Testmethode voor het bepalen van de dikte van de oxidefilm en de hardheid van aluminiumlegeringsonderdelen voor auto's

De anodische oxidefilm op aluminiumlegeringen in auto-onderdelen fungeert als een pantserlaag op het oppervlak. Het vormt een dichte beschermlaag op het aluminiumlegeringsoppervlak, waardoor de corrosiebestendigheid van de onderdelen wordt verbeterd en hun levensduur wordt verlengd. Tegelijkertijd heeft de oxidefilm een ​​hoge hardheid, wat de slijtvastheid van het aluminiumlegeringsoppervlak kan verhogen.

De anodische oxidefilm van aluminiumlegeringen wordt gekenmerkt door een relatief geringe dikte en een relatief hoge hardheid. Het is noodzakelijk om testapparatuur te selecteren die geschikt is voor microhardheidsmetingen om beschadiging van de filmlaag door de indrukker te voorkomen. Daarom adviseren wij het gebruik van een micro-Vickers-hardheidsmeter met een testkracht van 0,01-1 kgf voor het meten van de hardheid en dikte. Voordat de Vickers-hardheidstest wordt uitgevoerd, moet het te testen werkstuk worden bewerkt tot een monster. De benodigde apparatuur is een metallografische montagemachine (deze stap kan worden overgeslagen als het werkstuk twee vlakke oppervlakken heeft) om het werkstuk in een monster met twee vlakke oppervlakken te monteren. Vervolgens wordt een metallografische slijp- en polijstmachine gebruikt om het monster te slijpen en te polijsten tot een glanzend oppervlak is verkregen. De montagemachine en de slijp- en polijstmachine zijn weergegeven in de onderstaande afbeelding.

1. Stappen voor monsterpreparatie (van toepassing op hardheids- en diktemetingen)

1.1 Monstername: Snijd een monster van ongeveer 10 mm × 10 mm × 5 mm uit het te testen onderdeel (vermijd het spanningsconcentratiegebied van het onderdeel) en zorg ervoor dat het testoppervlak het oorspronkelijke oppervlak van de oxidefilm is.

1.2 Montage: Monteer het monster met een hittebestendig montagemateriaal (bijvoorbeeld epoxyhars), waarbij het oppervlak van de oxidefilm en de dwarsdoorsnede (de dwarsdoorsnede is nodig voor diktemetingen) worden blootgelegd om vervorming van het monster tijdens het slijpen te voorkomen.

1.3 Slijpen en polijsten: Begin met stapsgewijs nat slijpen met schuurpapier van korrelgrootte 400, 800 en 1200. Polijst vervolgens met diamantpolijstpasta's van 1 μm en 0,5 μm. Zorg er tot slot voor dat het grensvlak tussen de oxidefilm en het substraat krasvrij en duidelijk zichtbaar is (de dwarsdoorsnede wordt gebruikt voor diktemeting).

2. Testmethode: Vickers microhardheidsmethode (HV)

2.1 Kernprincipe: Gebruik een diamantpiramide-indenter om een ​​kleine belasting (meestal 50-500 g) op het filmoppervlak aan te brengen om een ​​indruk te creëren, en bereken de hardheid op basis van de diagonale lengte van de indruk.

2.2 Belangrijkste parameters: De belasting moet overeenkomen met de filmdikte (kies een belasting < 100 g wanneer de filmdikte < 10 μm om te voorkomen dat de indruk tot in het substraat doordringt).

De sleutel is om een ​​belasting te kiezen die overeenkomt met de dikte van de oxidefilm en te voorkomen dat een te hoge belasting de oxidefilm binnendringt. Een te hoge belasting zou er namelijk voor zorgen dat de meetresultaten de hardheidswaarde van het aluminiumlegeringssubstraat omvatten (de hardheid van het substraat is veel lager dan die van de oxidefilm).

Als de dikte van de oxidefilm 5-20 μm is: kies een belasting van 100-200 g (bijv. 100 gf, 200 gf), en de indrukdiameter moet binnen 1/3 van de filmdikte blijven (bijvoorbeeld, bij een filmdikte van 10 μm, mag de indrukdiagonaal ≤ 3,3 μm zijn).

Als de dikte van de oxidefilm < 5 μm is (ultradunne film): Kies een belasting lager dan 50 g (bijv. 50 gf) en gebruik een objectief met hoge vergroting (40x of hoger) om de indruk te observeren en penetratie te voorkomen.

Bij het uitvoeren van een hardheidstest verwijzen we naar de norm ISO 10074:2021 “Specificatie voor harde anodische oxidecoatings op aluminium en aluminiumlegeringen”, die duidelijk de testkrachten en hardheidsbereiken specificeert die gebruikt moeten worden bij het meten van verschillende soorten oxidecoatings met een micro-Vickers-hardheidsmeter. De gedetailleerde specificaties staan ​​in de onderstaande tabel:

Tabel: Acceptatiewaarden voor de Vickers microhardheidstest

Opmerking: Voor oxidefilms met een dikte van meer dan 50 μm zijn de microhardheidswaarden relatief laag, met name voor de buitenste laag van de film.

2.3 Voorzorgsmaatregelen:

Voor hetzelfde onderdeel moeten in elk van de drie verschillende gebieden 3 punten worden gemeten, en de gemiddelde waarde van de 9 meetpunten moet als de uiteindelijke hardheid worden genomen om de invloed van lokale filmdefecten op de resultaten te vermijden.
Als er "scheurtjes" of "vervaagde grensvlakken" aan de rand van de indruk verschijnen, duidt dit erop dat de belasting te groot is en de filmlaag heeft doorboord. De belasting moet worden verlaagd en de test moet opnieuw worden uitgevoerd.