fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2025-46-6-575-582fwj-105Research ArticleСтатьиПрименение технологии микродугового оксидирования для повышения долговечности деталей узлов трения нефтедобывающего оборудованияThe Use of Microarc Oxidation Technology to Increase the Durability of Parts of Friction Units of Oil Production EquipmentЗлотниковИ. И.ZlotnikovI. I.

пр. Октября, 48, г. Гомель 246746

Prospect Octiabria, 48, Gomel 246029

zlotnikov@gstu.byНевзороваА. Б.NevzorovaA. B.

пр. Октября, 48, г. Гомель 246746

Prospect Octiabria, 48, Gomel 246029

АтвиновскаяТ. В.AtvinovskayaT. V.

пр. Октября, 48, г. Гомель 246746

Prospect Octiabria, 48, Gomel 246029

Гомельский государственный технический университет им. П.О. СухогоБеларусьSukhoi State Technical University of GomelBelarus202530092026466575582Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/105

Статья посвящена изучению перспектив использование деталей из алюминиевых сплавов с нанесённым на поверхность трения методом микродугового оксидирования оксидно-керамическим покрытием в узлах трениях, работающих за счёт смазки жидкой средой, в которой они работают или которая перекачивается данным механизмом. К таким механизмам и узлам трения относятся элементы насосно-компрессорного оборудования, применяемого в нефтепромысловой отрасли (запорная арматура, детали центробежных, лопастных, шиберных, шестерённых и других насосов, некоторые резьбовые соединения). В данной ситуации сопряжённые трущиеся поверхности оказываются постоянно смазанными рабочей средой (вода, нефть, водно-нефтяные эмульсии).

Триботехнические испытания проводили на лабораторной установке, узел трения которой состоял из вращающегося ролика из алюминиевого сплава марки АМг6 и скользящей по нему ленты из алюминиевой фольги марки АД1 толщиной 100 мкм. На обоих деталях было нанесено методом микродугового оксидирования оксидно-керамическое покрытие. В качестве электролита использовали раствор, содержащий натриевое жидкое стекло в количестве 13 г/л и гидроксид калия — 2,5 г/л. Процесс оксидирования проводили в симметричном анодно-катодном режиме с использованием промышленного переменного тока частотой 50 Гц при постоянной плотности тока равной 6 А/дм2 до конечного напряжения 400 В.

Проведенные лабораторные испытания показали, что детали из алюминиевых сплавов с оксидно-керамическим покрытием могут успешно применяться в узлах трения, характеризующихся невысокими контактными давлениями и скоростями скольжения. При этом очень высокая коррозионная стойкость оксидно-керамических покрытий обеспечивает защиту узлов трения от воздействия агрессивных сред (пластовая вода с повышенной минерализацией, водно-нефтяные эмульсии, содержащие сероводород, углекислый газ), а также от всегда присутствующих в добываемых и сопутствующих флюидах абразивных частиц. Применение алюминиевых сплавов в узлах трения с упрочнённой методом микродугового оксидирования поверхностью позволит снизить вес насосно-компрессорного оборудования, например, погружных многоступенчатых насосных установок вследствие чего снижаются затраты на проведение спускоподъёмных операций, а также послужит повышению эксплуатационной надёжности и долговечности нефтепромыслового насосно-компрессорного оборудования.

The article is devoted to the study of the prospects of using aluminum alloy parts with an oxide-ceramic coating applied to the friction surface by the method of microarc oxidation in friction units operating due to lubrication by the liquid medium in which they operate or which is pumped by this mechanism. Such mechanisms and friction units include elements of pumping and compressor equipment used in the oilfield industry (shut-off valves, parts of centrifugal, vane, slide, gear and other pumps, some threaded connections). In this situation, the coupled friction surfaces are constantly lubricated by the working medium (water, oil, water-oil emulsions).

Tribotechnical tests were carried out on a laboratory installation, the friction unit of which consisted of a rotating roller made of aluminum alloy of the AMg6 brand and a tape made of aluminum foil of the AD1 brand with a thickness of 100 microns sliding along it. An oxide-ceramic coating was applied to both parts by microarc oxidation. A solution containing sodium liquid glass in the amount of 13 g/l and potassium hydroxide in the amount of 2.5 g/l was used as the electrolyte. The oxidation process was carried out in a symmetrical anode-cathode mode using industrial alternating current with a frequency of 50 Hz at a constant current density of 6 A/dm2 to a final voltage of 400 V.

Laboratory tests have shown that aluminum alloy parts with an oxide-ceramic coating can be successfully used in friction units characterized by low contact pressures and sliding speeds. At the same time, the very high corrosion resistance of oxide-ceramic coatings protects friction units from the effects of aggressive me-dia (reservoir water with increased mineralization, water-oil emulsions containing hydrogen sulfide, carbon dioxide), as well as from abrasive particles always present in the extracted and accompanying fluids. The use of aluminum alloys in friction units with a surface hardened by microarc oxidation will reduce the weight of pumping and compressor equipment, for example, submersible multistage pumping units, which reduces the cost of lifting operations, and will also improve the operational reliability and durability of oilfield pumping and compressor equipment.

