Testmetode for oxidfilmtykkelse og hårdhed af aluminiumslegeringskomponenter i biler

Den anodiske oxidfilm på aluminiumslegeringsdele i biler fungerer som et panserlag på deres overflade. Den danner et tæt beskyttende lag på aluminiumslegeringens overflade, hvilket forbedrer delenes korrosionsbestandighed og forlænger deres levetid. Samtidig har oxidfilmen en høj hårdhed, hvilket kan forbedre slidstyrken på aluminiumslegeringens overflade.

Den anodiske oxidfilm i aluminiumlegering er karakteriseret ved en relativt lille tykkelse og en relativt høj hårdhed. Det er nødvendigt at vælge testudstyr, der er egnet til mikrohårdhed, for at undgå beskadigelse af filmlaget fra indrykningslegemet. Derfor anbefaler vi at bruge en mikro-Vickers-hårdhedsmåler med en testkraft på 0,01-1 kgf til at teste dens hårdhed og tykkelse. Før Vickers-hårdhedstesten skal det emne, der skal testes, laves om til en prøve. Det nødvendige udstyr er en metallografisk monteringsmaskine (dette trin kan udelades, hvis emnet har to plane overflader) til at montere emnet i en prøve med to plane overflader, og derefter bruge en metallografisk slibe- og polermaskine til at slibe og polere prøven, indtil en blank overflade opnås. Monteringsmaskinen og slibe- og polermaskinen er vist på figuren nedenfor:

1. Prøveforberedelsestrin (gælder for hårdheds- og tykkelsestestning)

1.1 Prøveudtagning: Skær en prøve på ca. 10 mm × 10 mm × 5 mm fra den komponent, der skal testes (undgå komponentens spændingskoncentrationsområde), og sørg for, at testoverfladen er den oprindelige overflade af oxidfilmen.

1.2 Montering: Monter prøven med varmt monteringsmateriale (f.eks. epoxyharpiks), så oxidfilmens overflade og tværsnit blotlægges (tværsnit er påkrævet til tykkelsesprøvning) for at forhindre prøvedeformation under slibning.

1.3 Slibning og polering: Udfør først en trinvis vådslibning med 400#, 800# og 1200# sandpapir. Polér derefter med 1μm og 0,5μm diamantpoleringspasta. Sørg til sidst for, at grænsefladen mellem oxidfilmen og underlaget er ridsefri og tydeligt synlig (tværsnittet bruges til tykkelsesobservation).

2. Testmetode: Vickers mikrohårdhedsmetode (HV)

2.1 Kerneprincip: Brug en diamantpyramideindrykningsmaskine til at påføre en lille belastning (normalt 50-500 g) på filmoverfladen for at skabe en fordybning, og beregn hårdheden baseret på fordybningens diagonale længde.

2.2 Nøgleparametre: Belastningen skal passe til filmtykkelsen (vælg en belastning < 100 g, når filmtykkelsen < 10 μm for at undgå, at indrykning trænger ind i underlaget)

Nøglen er at vælge en belastning, der matcher filmtykkelsen, og at forhindre for stor belastning i at trænge ind i oxidfilmen, hvilket ville medføre, at de målte resultater inkluderer hårdhedsværdien af ​​aluminiumslegeringssubstratet (substratets hårdhed er meget lavere end oxidfilmens).

Hvis oxidfilmtykkelsen er 5-20 μm: Vælg en belastning på 100-200 g (f.eks. 100 gf, 200 gf), og indrykningsdiameteren skal kontrolleres inden for 1/3 af filmtykkelsen (for eksempel, for en filmtykkelse på 10 μm, er indrykningsdiagonalen ≤ 3,3 μm).

Hvis oxidfilmtykkelsen er < 5 μm (ultratynd film): Vælg en belastning under 50 g (f.eks. 50 gf), og der skal anvendes et objektiv med høj forstørrelse (40x eller højere) for at observere fordybningen og undgå penetration.

Når vi udfører en hårdhedstest, henviser vi til standarden: ISO 10074:2021 “Specifikation for hårdanodiske oxidbelægninger på aluminium og aluminiumlegeringer”, som tydeligt specificerer de testkræfter og hårdhedsområder, der skal anvendes ved måling af forskellige typer oxidbelægninger med en mikro-Vickers-hårdhedsmåler. De detaljerede specifikationer er vist i tabellen nedenfor:

Tabel: Acceptværdier for Vickers mikrohårdhedstest

Bemærk: For oxidfilm med en tykkelse på over 50 μm er deres mikrohårdhedsværdier relativt lave, især filmens ydre lag.

2.3 Forholdsregler:

For den samme komponent skal der måles 3 punkter i hvert af 3 forskellige områder, og gennemsnitsværdien af ​​de 9 datapunkter skal tages som den endelige hårdhed for at undgå lokale filmdefekters indflydelse på resultaterne.
Hvis der opstår "revner" eller "slørede grænseflader" ved kanten af ​​fordybningen, indikerer det, at belastningen er for stor og har trængt ind i filmlaget. Belastningen bør reduceres, og testen bør udføres igen.