Metoda ispitivanja debljine oksidnog filma i tvrdoće komponenti aluminijskih legura automobila

Anodni oksidni film na dijelovima aluminijske legure automobila djeluje poput sloja oklopa na njihovoj površini. Stvara gusti zaštitni sloj na površini aluminijske legure, povećavajući otpornost dijelova na koroziju i produžujući njihov vijek trajanja. Istovremeno, oksidni film ima visoku tvrdoću, što može poboljšati otpornost površine aluminijske legure na habanje.

Anodni oksidni film aluminijske legure karakterizira relativno mala debljina i relativno visoka tvrdoća. Potrebno je odabrati opremu za ispitivanje prikladnu za mikro tvrdoću kako bi se izbjeglo oštećenje sloja filma utiskivačem. Stoga preporučujemo korištenje mikro Vickersovog ispitivača tvrdoće s ispitnom silom od 0,01-1 kgf za ispitivanje tvrdoće i debljine. Prije Vickersovog ispitivanja tvrdoće, ispitni komad treba pretvoriti u uzorak. Potrebna oprema je metalografski stroj za montažu (ovaj korak se može izostaviti ako komad ima dvije ravne površine) za montažu komada u uzorak s dvije ravne površine, a zatim se uzorak brusi i polira metalografskim strojem za brušenje i poliranje dok se ne postigne sjajna površina. Stroj za montažu i stroj za brušenje i poliranje prikazani su na donjoj slici:

1. Koraci pripreme uzorka (primjenjivo za ispitivanje tvrdoće i debljine)

1.1 Uzorkovanje: Izrežite uzorak dimenzija približno 10 mm × 10 mm × 5 mm s komponente koja se ispituje (izbjegavajući područje koncentracije naprezanja komponente) i provjerite je li površina za ispitivanje izvorna površina oksidnog filma.

1.2 Montiranje: Montirajte uzorak vrućim montažnim materijalom (npr. epoksidnom smolom), izlažući površinu oksidnog filma i presjek (presjek je potreban za ispitivanje debljine) kako bi se spriječila deformacija uzorka tijekom brušenja.

1.3 Brušenje i poliranje: Prvo, izvršite postupno mokro brušenje brusnim papirima granulacije 400#, 800# i 1200#. Zatim polirajte dijamantnim pastama za poliranje granulacije 1 μm i 0,5 μm. Na kraju, provjerite je li spoj između oksidnog filma i podloge bez ogrebotina i jasno vidljiv (presjek se koristi za promatranje debljine).

2. Metoda ispitivanja: Vickersova metoda mikrotvrdoće (HV)

2.1 Osnovni princip: Pomoću dijamantnog piramidalnog utiskivača primijenite malo opterećenje (obično 50-500 g) na površinu filma kako biste stvorili udubljenje i izračunajte tvrdoću na temelju dijagonalne duljine udubljenja.

2.2 Ključni parametri: Opterećenje mora odgovarati debljini filma (odaberite opterećenje < 100 g kada je debljina filma < 10 μm kako biste izbjegli prodiranje udubljenja u podlogu)

Ključno je odabrati opterećenje koje odgovara debljini filma i spriječiti prodiranje prekomjernog opterećenja u oksidni film, što bi uzrokovalo da izmjereni rezultati uključuju vrijednost tvrdoće podloge od aluminijske legure (tvrdoća podloge je znatno niža od tvrdoće oksidnog filma).

Ako je debljina oksidnog filma 5-20 μm: Odaberite opterećenje od 100-200 g (npr. 100 gf, 200 gf), a promjer udubljenja mora biti unutar 1/3 debljine filma (na primjer, za debljinu filma od 10 μm, dijagonala udubljenja ≤ 3,3 μm).

Ako je debljina oksidnog filma < 5μm (ultratanki film): Odaberite opterećenje ispod 50g (npr. 50gf) i za promatranje udubljenja mora se koristiti objektiv s velikim povećanjem (40x ili većim) kako bi se izbjeglo prodiranje.

Prilikom provođenja ispitivanja tvrdoće, pozivamo se na standard: ISO 10074:2021 „Specifikacija za tvrde anodne oksidne prevlake na aluminiju i aluminijskim legurama“, koji jasno specificira ispitne sile i raspone tvrdoće koji se koriste pri mjerenju različitih vrsta oksidnih prevlaka mikro Vickersovim tvrdomjerom. Detaljne specifikacije prikazane su u donjoj tablici:

Tablica：Vrijednosti prihvaćanja za Vickersov test mikrotvrdoće

Napomena: Za oksidne filmove debljine veće od 50 μm, vrijednosti mikrotvrdoće su relativno niske, posebno vanjski sloj filma

2.3 Mjere opreza:

Za istu komponentu treba izmjeriti 3 točke u svakom od 3 različita područja, a prosječnu vrijednost 9 podatkovnih točaka treba uzeti kao konačnu tvrdoću kako bi se izbjegao utjecaj lokalnih nedostataka filma na rezultate.
Ako se na rubu udubljenja pojave „pukotine“ ili „zamućene površine“, to ukazuje na to da je opterećenje preveliko i da je prodrlo u sloj filma. Opterećenje treba smanjiti i ponovno provesti ispitivanje.