Testmetode for oksidfilmtykkelse og hardhet av aluminiumslegeringskomponenter i biler

Den anodiske oksidfilmen på bildeler av aluminiumslegering fungerer som et panserlag på overflaten. Den danner et tett beskyttende lag på overflaten av aluminiumslegeringen, noe som forbedrer delenes korrosjonsmotstand og forlenger levetiden deres. Samtidig har oksidfilmen høy hardhet, noe som kan forbedre slitestyrken på overflaten av aluminiumslegeringen.

Den anodiske oksidfilmen i aluminiumslegering kjennetegnes av relativt liten tykkelse og relativt høy hardhet. Det er nødvendig å velge testutstyr som er egnet for mikrohardhet for å unngå skade på filmlaget av inntrykkingsverktøyet. Derfor anbefaler vi å bruke en mikro-Vickers-hardhetstester med en testkraft på 0,01–1 kgf for å teste hardheten og tykkelsen. Før Vickers-hardhetstesten må arbeidsstykket som skal testes, gjøres om til en prøve. Utstyret som kreves er en metallografisk monteringsmaskin (dette trinnet kan utelates hvis arbeidsstykket har to flate overflater) for å montere arbeidsstykket i en prøve med to flate overflater, og deretter bruke en metallografisk slipe- og poleringsmaskin for å slipe og polere prøven til en blank overflate oppnås. Monteringsmaskinen og slipe- og poleringsmaskinen er vist i figuren nedenfor:

1. Prøveforberedelsestrinn (gjelder for hardhets- og tykkelsestesting)

1.1 Prøvetaking: Skjær ut en prøve på omtrent 10 mm × 10 mm × 5 mm fra komponenten som skal testes (unngå komponentens spenningskonsentrasjonsområde), og sørg for at testoverflaten er den opprinnelige overflaten til oksidfilmen.

1.2 Montering: Monter prøven med varmt monteringsmateriale (f.eks. epoksyharpiks), slik at oksidfilmoverflaten og tverrsnittet (tverrsnitt er nødvendig for tykkelsestesting) blir eksponert for å forhindre deformasjon av prøven under sliping.

1.3 Sliping og polering: Utfør først våtsliping trinn for trinn med sandpapir på 400#, 800# og 1200#. Poler deretter med diamantpoleringspasta på 1μm og 0,5μm. Til slutt, sørg for at grensesnittet mellom oksidfilmen og underlaget er ripefritt og tydelig synlig (tverrsnittet brukes til tykkelsesobservasjon).

2. Testmetode: Vickers mikrohardhetsmetode (HV)

2.1 Kjerneprinsipp: Bruk en diamantpyramideinnrykker til å påføre en liten belastning (vanligvis 50–500 g) på filmoverflaten for å lage en fordypning, og beregn hardheten basert på fordypningens diagonale lengde.

2.2 Viktige parametere: Lasten må samsvare med filmtykkelsen (velg en last < 100 g når filmtykkelsen < 10 μm for å unngå at fordypning trenger inn i underlaget)

Nøkkelen er å velge en belastning som samsvarer med filmtykkelsen og forhindre at for stor belastning trenger inn i oksidfilmen, noe som vil føre til at de målte resultatene inkluderer hardhetsverdien til aluminiumslegeringssubstratet (substratets hardhet er mye lavere enn oksidfilmens).

Hvis oksidfilmtykkelsen er 5–20 μm: Velg en belastning på 100–200 g (f.eks. 100 gf, 200 gf), og inntrykkingsdiameteren må kontrolleres innenfor 1/3 av filmtykkelsen (for eksempel, for en filmtykkelse på 10 μm, er inntrykkingsdiagonalen ≤ 3,3 μm).

Hvis oksidfilmtykkelsen er < 5 μm (ultratynn film): Velg en belastning under 50 g (f.eks. 50 gf), og et objektiv med høy forstørrelse (40x eller høyere) må brukes for å observere inntrykket for å unngå penetrasjon.

Når vi utfører en hardhetstest, refererer vi til standarden: ISO 10074:2021 «Spesifikasjon for harde anodiske oksidbelegg på aluminium og aluminiumslegeringer», som tydelig spesifiserer testkreftene og hardhetsområdene som skal brukes ved måling av ulike typer oksidbelegg med en mikro-Vickers-hardhetstester. De detaljerte spesifikasjonene vises i tabellen nedenfor:

Tabell: Akseptverdier for Vickers mikrohardhetstest

Merk: For oksidfilmer med en tykkelse på over 50 μm er mikrohardhetsverdiene relativt lave, spesielt det ytre laget av filmen.

2.3 Forholdsregler:

For samme komponent bør 3 punkter måles i hvert av 3 forskjellige områder, og gjennomsnittsverdien av de 9 datapunktene bør tas som den endelige hardheten for å unngå at lokale filmdefekter påvirker resultatene.
Hvis det oppstår «sprekker» eller «uskarpe grensesnitt» i kanten av fordypningen, indikerer det at belastningen er for stor og har trengt inn i filmlaget. Belastningen bør reduseres og testen bør utføres på nytt.