Metoda preskušanja debeline in trdote oksidnega filma avtomobilskih aluminijevih zlitin

Anodni oksidni film na avtomobilskih aluminijevih zlitinah deluje kot oklepna plast na njihovi površini. Na površini aluminijeve zlitine tvori gosto zaščitno plast, ki povečuje odpornost delov proti koroziji in podaljšuje njihovo življenjsko dobo. Hkrati ima oksidni film visoko trdoto, kar lahko izboljša odpornost površine aluminijeve zlitine proti obrabi.

Anodni oksidni film iz aluminijeve zlitine se odlikuje po relativno majhni debelini in relativno visoki trdoti. Izbrati je treba ustrezno opremo za testiranje mikrotrdote, da se prepreči poškodba filmske plasti z vtiskovalnikom. Zato priporočamo uporabo mikro Vickersovega trdotomera s preskusno silo 0,01-1 kgf za testiranje trdote in debeline. Pred Vickersovim preskusom trdote je treba iz obdelovanca, ki ga je treba testirati, izdelati vzorec. Potrebna oprema je metalografski montažni stroj (ta korak se lahko izpusti, če ima obdelovanec dve ravni površini), s katerim se obdelovanec namesti v vzorec z dvema ravnima površinama, nato pa se vzorec brusi in polira z metalografskim brusilnim in polirnim strojem, dokler se ne doseže svetle površine. Montažni stroj ter brusilno-polirni stroj sta prikazana na spodnji sliki:

1. Koraki priprave vzorca (veljajo za testiranje trdote in debeline)

1.1 Vzorčenje: Iz preizkušanega sestavnega dela izrežite vzorec velikosti približno 10 mm × 10 mm × 5 mm (pri čemer se izognite območju koncentracije napetosti na sestavnem delu) in se prepričajte, da je preizkušana površina originalna površina oksidnega filma.

1.2 Montaža: Vzorec namestite z vročim montažnim materialom (npr. epoksidno smolo), pri čemer izpostavite površino oksidnega filma in prečni prerez (prečni prerez je potreben za testiranje debeline), da preprečite deformacijo vzorca med brušenjem.

1.3 Brušenje in poliranje: Najprej izvedite postopno mokro brušenje z brusnimi papirji granulacije 400#, 800# in 1200#. Nato polirajte z diamantnimi polirnimi pastami granulacije 1 μm in 0,5 μm. Na koncu se prepričajte, da je vmesnik med oksidnim filmom in podlago brez prask in jasno viden (prečni prerez se uporablja za opazovanje debeline).

2. Metoda testiranja: Vickersova metoda mikrotrdote (HV)

2.1 Osnovno načelo: Z diamantnim piramidnim vtiskovalnikom na površino filma nanesite majhno obremenitev (običajno 50–500 g), da ustvarite vdolbino, in izračunajte trdoto na podlagi diagonalne dolžine vdolbine.

2.2 Ključni parametri: Obremenitev se mora ujemati z debelino folije (izberite obremenitev < 100 g, če je debelina folije < 10 μm, da preprečite prodiranje vdolbin v podlago).

Ključno je izbrati obremenitev, ki ustreza debelini filma in preprečiti, da bi prekomerna obremenitev prodrla v oksidni film, kar bi povzročilo, da bi izmerjeni rezultati vključevali vrednost trdote substrata iz aluminijeve zlitine (trdota substrata je veliko nižja od trdote oksidnega filma).

Če je debelina oksidnega filma 5–20 μm: Izberite obremenitev 100–200 g (npr. 100 gf, 200 gf), premer vdolbine pa mora biti znotraj 1/3 debeline filma (na primer, za debelino filma 10 μm je diagonala vdolbine ≤ 3,3 μm).

Če je debelina oksidnega filma < 5 μm (ultra tanek film): Izberite obremenitev pod 50 g (npr. 50 gf) in za opazovanje vdolbine uporabite objektiv z veliko povečavo (40x ali več), da preprečite prodiranje.

Pri izvajanju preskusa trdote se sklicujemo na standard ISO 10074:2021 »Specifikacija za trde anodne oksidne prevleke na aluminiju in aluminijevih zlitinah«, ki jasno določa preskusne sile in območja trdote, ki se uporabljajo pri merjenju različnih vrst oksidnih prevlek z mikro Vickersovim trdomerjem. Podrobne specifikacije so prikazane v spodnji tabeli:

Tabela: Sprejemljive vrednosti za Vickersov test mikrotrdote

Opomba: Pri oksidnih filmih z debelino večjo od 50 μm so vrednosti mikrotrdote relativno nizke, zlasti zunanja plast filma.

2.3 Previdnostni ukrepi:

Za isto komponento je treba izmeriti 3 točke na vsakem od 3 različnih območij, povprečno vrednost 9 podatkovnih točk pa je treba vzeti kot končno trdoto, da se izognemo vplivu lokalnih napak filma na rezultate.
Če se na robu vdolbine pojavijo »razpoke« ali »zamegljeni vmesniki«, to pomeni, da je obremenitev prevelika in je prodrla skozi plast filma. Obremenitev je treba zmanjšati in preskus ponoviti.