Testmetod för oxidfilmtjocklek och hårdhet hos aluminiumlegeringskomponenter i bilar

Den anodiska oxidfilmen på bildelar i aluminiumlegering fungerar som ett pansarlager på deras yta. Den bildar ett tätt skyddande lager på aluminiumlegeringens yta, vilket förbättrar delarnas korrosionsbeständighet och förlänger deras livslängd. Samtidigt har oxidfilmen hög hårdhet, vilket kan förbättra slitstyrkan på aluminiumlegeringens yta.

Den anodiska oxidfilmen i aluminiumlegering kännetecknas av relativt liten tjocklek och relativt hög hårdhet. Det är nödvändigt att välja testutrustning som är lämplig för mikrohårdhet för att undvika skador på filmskiktet av intryckaren. Därför rekommenderar vi att man använder en mikro-Vickers-hårdhetsprovare med en testkraft på 0,01-1 kgf för att testa dess hårdhet och tjocklek. Innan Vickers-hårdhetstestet måste arbetsstycket som ska testas göras till ett prov. Den utrustning som krävs är en metallografisk monteringsmaskin (detta steg kan utelämnas om arbetsstycket har två plana ytor) för att montera arbetsstycket i ett prov med två plana ytor, och sedan använda en metallografisk slip- och polermaskin för att slipa och polera provet tills en blank yta uppnås. Monteringsmaskinen och slip- och polermaskinen visas i figuren nedan:

1. Provberedning (gäller för hårdhets- och tjocklekstestning)

1.1 Provtagning: Skär ut ett prov på cirka 10 mm × 10 mm × 5 mm från den komponent som ska testas (undvik komponentens spänningskoncentrationsområde) och se till att testytan är den ursprungliga ytan av oxidfilmen.

1.2 Montering: Montera provet med varmt monteringsmaterial (t.ex. epoxiharts) så att oxidfilmens yta och tvärsnitt (tvärsnitt krävs för tjocklekstestning) exponeras för att förhindra provdeformation under slipning.

1.3 Slipning och polering: Utför först våtslipning stegvis med sandpapper på 400#, 800# och 1200#. Polera sedan med diamantpoleringspastor på 1μm och 0,5μm. Slutligen, se till att gränssnittet mellan oxidfilmen och underlaget är repfritt och tydligt synligt (tvärsnittet används för tjockleksobservation).

2. Testmetod: Vickers mikrohårdhetsmetod (HV)

2.1 Kärnprincip: Använd en diamantpyramidintryckare för att applicera en liten belastning (vanligtvis 50-500 g) på filmytan för att skapa en intryckning och beräkna hårdheten baserat på intryckningens diagonala längd.

2.2 Viktiga parametrar: Belastningen måste matcha filmtjockleken (välj en belastning < 100 g när filmtjockleken < 10 μm för att undvika att intryckningar tränger in i underlaget)

Nyckeln är att välja en belastning som matchar filmtjockleken och förhindra att för stor belastning tränger in i oxidfilmen, vilket skulle göra att de uppmätta resultaten inkluderar hårdhetsvärdet för aluminiumlegeringssubstratet (substratets hårdhet är mycket lägre än oxidfilmens).

Om oxidfilmtjockleken är 5–20 μm: Välj en belastning på 100–200 g (t.ex. 100 gf, 200 gf), och intryckningsdiametern måste kontrolleras inom 1/3 av filmtjockleken (till exempel, för en filmtjocklek på 10 μm, intryckningsdiagonalen ≤ 3,3 μm).

Om oxidfilmens tjocklek är < 5 μm (ultratunn film): Välj en belastning under 50 g (t.ex. 50 gf), och ett objektiv med hög förstoring (40x eller högre) måste användas för att observera intryckningen och undvika penetration.

Vid hårdhetsprovning hänvisar vi till standarden ISO 10074:2021 ”Specifikation för hårda anodiska oxidbeläggningar på aluminium och aluminiumlegeringar”, som tydligt specificerar de provkrafter och hårdhetsområden som ska användas vid mätning av olika typer av oxidbeläggningar med en mikro-Vickers-hårdhetsprovare. De detaljerade specifikationerna visas i tabellen nedan:

Tabell: Acceptansvärden för Vickers mikrohårdhetstest

Obs: För oxidfilmer med en tjocklek större än 50 μm är deras mikrohårdhetsvärden relativt låga, särskilt filmens yttre lager.

2.3 Försiktighetsåtgärder:

För samma komponent bör 3 punkter mätas i vart och ett av 3 olika områden, och medelvärdet av de 9 datapunkterna bör tas som den slutliga hårdheten för att undvika att lokala filmdefekter påverkar resultaten.
Om "sprickor" eller "suddiga gränssnitt" uppstår vid kanten av fördjupningen, indikerar det att belastningen är för stor och har trängt igenom filmlagret. Belastningen bör minskas och testet bör utföras om.