Plasma electrolytic oxidation (PEO) is an effective method to obtain hard ceramic coatings on Al, Mg and Ti alloys. Micro-discharges occurring on the electrode surface during process promote the creation of crystalline oxides phases which improve mechanical properties of the coating. By using alternate current (AC) at some current conditions the process can be conducted in 'soft' spark regime. This allows producing thicker layers, increasing growth rate and uniformity of layer, decreasing amount of pores and defects. These facts proof the importance of cathodic pulse in the PEO mechanism; however its role is not well defined. In this work, influence of anodic to cathodic current density ratio on kinetics of coating growth, its morphology and composition were investigated. The PEO process of pure was conducted in potassium hydroxide with sodium metasilicate addition. The different anodic to cathodic average currents densities ratios of pulses were applied. The phase composition of coatings was determined by XRD analysis. Morphology of obtained oxide layers was investigated by SEM observations.Keywords: Plasma electrolytic oxidation, PEO, Alumina coatings, Aluminium oxide Plazmowe utlenianie elektrolityczne (PEO) jest efektywną metodą otrzymywania twardych, ceramicznych powłok głównie na stopach Al, Mg oraz Ti. Mikro-wyładowania występujące na powierzchni elektrody podczas procesu promują tworzenie się krystalicznych faz tlenkowych, które polepszają właściwości mechaniczne powłok. Stosując prąd zmienny, możliwe jest wprowadzenie procesu w tryb tzw. 'miękkiego' iskrzenia przy pewnych parametrach prądowych. Pozwala to otrzymywać grubsze powłoki, zwiększyć szybkość narastania i równomierność warstwy oraz zmniejszyć ilość porów i defektów. Świadczy to o dużym wpływie impulsu katodowego na mechanizm narastania warstwy w procesie PEO, jednak jego rola nie została jeszcze dobrze poznana. W niniejszej pracy badany był wpływ stosunku anodowej gęstości prądowej do katodowej na kinetykę wzrostu warstwy oraz jej morfologię i skład. PEO przeprowadzano w roztworze wodorotlenku potasu z dodatkiem metakrzemianu sodowego. Podkładką było czyste aluminium. Stosowane były przebiegi o różnym stosunku średniej gęstości prądowej anodowej do katodowej. Skład fazowy warstw został określony na drodze analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Morfologia warstw tlenkowych była badana na drodze obserwacji pod skaningowym mikroskopie elektronowym.

During the formation of the oxide layer by plasma electrolytic oxidation (PEO), the electrochemical processes are accompanied by the plasma micro-discharges, occurring uniformly over the coated electrode. Application of an alternating current with strictly controlled electrical parameters can affect the character of the discharges, and consequently the properties of the obtained layers. When the cathodic current density exceeds anodic, at some point, a sudden change in the appearance of micro-discharges and a decrease in the intensity of the acoustic emission can be observed -in literature this effect is called "soft sparking". In the present work, the evolution of the electrical properties of the layers at various stages of their formation has been characterized, using electrochemical impedance spectroscopy. The study showed a significant decrease in charge transfer resistance and increase in capacitance of the oxide layer after reaching the "soft sparking". This indicates a significant change in the structure of the oxide layer, in the barrier and main part, which is additionally confirmed by measuring the breakdown voltage.Keywords: Plasma electrolytic oxidation, PEO, aluminium oxide, 'soft sparking'Podczas formowania warstewki tlenkowej metodą plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO), procesom elektrochemicznym towarzyszą mikro-wyładowania plazmowe, występujące równomiernie na pokrywanej elektrodzie. Zastosowanie prądu zmiennego, o ściśle kontrolowanych parametrach, pozwala wpływać na charakter wyładowań i w konsekwencji na właściwości otrzymywanych warstw. W przypadku, kiedy gęstość prądu katodowego jest wyższa od anodowego, na pewnym jego etapie, można zaobserwować nagłą zmianę postaci wyładowań oraz spadek natężenia emisji akustycznej, co w literaturze nazywane jest tzw. "miękkim iskrzeniem". W niniejszej pracy została scharakteryzowana ewolucja właściwości elektrycznych warstwy tlenkowej na poszczególnych etapach jej formowania, za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Przeprowadzone badania pokazały znaczny spadek oporu przeniesienia ładunku oraz wzrost pojemności elektrycznej warstwy po osiągnięciu stanu "miękkiego iskrzenia". Wskazuje to na duże zmiany zachodzące w strukturze warstwy tlenkowej, w jej części barierowej oraz właściwej, co dodatkowo potwierdzają pomiary napięcia przebicia.

