Auton alumiiniseoskomponenttien oksidikalvon paksuuden ja kovuuden testausmenetelmä

Auton alumiiniseososien anodinen oksidikalvo toimii kuin panssarikerros niiden pinnalla. Se muodostaa alumiiniseoksen pinnalle tiheän suojakerroksen, mikä parantaa osien korroosionkestävyyttä ja pidentää niiden käyttöikää. Samalla oksidikalvolla on korkea kovuus, mikä voi parantaa alumiiniseoksen pinnan kulutuskestävyyttä.

Alumiiniseoksesta valmistetulle anodiselle oksidikalvolle on ominaista suhteellisen pieni paksuus ja suhteellisen korkea kovuus. On tarpeen valita mikrokovuuden mittaamiseen sopiva testauslaitteisto, jotta vältetään kalvokerroksen vaurioituminen kovuusmittarin vaikutuksesta. Siksi suosittelemme mikro-Vickers-kovuusmittarin käyttöä kovuuden ja paksuuden testaamiseen 0,01–1 kgf:n kovuuskokeella. Ennen Vickers-kovuusmittausta testattavasta työkappaleesta on tehtävä näyte. Tarvittava laitteisto on metallografinen kiinnityskone (tämä vaihe voidaan jättää pois, jos työkappaleessa on kaksi tasaista pintaa) työkappaleen kiinnittämiseksi kaksitasaiseen näytteeseen, minkä jälkeen näyte hiotaan ja kiillotetaan metallografisella hioma- ja kiillotuskoneella, kunnes pinta on kirkas. Kiinnityskone ja hioma- ja kiillotuskone on esitetty alla olevassa kuvassa:

1. Näytteen valmisteluvaiheet (sovelletaan kovuus- ja paksuusmittauksiin)

1.1 Näytteenotto: Leikkaa testattavasta komponentista noin 10 mm × 10 mm × 5 mm:n näyte (välttäen komponentin jännityskeskittymäaluetta) ja varmista, että testauspinta on oksidikalvon alkuperäinen pinta.

1.2 Kiinnitys: Kiinnitä näyte kuumakiinnitysmateriaalilla (esim. epoksihartsilla) paljastaen oksidikalvon pinnan ja poikkileikkauksen (poikkileikkaus vaaditaan paksuusmittausta varten) näytteen muodonmuutoksen estämiseksi hiomisen aikana.

1.3 Hionta ja kiillotus: Suorita ensin vaiheittainen märkähionta 400#, 800# ja 1200# hiekkapapereilla. Kiillota sitten 1 μm ja 0,5 μm timanttikiillotustahnoilla. Lopuksi varmista, että oksidikalvon ja substraatin välinen rajapinta on naarmuuntumaton ja selvästi näkyvissä (poikkileikkausta käytetään paksuuden tarkkailuun).

2. Testausmenetelmä: Vickersin mikrokovuusmenetelmä (HV)

2.1 Ydinperiaate: Käytä timanttipyramidi-intensiivikonetta kohdistaaksesi pienen kuormituksen (yleensä 50–500 g) kalvon pintaan syvennyksen luomiseksi ja laske kovuus syvennyksen diagonaalipituuden perusteella.

2.2 Keskeiset parametrit: Kuorman on vastattava kalvon paksuutta (valitse kuorma < 100 g, kun kalvon paksuus on < 10 μm, jotta vältetään alustaan ​​tunkeutuva painauma).

Tärkeintä on valita kalvon paksuutta vastaava kuormitus ja estää liiallisen kuormituksen tunkeutuminen oksidikalvoon, mikä aiheuttaisi alumiiniseosalustan kovuuden arvon sisällyttämisen mittaustuloksiin (alustan kovuus on paljon pienempi kuin oksidikalvon).

Jos oksidikalvon paksuus on 5–20 μm: Valitse 100–200 g:n kuormitus (esim. 100 gf, 200 gf), ja sisennyksen halkaisijan on oltava 1/3:n sisällä kalvon paksuudesta (esimerkiksi 10 μm:n kalvonpaksuudella sisennyksen diagonaali ≤ 3,3 μm).

Jos oksidikalvon paksuus on < 5 μm (ultraohut kalvo): Valitse alle 50 g:n kuormitus (esim. 50 gf) ja käytä voimakkaasti suurentavaa objektiivia (40x tai suurempi) syvennyksen tarkkailuun läpäisyn välttämiseksi.

Kovuusmittausta suoritettaessa viittaamme standardiin ISO 10074:2021 ”Alumiini- ja alumiiniseosten kovien anodisten oksidipinnoitteiden spesifikaatio”, joka määrittelee selkeästi koevoimat ja kovuusalueet, joita käytetään mitattaessa erityyppisiä oksidipinnoitteita mikro-Vickers-kovuusmittarilla. Yksityiskohtaiset tiedot on esitetty alla olevassa taulukossa:

Taulukko: Vickersin mikrokovuuskokeen hyväksymisarvot

Huomautus: Yli 50 μm paksuisten oksidikalvojen mikrokovuusarvot ovat suhteellisen alhaiset, erityisesti kalvon ulkokerroksessa.

2.3 Varotoimet:

Samasta komponentista tulisi mitata 3 pistettä kustakin 3 eri alueesta, ja 9 datapisteen keskiarvo tulisi ottaa lopulliseksi kovuudeksi, jotta paikalliset kalvovirheet eivät vaikuttaisi tuloksiin.
Jos painauman reunaan ilmestyy "halkeamia" tai "epäselviä rajapintoja", se osoittaa, että kuormitus on liian suuri ja tunkeutunut kalvokerrokseen. Kuormitusta on pienennettävä ja testi on tehtävä uudelleen.