Metodă de testare a grosimii și durității peliculei de oxid a componentelor din aliaj de aluminiu pentru automobile

Pelicula de oxid anodic de pe piesele din aliaj de aluminiu auto acționează ca un strat de armură pe suprafața acestora. Formează un strat protector dens pe suprafața aliajului de aluminiu, sporind rezistența la coroziune a pieselor și prelungind durata lor de viață. Totodată, pelicula de oxid are o duritate ridicată, ceea ce poate îmbunătăți rezistența la uzură a suprafeței aliajului de aluminiu.

Pelicula de oxid anodic din aliaj de aluminiu este caracterizată printr-o grosime relativ mică și o duritate relativ mare. Este necesar să se selecteze un echipament de testare adecvat pentru micro-duritate pentru a evita deteriorarea stratului de peliculă de către indentator. Prin urmare, recomandăm utilizarea unui micro-duritate Vickers cu o forță de testare de 0,01-1 kgf pentru a testa duritatea și grosimea acestuia. Înainte de testul de duritate Vickers, piesa de prelucrat care urmează a fi testată trebuie transformată într-o probă. Echipamentul necesar este o mașină de montare metalografică (acest pas poate fi omis dacă piesa de prelucrat are două suprafețe plane) pentru a monta piesa de prelucrat într-o probă cu două suprafețe plane, apoi se utilizează o mașină de șlefuit și lustruit proba metalografică până când se obține o suprafață lucioasă. Mașina de montare și mașina de șlefuit și lustruit sunt prezentate în figura de mai jos:

1. Pași de preparare a probei (aplicabili pentru testarea durității și grosimii)

1.1 Eșantionare: Tăiați o mostră de aproximativ 10 mm × 10 mm × 5 mm din componenta care urmează a fi testată (evitând zona de concentrare a tensiunii a componentei) și asigurați-vă că suprafața de testare este suprafața originală a peliculei de oxid.

1.2 Montare: Se montează proba cu material de montare fierbinte (de exemplu, rășină epoxidică), expunând suprafața peliculei de oxid și secțiunea transversală (secțiunea transversală este necesară pentru testarea grosimii) pentru a preveni deformarea probei în timpul șlefuirii.

1.3 Șlefuire și lustruire: Mai întâi, efectuați șlefuirea umedă pas cu pas cu șmirghel de 400#, 800# și 1200#. Apoi, lustruiți cu paste de lustruire diamantate de 1 μm și 0,5 μm. În final, asigurați-vă că interfața dintre pelicula de oxid și substrat este fără zgârieturi și clar vizibilă (secțiunea transversală este utilizată pentru observarea grosimii).

2. Metodă de testare: Metoda de microduritate Vickers (HV)

2.1 Principiul de bază: Folosiți un indentator piramidal diamantat pentru a aplica o sarcină mică (de obicei 50-500 g) pe suprafața peliculei pentru a crea o adâncitură și calculați duritatea pe baza lungimii diagonale a adânciturii.

2.2 Parametri cheie: Sarcina trebuie să corespundă grosimii peliculei (selectați o sarcină < 100 g când grosimea peliculei < 10 μm pentru a evita pătrunderea adânciturilor în substrat)

Cheia este de a selecta o sarcină care să corespundă grosimii peliculei și să prevină penetrarea unei sarcini excesive în pelicula de oxid, ceea ce ar face ca rezultatele măsurate să includă valoarea durității substratului din aliaj de aluminiu (duritatea substratului este mult mai mică decât cea a peliculei de oxid).

Dacă grosimea peliculei de oxid este de 5-20 μm: Selectați o sarcină de 100-200 g (de exemplu, 100 gf, 200 gf), iar diametrul de indentare trebuie controlat în limita a 1/3 din grosimea peliculei (de exemplu, pentru o grosime a peliculei de 10 μm, diagonala de indentare ≤ 3,3 μm).

Dacă grosimea peliculei de oxid este < 5 μm (peliculă ultra-subțire): Selectați o încărcătură sub 50 g (de exemplu, 50 gf) și trebuie utilizată o lentilă obiectiv cu mărire mare (40x sau mai mare) pentru a observa adâncitura și a evita penetrarea.

Când efectuăm un test de duritate, ne referim la standardul: ISO 10074:2021 „Specificații pentru acoperiri oxidice dure anodice pe aluminiu și aliaje de aluminiu”, care specifică clar forțele de testare și intervalele de duritate care trebuie utilizate la măsurarea diferitelor tipuri de acoperiri oxidice cu un aparat de testare a durității micro Vickers. Specificațiile detaliate sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Tabel: Valori de acceptare pentru testul de microduritate Vickers

Notă: Pentru peliculele de oxid cu o grosime mai mare de 50 μm, valorile microdurității acestora sunt relativ scăzute, în special stratul exterior al peliculei.

2.3 Precauții:

Pentru aceeași componentă, ar trebui măsurate 3 puncte în fiecare dintre cele 3 zone diferite, iar valoarea medie a celor 9 puncte de date ar trebui considerată drept duritate finală pentru a evita impactul defectelor locale ale peliculei asupra rezultatelor.
Dacă la marginea adânciturii apar „fisuri” sau „interfețe neclare”, acest lucru indică faptul că sarcina este prea mare și a penetrat stratul de folie. Sarcina trebuie redusă și testul trebuie efectuat din nou.