Concentrations of dissolved rare earth metal oxides, Nd2O3, and Pr2O3 or their mixtures in different fluoride electrolytes composed of NdF3, PrF3, and LiF at ca. 1040 °C were monitored using a graphite probe inserted into the electrolyte during the dissolution process. Fast voltage sweeps of 100 V/s were applied to the graphite probe, and the current response was measured. As the oxide concentration in the diffusion layer towards the electrode depletes, a passive layer is, at a certain point, formed on the probe, resulting in a current drop. The magnitude of the peak current attained before the formation of the passive layer reflects the concentration of the dissolved oxide and, thus, is applied to determine the oxide concentration. The oxide concentration in the electrolyte samples determined using the inert gas fusion technique showed a good correlation to the peak current determined by the probe.

During different aluminum smelting processes occur direct contact of liquid metal and carbon materials, which are the main constituent for the lining of the cells, furnaces, crucibles and ladles, etc. As a result, processes of aluminium carbide formation at the interfacial area and its subsequent dissolution occurs. Those are recognized as one of the most important mechanisms causing surface wear and decrease lifetime of the equipment, especially in aluminium electrolysis. Present work is aimed at deeper study of the initial steps of Al 4 C 3 formation at the aluminium/ carbon interface. Three types of carbonaceous materials: amorphous, semigraphitic and graphitized, in the presence and absence of cryolite melts, were examined. As it is very difficult to study layer of Al 4 C 3 in situ, two indirect experimental techniques were used to investigate aluminium carbide formation: measurements of the potential and the electrical resistance. It was concluded that the process of early formation of aluminium carbide depends on many processes associated with the presence of electrolyte (intercalation, penetration and dissolution) as well as the structure of carbon materials -especially the presence of the disordered phase.Keywords: aluminium carbide, aluminium electrolysisPodczas wielu procesów wytapiania aluminium występują bezpośrednie kontakty ciekłego metalu i materiałów węglowych stanowiących wyłożenia wanien, pieców, tygli i kadzi itp. W rezultacie zachodzą procesy tworzenia węglika glinu na powierzchni międzyfazowej a następnie jego roztwarzania, które są uznawane jest za jeden z najważniejszych mechanizmów powodujących zużycie powierzchni i obniżenia żywotności urządzeń, zwłaszcza w procesie elektrolizy aluminium. Niniejsza praca miała na celu bliższe poznanie początkowych etapów tworzenia Al 4 C 3 na powierzchni granicznej aluminium/węgiel. Zbadano trzy rodzaje materiałów węglowych: amorficzne, semigrafitowe i grafitowe, w obecności oraz przy braku stopionego kriolitu. Ponieważ jest bardzo trudno zbadać warstwę Al 4 C 3 bezpośrednio (in situ), zastosowano dwie pośrednie techniki eksperymentalne: pomiar potencjału i rezystancji elektrycznej. Stwierdzono, iż proces powstawania węglika glinu będzie zależeć od wielu zjawisk związanych z obecnością elektrolitu (interkalacja, penetracja i rozpuszczanie), jak również od struktury materiału węglowego a zwłaszcza od obecności fazy nieuporządkowanej.

The anodic reaction of aluminium electrolysis cells leads to the formation of CO 2 bubbles, which partly screen the anode surface and leads to an increase in the cell voltage. An advantage of these bubbles is that the formation and release contribute to the stirring of the electrolyte, however, the screening of the surface increase the irreversible energy losses. In this work the voltage and current oscillation due to bubbles evolution during electrolysis in laboratory cell were presented. A comparison of different carbon anode materials in terms of coke impurities (mainly sulphur content) and grain sizes were investigated. Anodes with finer coke fraction showed lower oscillations than coarser fraction equivalents. Additionally, influence of current density on amplitude of anode potentials was measured. A 64 % increase of current density caused an increase of anode potential oscillations from 79 to 179 %.