Automobilių aliuminio lydinių komponentų oksido plėvelės storio ir kietumo bandymo metodas

Anodinė oksido plėvelė, esanti ant automobilių aliuminio lydinių dalių, veikia kaip šarvų sluoksnis ant jų paviršiaus. Ji sudaro tankų apsauginį sluoksnį ant aliuminio lydinio paviršiaus, padidindama dalių atsparumą korozijai ir pailgindama jų tarnavimo laiką. Tuo tarpu oksido plėvelė yra labai kieta, todėl gali pagerinti aliuminio lydinio paviršiaus atsparumą dilimui.

Aliuminio lydinio anodinio oksido plėvelė pasižymi santykinai mažu storiu ir santykinai dideliu kietumu. Būtina pasirinkti bandymo įrangą, tinkamą mikro kietumui matuoti, kad būtų išvengta plėvelės sluoksnio pažeidimo įspaudikliu. Todėl kietumui ir storiui matuoti rekomenduojame naudoti mikro Vickerso kietumo matuoklį, kurio bandymo jėga yra 0,01–1 kgf. Prieš Vickerso kietumo bandymą, tiriamasis ruošinys turi būti pagamintas į bandinį. Reikalinga įranga yra metalografinis tvirtinimo staklės (šį žingsnį galima praleisti, jei ruošinys turi du plokščius paviršius), skirtos pritvirtinti ruošinį prie bandinio su dviem plokščiais paviršiais, o tada metalografiniu šlifavimo ir poliravimo staklėmis šlifuoti ir poliruoti bandinį, kol bus pasiektas blizgus paviršius. Tvirtinimo staklės ir šlifavimo bei poliravimo staklės parodytos paveikslėlyje žemiau:

1. Mėginio paruošimo etapai (taikoma kietumo ir storio bandymams)

1.1 Mėginių ėmimas: Iš bandomojo komponento išpjaukite maždaug 10 mm × 10 mm × 5 mm dydžio mėginį (venkite komponento įtempių koncentracijos srities) ir įsitikinkite, kad bandomasis paviršius yra originalus oksido plėvelės paviršius.

1.2 Tvirtinimas: pritvirtinkite mėginį karšta tvirtinimo medžiaga (pvz., epoksidine derva), atidengdami oksido plėvelės paviršių ir skerspjūvį (skerspjūvis reikalingas storio bandymui), kad mėginys nedeformuotųsi šlifavimo metu.

1.3 Šlifavimas ir poliravimas: Pirmiausia atlikite laipsnišką šlapią šlifavimą 400#, 800# ir 1200# švitriniais popieriais. Tada poliruokite 1 μm ir 0,5 μm deimantinėmis poliravimo pastomis. Galiausiai įsitikinkite, kad oksido plėvelės ir pagrindo sąsaja yra be įbrėžimų ir aiškiai matoma (skerspjūvis naudojamas storiui stebėti).

2. Bandymo metodas: Vickerso mikrokietumo metodas (HV)

2.1 Pagrindinis principas: Naudokite deimantinį piramidės formos įdubiklį, kad ant plėvelės paviršiaus uždėtumėte nedidelį krūvį (paprastai 50–500 g), kad sukurtumėte įdubimą, ir apskaičiuokite kietumą pagal įdubimo įstrižainės ilgį.

2.2 Pagrindiniai parametrai: Apkrova turi atitikti plėvelės storį (pasirinkite apkrovą < 100 g, kai plėvelės storis < 10 μm, kad išvengtumėte įspaudų, kurie prasiskverbtų į pagrindą).

Svarbiausia yra pasirinkti apkrovą, atitinkančią plėvelės storį, ir neleisti per didelei apkrovai prasiskverbti pro oksido plėvelę, nes dėl to išmatuotuose rezultatuose atsispindėtų aliuminio lydinio pagrindo kietumo vertė (pagrindo kietumas yra daug mažesnis nei oksido plėvelės).

Jei oksido plėvelės storis yra 5–20 μm: pasirinkite 100–200 g apkrovą (pvz., 100 gf, 200 gf), o įdubimo skersmuo turi būti kontroliuojamas 1/3 plėvelės storio ribose (pavyzdžiui, jei plėvelės storis 10 μm, įdubimo įstrižainė ≤ 3,3 μm).

Jei oksido plėvelės storis yra < 5 μm (itin plona plėvelė): pasirinkite apkrovą, mažesnę nei 50 g (pvz., 50 gf), ir, kad būtų išvengta prasiskverbimo, įdubimui stebėti reikia naudoti didelio didinimo objektyvą (40 kartų ar didesnį).

Atliekant kietumo bandymą, vadovaujamės standartu ISO 10074:2021 „Kietųjų anodinių oksidinių dangų ant aliuminio ir aliuminio lydinių specifikacija“, kuriame aiškiai nurodytos bandymo jėgos ir kietumo diapazonai, naudojami matuojant įvairių tipų oksidines dangas mikro Vickerso kietumo matuokliu. Išsamios specifikacijos pateiktos toliau pateiktoje lentelėje:

Lentelė: Vickerso mikrokietumo bandymo priimtinosios vertės

Pastaba: Oksido plėvelių, kurių storis didesnis nei 50 μm, mikrokietumo vertės yra santykinai mažos, ypač išorinio plėvelės sluoksnio.

2.3 Atsargumo priemonės:

Tam pačiam komponentui kiekvienoje iš 3 skirtingų sričių turėtų būti išmatuoti 3 taškai, o 9 duomenų taškų vidutinė vertė turėtų būti laikoma galutiniu kietumu, kad būtų išvengta vietinių plėvelės defektų įtakos rezultatams.
Jei įdubimo krašte atsiranda „įtrūkimų“ arba „neryškių sąsajų“, tai rodo, kad apkrova yra per didelė ir prasiskverbė pro plėvelės sluoksnį. Apkrovą reikia sumažinti ir bandymą atlikti iš naujo.