nanomaterials / A. I. Komarov, P. A. Vityaz, V. I. Komarova // Advanced Technologies / ed. by V. V. Klubovich. – Vitebsk, 2011. – Chapter. 6. – P. 114–148.Наноалмазы детонационного синтеза: получение и применение / П. А. Витязь [и др.] ; под. редакцией П. А. Витязя. – Минск : Беларус. навука, 2013. – 381 с.Nanodiamonds of detonation synthesis : production and application / P. A. Vityaz [et al.] ; ed. P. A. Vityaz. – Minsk : Belarus Science, 2013. – 381 p.Особенности формирования износостойких слоев на поверхности модифицированного фуллеренами МДО-покрытия при трении / П. А. Витязь [и др.] // Трение и износ. – Минск, 2011. – Т. 32, № 4. – С. 313–325.Features of the formation of wear-resistant layers on the surface of a fullerene-modified MAO-coating under friction / P. А. Vityaz [et al.] // Friction and Wear. – Minsk, 2011. – Vol. 32, No. 4. – P. 313–325.Витязь, П. А. Влияние наноразмерных частиц углерода на формирование структуры и свойств микродуговых керамических покрытий на сплавах алюминия / П. А. Витязь, А. И. Комаров, В. И. Комарова // Доклады НАН Беларуси. – 2013. – Т. 57, № 2. – С. 96–101.Vityaz, P. А. The effect of nanoscale carbon particles on the formation of the structure and properties of microarc ceramic coatings on aluminum alloys / P. А. Vityaz, А. I. Komarov, V. I. Komarova // Report of the National Academy of Sciences of Belarus. – 2013. – Vol. 57, No. 2. – P. 96–101.Malyshev, V. N. Effective Electrochemical Transformation Method of Valve Metals Surface Layer into High-Tensile Ceramic Coating. Chapter in Book: Chemical Reactions on Surfaces. Chapter 7. Editor J.I. Duncan and A.B. Klein. 2008, Nova Science Publishers, Inc. – P. 211–262. – ISBN 978-1-60456-898-1.Malyshev, V. N. Effective Electrochemical Transformation Method of Valve Metals Surface Layer into High-Tensile Ceramic Coating. Chapter in Book: Chemical Reactions on Surfaces. Chapter 7. Editor J.I. Duncan and A.B. Klein. 2008, Nova Science Publishers, Inc. – P. 211–262. – ISBN 978-1-60456-898-1.Зорин, В. А. Основы теории трения и изнашивания : практикум / В. А. Зорин, Ю. В. Штефан. – Москва : МАДИ, 2023. – 126 с.Zorin, V. А. Fundamentals of friction and wear theory : workshop / V. А. Zorin, Yu. V. Stefan. – Мoscow : MADI, 2023. – 126 p.Зедгенидзе, И. Г. Планирование экспериментов для исследования многокомпонентных систем / И. Г. Зедгенидзе. – Москва : Наука, 1976. – 390 с.Zedgenidze, I. G. Planning experiments for the study of multicomponent systems / I. G. Zedgenidze. Moscow : Nauka, 1976. – 390 p.Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский – Москва : Наука, 1976. – 139 с.Adler, Yu. P. Planning an experiment in searching for optimal conditions / Yu. P. Adler, Е. V. Markova, Yu. V. Granovsky. – Moscow : Nauka, 1976. – 139 p.Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит. – Москва : Статистика, 1973. – 391 с.Draper, N. Applied regression analysis / N. Draper, G. Smith. – Moscow : Statistics, 1973. – 391 p.Гуськов, О. И. Математическое моделирование в геологии и разведке полезных ископаемых / О. И. Гуськов, А. Б. Каждан, А. А. Шиманский. – Москва, 1979. – 168 с.Guskov, О. I. Mathematical modeling in geology and mineral exploration / О. I. Guskov, А. B. Kazhdan, А. А. Shimansky. – Moscow, 1979. – 168 p.Кинетика изнашивания покрытий, нанесенных методом микродугового оксидирования / А. А. Петросянц, В. Н. Малышев, В. А. Федоров, Г. А. Марков // Трение и износ. – 1984. – Т. 5, № 2. – С. 350–354.Wear kinetics of coatings applied by microarc oxidation / А. А. Petrosyants, V. N. Malyshev, V. А. Fedorov, G. А. Markov // Friction and Wear. – 1984. – Vol. 5, No. 2. – P. 350–354.

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