Método de teste para espessura da película de óxido e dureza de componentes de liga de alumínio automotivos

A película de óxido anódico em peças de liga de alumínio automotivas atua como uma camada protetora em sua superfície. Ela forma uma camada densa e protetora sobre a superfície da liga de alumínio, aumentando a resistência à corrosão das peças e prolongando sua vida útil. Além disso, a película de óxido possui alta dureza, o que melhora a resistência ao desgaste da superfície da liga de alumínio.

A película de óxido anódico da liga de alumínio caracteriza-se por uma espessura relativamente pequena e uma dureza relativamente alta. É necessário selecionar um equipamento de teste adequado para microdureza, a fim de evitar danos à camada da película pelo penetrador. Portanto, recomendamos o uso de um microdurômetro Vickers com uma força de teste de 0,01 a 1 kgf para testar sua dureza e espessura. Antes do teste de dureza Vickers, a peça a ser testada precisa ser transformada em uma amostra. O equipamento necessário é uma máquina de embutir metalográfica (esta etapa pode ser omitida se a peça tiver duas superfícies planas) para embutir a peça em uma amostra com duas superfícies planas e, em seguida, usar uma máquina de polimento metalográfico para lixar e polir a amostra até obter uma superfície brilhante. A máquina de embutir e a máquina de polimento são mostradas na figura abaixo:

1. Etapas de preparação da amostra (aplicável a testes de dureza e espessura)

1.1 Amostragem: Corte uma amostra de aproximadamente 10 mm × 10 mm × 5 mm do componente a ser testado (evitando a área de concentração de tensão do componente) e certifique-se de que a superfície de teste seja a superfície original da película de óxido.

1.2 Montagem: Monte a amostra com material de montagem a quente (por exemplo, resina epóxi), expondo a superfície e a seção transversal da película de óxido (a seção transversal é necessária para o teste de espessura) para evitar a deformação da amostra durante a moagem.

1.3 Lixamento e Polimento: Primeiro, realize o lixamento úmido passo a passo com lixas de granulação 400#, 800# e 1200#. Em seguida, realize o polimento com pastas de polimento diamantadas de 1 μm e 0,5 μm. Finalmente, assegure-se de que a interface entre a película de óxido e o substrato esteja livre de riscos e claramente visível (a seção transversal é utilizada para a observação da espessura).

2. Método de teste: Método de microdureza Vickers (HV)

2.1 Princípio básico: Utilize um penetrador de pirâmide de diamante para aplicar uma pequena carga (geralmente de 50 a 500 g) na superfície do filme para criar uma indentação e calcule a dureza com base no comprimento da diagonal da indentação.

2.2 Parâmetros principais: A carga deve ser compatível com a espessura do filme (selecione uma carga < 100 g quando a espessura do filme for < 10 μm para evitar que a indentação penetre no substrato).

A chave é selecionar uma carga que corresponda à espessura da película e evitar que uma carga excessiva penetre na película de óxido, o que faria com que os resultados da medição incluíssem o valor de dureza do substrato de liga de alumínio (a dureza do substrato é muito menor do que a da película de óxido).

Se a espessura da película de óxido for de 5 a 20 μm: Selecione uma carga de 100 a 200 g (por exemplo, 100 gf, 200 gf), e o diâmetro da indentação deve ser controlado dentro de 1/3 da espessura da película (por exemplo, para uma espessura de película de 10 μm, a diagonal da indentação ≤ 3,3 μm).

Se a espessura da película de óxido for < 5 μm (película ultrafina): Selecione uma carga inferior a 50 g (por exemplo, 50 gf) e utilize uma lente objetiva de alta ampliação (40x ou superior) para observar a indentação e evitar a penetração.

Ao realizar um teste de dureza, seguimos a norma ISO 10074:2021 “Especificação para Revestimentos de Óxido Anódico Duro em Alumínio e Ligas de Alumínio”, que define claramente as forças de teste e as faixas de dureza a serem utilizadas na medição de diversos tipos de revestimentos de óxido com um microdurômetro Vickers. As especificações detalhadas são apresentadas na tabela abaixo:

Tabela: Valores de aceitação para o teste de microdureza Vickers

Nota: Para filmes de óxido com espessura superior a 50 μm, seus valores de microdureza são relativamente baixos, especialmente na camada externa do filme.

2.3 Precauções:

Para o mesmo componente, devem ser feitas medições em 3 pontos em cada uma das 3 áreas diferentes, e o valor médio dos 9 pontos de dados deve ser considerado como a dureza final para evitar o impacto de defeitos locais na película sobre os resultados.
Se aparecerem “rachaduras” ou “interfaces borradas” na borda da indentação, isso indica que a carga é excessiva e penetrou na camada do filme. A carga deve ser reduzida e o teste deve ser repetido.