микродуговое оксидированиеалюминиевые сплавыоксидно-керамические покрытияузел трениянасосно-компрессорное оборудованиеmicroarc oxidationaluminum alloysoxide-ceramic coatingsfriction unitpumping and compressor equipmentReferencesПарфенов Е.В., Невьянцева Р.Р., Горбатков С.А., Ерохин А. Л. Электролитно-плазменная обработка: моделирование, диагностика, управление. — М: Машиностроение. — 2014Parfenov E.V., Nev’yantseva R.R., Gorbatkov S.A., and Erokhin A.L. Elektrolitno-plazmennaya obrabotka: modelirovanie, diagnostika, upravlenie (Electrolyte-Plasma Treatment: Modeling, Diagnostics, and Control). — Moscow: Mashinostroenie. — 2014 (in Russian)Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов в 2 т. / под ред. И.В. Суминова. — М.: Техносфера. — 2011 (2)Plazmenno-elektroliticheskoe modifitsirovanie poverhnosti metallov i splavov v 2 t. / pod red. I.V. Suminova (Plasma-electrolytic modification of the surface of metals and alloys). — Moscow: Tehnosfera. — 2011 (2) (in Russian)Al-qawabeha U., Al-Qawabah S., Shehadeh L., Subbotina V.V., Belozerov V.V., and Subbotin O.V. Properties and Structures of Micro-Arc Oxide Coatings on Airplane Aluminum Alloys // Journal of Mechanical Science and Technology. — 2025 (39), no. 1, 137—142Al-qawabeha U., Al-Qawabah S., Shehadeh L., Subbotina V.V., Belozerov V.V., and Subbotin O.V. Properties and Structures of Micro-Arc Oxide Coatings on Airplane Aluminum Alloys // Journal of Mechanical Science and Technology. — 2025 (39), no. 1, 137—142Jianzhuo Zhang, Weibing Dai, Xishu Wang, Yaming Wang, Haitao Yue, Qang Li, Xinle Yang, Chenguang Guo, and Changyou Li. Micro-Arc Oxidation of Al Alloys: Mechanism, Microstructure, Surface Properties, and Fatigue Damage Behavior // Journal of Materials Research and Technology — 2023 (23), March–April, 4307—4333Jianzhuo Zhang, Weibing Dai, Xishu Wang, Yaming Wang, Haitao Yue, Qang Li, Xinle Yang, Chenguang Guo, and Changyou Li. Micro-Arc Oxidation of Al Alloys: Mechanism, Microstructure, Surface Properties, and Fatigue Damage Behavior // Journal of Materials Research and Technology — 2023 (23), March–April, 4307—4333Витязь П.А., Комаров А.И., Комарова В.И., Кузнецова Т.А. Особенности формирования износостойких слоев на поверхности модифицированного фуллеренами МДО-покрытия при трении // Трение и износ. — 2011 (32), № 4, 313—325Vityaz’ P.A., Komarov A.I., Komarova V.I., and Kuznetsova T.A. Peculiarities of Triboformation of Wear-Resistant Layers on the Surface of a MAO-Coating Modified by Fullerenes // J. Frict. Wear. — 2011 (32), no. 4, pp. 231—241Способ нанесения износостойких покрытий на алюминий и его сплавы: пат. 9364 РБ, МПК С 25D 11/02. Афiцыйны бюл. — 2006, № 2 / П.Д. Петрашенко, П.А. Хило, И.И. Злотников и др.Sposob naneseniya iznosostoykikh pokryriy yf alyuminiy i ego splavy: BY Patent 9364. Afits. Byul. — 2006, no. 2 / I.I. Zlotnikov, P.A. Khilo, P.D. Petrashenko et al. (in Russian)Малышев В.Н., Гантимиров Б.М., Вольхин А.М., Ким С.Л. Повышение антифрикционных свойств износостойких МДО-покрытий // Химическая физика и мезоскопия. — 2013 (15), № 2, 254—261Malyshev V.N., Gantimirov B.M., Vol’khin A.M., and Kim S.L. Povyishenie antifriktsionnyih svoystv iznosostoykih MDO-pokryitiy (Improving the antifriction properties of wear-resistant coatings produced by microarc oxidation) // Himicheskaya fizika i mezoskopiya. — 2013 (15), no. 2, 254—261 (in Russian)Злотников И.И., Шаповалов В.М. Повышение антифрикционных свойств керамических покрытий, полученных методом МДО на алюминиевых сплавах // Трение и износ. — 2019 (40), № 5, 128—131Zlotnikov I.I. and Shapovalov V.М. Improving the Antifriction Properties of Ceramic Coatings Obtained by the Method of MAO on Aluminum Alloys // J. Frict. Wear. — 2019 (40), no. 5, 360—363Злотников И.И., Проневич О.И., Сологубов А.П. Исследование свойств модифицированных керамических покрытий, получаемых методом микроплазменного анодирования на поверхности алюминия // Вестник ГГТУ имени П.О. Сухого: научно-практический журнал. — 2019, № 1, 35—40Zlotnikov I.I., Pronevich O.I., and Sologubov A.P. Issledovanie svoystv modifitsirovannyih keramicheskih pokryitiy, poluchaemyih metodom mikroplazmennogo anodirovaniya na poverhnosti alyuminiya (Investigation of the properties of modified ceramic coatings obtained by microplasma anodizing on aluminum surfaces) // Vestnik GGTU imeni P.O. Suhogo. — 2019, no. 1, 35—40 (in Russian)

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