طريقة اختبار سمك طبقة الأكسيد وصلابة مكونات سبائك الألومنيوم في السيارات

تعمل طبقة الأكسيد الأنودية على أجزاء سبائك الألومنيوم في السيارات كطبقة واقية على سطحها. فهي تُشكّل طبقة كثيفة واقية على سطح سبيكة الألومنيوم، مما يُعزز مقاومة الأجزاء للتآكل ويُطيل عمرها الافتراضي. في الوقت نفسه، تتميز طبقة الأكسيد بصلابة عالية، مما يُحسّن مقاومة سطح سبيكة الألومنيوم للتآكل.

تتميز طبقة أكسيد الألومنيوم الأنودية بسماكة صغيرة نسبيًا وصلابة عالية نسبيًا. لذا، من الضروري اختيار جهاز اختبار مناسب لقياس الصلابة الدقيقة لتجنب تلف طبقة الأكسيد بفعل أداة الضغط. لذلك، نوصي باستخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز الدقيق بقوة اختبار تتراوح بين 0.01 و1 كجم/قوة لاختبار صلابتها وسماكتها. قبل إجراء اختبار صلابة فيكرز، يجب تحويل قطعة العمل المراد اختبارها إلى عينة. يتطلب ذلك استخدام آلة تثبيت معدنية (يمكن الاستغناء عن هذه الخطوة إذا كانت قطعة العمل ذات سطحين مستويين) لتثبيت قطعة العمل في عينة ذات سطحين مستويين، ثم استخدام آلة تجليخ وتلميع معدنية لتجليخ وتلميع العينة حتى الحصول على سطح لامع. يوضح الشكل أدناه آلة التثبيت وآلة التجليخ والتلميع.

1. خطوات تحضير العينة (ينطبق على اختبار الصلابة والسمك)

1.1 أخذ العينات: قم بقطع عينة بحجم 10 مم × 10 مم × 5 مم تقريبًا من المكون المراد اختباره (مع تجنب منطقة تركيز الإجهاد في المكون)، وتأكد من أن سطح الاختبار هو السطح الأصلي لطبقة الأكسيد.

1.2 التثبيت: قم بتثبيت العينة باستخدام مادة التثبيت الساخنة (مثل راتنج الإيبوكسي)، مع كشف سطح طبقة الأكسيد والمقطع العرضي (المقطع العرضي مطلوب لاختبار السماكة) لمنع تشوه العينة أثناء الطحن.

1.3 التجليخ والتلميع: أولاً، قم بالتجليخ الرطب تدريجياً باستخدام ورق صنفرة بدرجات 400 و800 و1200. ثم قم بالتلميع باستخدام معجون تلميع ماسي بمقاس 1 ميكرومتر و0.5 ميكرومتر. وأخيراً، تأكد من أن السطح الفاصل بين طبقة الأكسيد والركيزة خالٍ من الخدوش وواضح للعيان (يُستخدم المقطع العرضي لملاحظة السماكة).

2. طريقة الاختبار: طريقة فيكرز لقياس الصلابة الدقيقة (HV)

2.1 المبدأ الأساسي: استخدم رأسًا هرميًا ماسيًا لتطبيق حمل صغير (عادةً 50-500 جم) على سطح الفيلم لإنشاء انبعاج، واحسب الصلابة بناءً على الطول القطري للانبعاج.

2.2 المعايير الرئيسية: يجب أن تتناسب الحمولة مع سمك الفيلم (اختر حمولة أقل من 100 غرام عندما يكون سمك الفيلم أقل من 10 ميكرومتر لتجنب اختراق الانبعاج للركيزة).

يكمن المفتاح في اختيار حمل يتناسب مع سمك الفيلم ومنع الحمل الزائد من اختراق طبقة الأكسيد، مما قد يتسبب في تضمين النتائج المقاسة لقيمة صلابة ركيزة سبائك الألومنيوم (صلابة الركيزة أقل بكثير من صلابة طبقة الأكسيد).

إذا كان سمك طبقة الأكسيد 5-20 ميكرومتر: اختر حملاً من 100 إلى 200 جرام (على سبيل المثال، 100 جرام قوة، 200 جرام قوة)، ويجب التحكم في قطر الانبعاج في حدود 1/3 من سمك الطبقة (على سبيل المثال، بالنسبة لسمك طبقة 10 ميكرومتر، يكون قطر الانبعاج ≤ 3.3 ميكرومتر).

إذا كان سمك طبقة الأكسيد أقل من 5 ميكرومتر (طبقة رقيقة جدًا): اختر حملاً أقل من 50 غرامًا (مثل 50 غرام قوة)، ويجب استخدام عدسة موضوعية ذات تكبير عالٍ (40x أو أعلى) لمراقبة الانبعاج لتجنب الاختراق.

عند إجراء اختبار الصلابة، نعتمد على المعيار: ISO 10074:2021 "مواصفات طلاءات الأكسيد الأنودي الصلب على الألومنيوم وسبائك الألومنيوم"، والذي يحدد بوضوح قوى الاختبار ونطاقات الصلابة المستخدمة عند قياس أنواع مختلفة من طلاءات الأكسيد باستخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز الدقيق. تُعرض المواصفات التفصيلية في الجدول أدناه.

جدول: قيم القبول لاختبار صلابة فيكرز الدقيقة

ملاحظة: بالنسبة لأغشية الأكسيد التي يزيد سمكها عن 50 ميكرومتر، تكون قيم صلابتها المجهرية منخفضة نسبيًا، وخاصة الطبقة الخارجية للغشاء.

2.3 الاحتياطات:

بالنسبة للمكون نفسه، يجب قياس 3 نقاط في كل منطقة من المناطق الثلاث المختلفة، ويجب أخذ متوسط ​​قيمة نقاط البيانات التسع كقيمة نهائية للصلابة لتجنب تأثير عيوب الفيلم المحلية على النتائج.
إذا ظهرت "شقوق" أو "أسطح غير واضحة" عند حافة الانبعاج، فهذا يدل على أن الحمل كبير جدًا وقد اخترق طبقة الفيلم. يجب تقليل الحمل وإعادة إجراء الاختبار.