Prófunaraðferð fyrir þykkt og hörku oxíðfilmu íhluta úr álfelgum í bílum

Anóðísk oxíðfilma á álhlutum í bílum virkar eins og brynja á yfirborði þeirra. Hún myndar þétt verndarlag á yfirborði álsins, sem eykur tæringarþol hlutanna og lengir endingartíma þeirra. Á sama tíma hefur oxíðfilman mikla hörku, sem getur bætt slitþol yfirborðs álsins.

Anóðoxíðfilma úr álblöndu einkennist af tiltölulega litlum þykkt og tiltölulega mikilli hörku. Nauðsynlegt er að velja prófunarbúnað sem hentar fyrir örhörku til að forðast skemmdir á filmulaginu af völdum inndráttarins. Þess vegna mælum við með að nota ör-Vickers hörkuprófara með prófunarkrafti upp á 0,01-1 kgf til að prófa hörku og þykkt hennar. Áður en Vickers hörkuprófið fer fram þarf að búa til sýni af vinnustykkinu sem á að prófa. Nauðsynlegur búnaður er málmfræðileg festingarvél (þetta skref er hægt að sleppa ef vinnustykkið hefur tvær flatar fleti) til að festa vinnustykkið í sýni með tveimur flatum fleti, síðan er notuð málmfræðileg slípi- og fægingarvél til að slípa og fægja sýnið þar til bjart yfirborð næst. Festingarvélin og slípi- og fægingarvélin eru sýnd á myndinni hér að neðan:

1. Skref til að undirbúa sýni (gildir um hörku- og þykktarprófanir)

1.1 Sýnataka: Skerið sýni sem er um það bil 10 mm × 10 mm × 5 mm af íhlutnum sem á að prófa (forðist spennuþéttni íhlutsins) og gætið þess að prófunaryfirborðið sé upprunalegt yfirborð oxíðfilmunnar.

1.2 Festing: Festið sýnið með heitu festingarefni (t.d. epoxy plastefni) þannig að yfirborð oxíðfilmunnar og þversnið þess komi í ljós (þversnið er nauðsynlegt fyrir þykktarprófanir) til að koma í veg fyrir aflögun sýnisins við slípun.

1.3 Slípun og fæging: Fyrst skal framkvæma blautslípun skref fyrir skref með 400#, 800# og 1200# sandpappír. Síðan skal fægja með 1μm og 0,5μm demantsfægipasta. Að lokum skal ganga úr skugga um að snertifleturinn milli oxíðfilmunnar og undirlagsins sé rispulaus og greinilega sýnilegur (þversniðið er notað til að athuga þykkt).

2. Prófunaraðferð: Vickers örhörkuaðferð (HV)

2.1 Meginregla: Notið demantspýramídaþrýstihylki til að beita litlu álagi (venjulega 50-500 g) á yfirborð filmunnar til að búa til dæld og reikna út hörku út frá skálengd dældarinnar.

2.2 Lykilþættir: Álagið verður að passa við þykkt filmunnar (veldu álag < 100 g þegar þykkt filmunnar < 10 μm til að koma í veg fyrir að dældir komist inn í undirlagið)

Lykilatriðið er að velja álag sem passar við þykkt filmunnar og koma í veg fyrir að of mikið álag komist inn í oxíðfilmuna, sem myndi valda því að mælingarniðurstöðurnar innihéldu hörkugildi álfelgjuundirlagsins (hörkuundirlagsins er mun lægra en oxíðfilmunnar).

Ef þykkt oxíðfilmunnar er 5-20μm: Veljið álag upp á 100-200g (t.d. 100gf, 200gf) og stýra þarf inndráttarþvermáli innan 1/3 af filmuþykktinni (til dæmis, fyrir 10μm filmuþykkt er inndráttarhornið ≤ 3,3μm).

Ef þykkt oxíðfilmunnar er < 5μm (öfgaþunn filma): Veljið álag undir 50g (t.d. 50gf) og notið linsu með mikilli stækkun (40x eða meira) til að fylgjast með inndráttinum til að forðast gegndrátt.

Þegar hörkupróf eru framkvæmd vísum við til staðalsins: ISO 10074:2021 „Forskrift fyrir harða anóðoxíðhúðun á áli og álblöndum“, sem tilgreinir skýrt prófunarkrafta og hörkusvið sem nota skal við mælingar á ýmsum gerðum oxíðhúðunar með ör-Vickers hörkuprófara. Nákvæmar forskriftir eru sýndar í töflunni hér að neðan:

Tafla: Samþykktargildi fyrir Vickers örhörkupróf

Athugið: Fyrir oxíðfilmur með þykkt sem er meiri en 50 μm eru örhörkugildi þeirra tiltölulega lág, sérstaklega ytra lag filmunnar.

2.3 Varúðarráðstafanir:

Fyrir sama íhlutinn ætti að mæla 3 punkta á hverju af 3 mismunandi svæðum og taka meðalgildi 9 gagnapunktanna sem lokahörku til að forðast áhrif staðbundinna filmugalla á niðurstöðurnar.
Ef „sprungur“ eða „óskýr snertifletir“ birtast á brún dældarinnar bendir það til þess að álagið sé of mikið og hafi komist í gegnum filmulagið. Minnka ætti álagið og endurtaka prófið.