Autóipari alumíniumötvözet alkatrészek oxidréteg vastagságának és keménységének vizsgálati módszere

Az autóipari alumíniumötvözet alkatrészek anódos oxidrétege páncélrétegként működik a felületükön. Sűrű védőréteget képez az alumíniumötvözet felületén, növelve az alkatrészek korrózióállóságát és meghosszabbítva élettartamukat. Eközben az oxidréteg nagy keménységgel rendelkezik, ami javíthatja az alumíniumötvözet felületének kopásállóságát.

Az alumíniumötvözet anódos oxid filmjét viszonylag kis vastagság és viszonylag nagy keménység jellemzi. A mikrokeménység mérésére alkalmas vizsgálóberendezést kell választani, hogy elkerüljük a filmréteg behatolótest általi károsodását. Ezért a keménység és vastagság vizsgálatához 0,01-1 kgf vizsgálóerővel rendelkező mikro Vickers keménységmérő használatát javasoljuk. A Vickers keménységvizsgálat előtt a vizsgálandó munkadarabot mintává kell alakítani. A szükséges berendezés egy metallográfiai beültetőgép (ez a lépés elhagyható, ha a munkadarabnak két sík felülete van), amellyel a munkadarabot egy két sík felületű mintába kell rögzíteni, majd egy metallográfiai csiszoló- és polírozógéppel a mintát csiszolni és polírozni, amíg fényes felületet nem kapunk. A beültetőgép és a csiszoló- és polírozógép az alábbi ábrán látható:

1. Minta előkészítésének lépései (keménység- és vastagságvizsgálatra vonatkozik)

1.1 Mintavétel: Vágjon ki egy körülbelül 10 mm × 10 mm × 5 mm-es mintát a vizsgálandó alkatrészből (elkerülve az alkatrész feszültségkoncentrációs területét), és győződjön meg arról, hogy a vizsgálati felület az oxidfilm eredeti felülete.

1.2 Rögzítés: A mintát forró rögzítőanyaggal (pl. epoxigyantával) rögzítsük, szabaddá téve az oxidfilm felületét és keresztmetszetét (a keresztmetszet a vastagságvizsgálathoz szükséges), hogy megakadályozzuk a minta deformálódását a csiszolás során.

1.3 Csiszolás és polírozás: Először lépésről lépésre végezzen nedves csiszolást 400#, 800# és 1200# szemcseméretű csiszolópapírral. Ezután polírozza 1μm és 0,5μm szemcseméretű gyémánt polírozó pasztákkal. Végül győződjön meg arról, hogy az oxidfilm és az aljzat közötti határfelület karcmentes és jól látható (a keresztmetszetet a vastagság megfigyelésére használják).

2. Vizsgálati módszer: Vickers mikrokeménységi módszer (HV)

2.1 Alapelv: Gyémánt piramis alakú bemélyítővel kis terhelést (általában 50-500 g) alkalmazzon a fólia felületére a bemélyedés létrehozásához, és a keménységet a bemélyedés átlós hossza alapján számítsa ki.

2.2 Főbb paraméterek: A terhelésnek meg kell egyeznie a fólia vastagságával (válasszon 100 g-nál kisebb terhelést, ha a fólia vastagsága < 10 μm, hogy elkerülje az aljzatba behatoló bemélyedéseket).

A kulcs az, hogy olyan terhelést válasszunk, amely megfelel a film vastagságának, és megakadályozza, hogy a túlzott terhelés behatoljon az oxidfilmbe, ami miatt a mért eredmények tartalmaznák az alumíniumötvözet hordozó keménységi értékét (a hordozó keménysége sokkal alacsonyabb, mint az oxidfilmé).

Ha az oxidfilm vastagsága 5-20 μm: Válasszon 100-200 g-os terhelést (pl. 100 gf, 200 gf), és a bemélyedés átmérőjét a filmvastagság 1/3-án belül kell szabályozni (például 10 μm-es filmvastagság esetén a bemélyedés átlója ≤ 3,3 μm).

Ha az oxidréteg vastagsága < 5 μm (ultravékony réteg): Válasszon 50 g alatti terhelést (pl. 50 gf), és nagy nagyítású objektívet (40x vagy nagyobb) kell használni a bemélyedés megfigyeléséhez a behatolás elkerülése érdekében.

Keménységmérés elvégzésekor az ISO 10074:2021 „Alumínium és alumíniumötvözetek kemény anódos oxidbevonatainak specifikációja” szabványra hivatkozunk, amely egyértelműen meghatározza a különböző típusú oxidbevonatok mikro-Vickers keménységmérővel történő mérésekor használandó vizsgálati erőket és keménységi tartományokat. A részletes specifikációkat az alábbi táblázat mutatja:

Táblázat：Vickers mikrokeménység-vizsgálat elfogadási értékei

Megjegyzés: Az 50 μm-nél vastagabb oxidrétegek esetében a mikrokeménységük viszonylag alacsony, különösen a réteg külső rétege esetében.

2.3 Óvintézkedések:

Ugyanazon alkatrész esetében 3 pontot kell mérni 3 különböző területen, és a 9 adatpont átlagértékét kell végső keménységként venni, hogy elkerüljük a lokális filmhibák hatását az eredményekre.
Ha a bemélyedés szélén „repedések” vagy „elmosódott határfelületek” jelennek meg, az azt jelzi, hogy a terhelés túl nagy, és behatolt a fóliarétegbe. A terhelést csökkenteni kell, és a vizsgálatot meg kell ismételni.