Метод за изпитване на дебелината на оксидния филм и твърдостта на автомобилни алуминиеви сплави

Анодният оксиден филм върху автомобилните алуминиеви части действа като слой броня върху повърхността им. Той образува плътен защитен слой върху повърхността на алуминиевата сплав, повишавайки устойчивостта на корозия на частите и удължавайки експлоатационния им живот. В същото време оксидният филм има висока твърдост, което може да подобри износоустойчивостта на повърхността на алуминиевата сплав.

Анодният оксиден филм от алуминиева сплав се характеризира с относително малка дебелина и относително висока твърдост. Необходимо е да се избере подходящо за микро твърдост оборудване, за да се избегне повреда на филмовия слой от индентора. Поради това препоръчваме използването на микро твърдомер по Викерс с изпитвателна сила от 0,01-1 kgf, за да се тества твърдостта и дебелината му. Преди теста за твърдост по Викерс, от тествания детайл трябва да се направи проба. Необходимото оборудване е металографска машина за закрепване (тази стъпка може да се пропусне, ако детайлът има две плоски повърхности), за да се закрепи детайлът в проба с две плоски повърхности, след което се използва металографска шлифовъчна и полираща машина за шлайфане и полиране на пробата, докато се постигне лъскава повърхност. Машината за закрепване и шлифовъчно-полиращата машина са показани на фигурата по-долу:

1. Стъпки за подготовка на пробата (приложими за изпитване на твърдост и дебелина)

1.1 Вземане на проби: Изрежете проба с размери приблизително 10 мм × 10 мм × 5 мм от компонента, който ще се тества (като се избягва зоната на концентрация на напрежение на компонента) и се уверете, че тестовата повърхност е оригиналната повърхност на оксидния филм.

1.2 Монтаж: Монтирайте пробата с горещ монтажен материал (напр. епоксидна смола), като изложите повърхността на оксидния филм и напречното сечение (напречно сечение е необходимо за изпитване на дебелината), за да предотвратите деформация на пробата по време на шлифоване.

1.3 Шлайфане и полиране: Първо, извършете стъпка по стъпка мокро шлайфане с шкурки с размери 400#, 800# и 1200#. След това полирайте с диамантени полиращи пасти 1μm и 0.5μm. Накрая, уверете се, че границата между оксидния филм и основата е без драскотини и ясно видима (напречното сечение се използва за наблюдение на дебелината).

2. Метод на изпитване: Метод за микротвърдост по Викерс (HV)

2.1 Основен принцип: Използвайте диамантен пирамидален индентор, за да приложите малко натоварване (обикновено 50-500 g) върху повърхността на филма, за да създадете вдлъбнатина, и изчислете твърдостта въз основа на диагоналната дължина на вдлъбнатината.

2.2 Ключови параметри: Натоварването трябва да съответства на дебелината на филма (изберете натоварване < 100 g, когато дебелината на филма < 10 μm, за да избегнете проникване на вдлъбнатини в основата)

Ключът е да се избере натоварване, което съответства на дебелината на филма и да се предотврати проникването на прекомерно натоварване в оксидния филм, което би довело до това измерените резултати да включват стойността на твърдостта на алуминиевата сплав (твърдостта на субстрата е много по-ниска от тази на оксидния филм).

Ако дебелината на оксидния филм е 5-20μm: Изберете товар от 100-200g (напр. 100gf, 200gf) и диаметърът на вдлъбнатината трябва да се контролира в рамките на 1/3 от дебелината на филма (например, за филм с дебелина 10μm, диагоналът на вдлъбнатината ≤ 3,3μm).

Ако дебелината на оксидния филм е < 5μm (ултратънък филм): Изберете товар под 50g (напр. 50gf) и трябва да се използва обектив с голямо увеличение (40x или по-голямо), за да се наблюдава вдлъбнатината, за да се избегне проникване.

Когато провеждаме тест за твърдост, ние се позоваваме на стандарта: ISO 10074:2021 „Спецификация за твърди анодни оксидни покрития върху алуминий и алуминиеви сплави“, който ясно определя силите на изпитване и диапазоните на твърдост, които трябва да се използват при измерване на различни видове оксидни покрития с микро твърдомер по Викерс. Подробните спецификации са показани в таблицата по-долу:

Таблица: Стойности на приемане за тест за микротвърдост по Викерс

Забележка: За оксидни филми с дебелина по-голяма от 50 μm, стойностите на микротвърдостта им са относително ниски, особено външният слой на филма.

2.3 Предпазни мерки:

За един и същ компонент трябва да се измерят по 3 точки във всяка от 3 различни области, а средната стойност на 9-те точки от данните трябва да се вземе като крайна твърдост, за да се избегне влиянието на локалните дефекти на филма върху резултатите.
Ако по ръба на вдлъбнатината се появят „пукнатини“ или „размазани повърхности“, това показва, че натоварването е твърде голямо и е проникнало в слоя филм. Натоварването трябва да се намали и тестът да се проведе отново.