Metode Pengujian Ketebalan Lapisan Oksida dan Kekerasan Komponen Paduan Aluminium Otomotif

Lapisan oksida anodik pada komponen paduan aluminium otomotif bertindak seperti lapisan pelindung pada permukaannya. Lapisan ini membentuk lapisan pelindung yang padat pada permukaan paduan aluminium, meningkatkan ketahanan korosi komponen dan memperpanjang masa pakainya. Sementara itu, lapisan oksida memiliki kekerasan yang tinggi, yang dapat meningkatkan ketahanan aus permukaan paduan aluminium.

Lapisan oksida anodik paduan aluminium dicirikan oleh ketebalan yang relatif kecil dan kekerasan yang relatif tinggi. Penting untuk memilih peralatan pengujian yang sesuai untuk kekerasan mikro guna menghindari kerusakan pada lapisan film oleh indentor. Oleh karena itu, kami merekomendasikan penggunaan penguji kekerasan Vickers mikro dengan gaya uji 0,01-1 kgf untuk menguji kekerasan dan ketebalannya. Sebelum pengujian kekerasan Vickers, benda kerja yang akan diuji perlu dibuat menjadi sampel. Peralatan yang dibutuhkan adalah mesin pemasangan metalografi (langkah ini dapat dihilangkan jika benda kerja memiliki dua permukaan datar) untuk memasang benda kerja menjadi sampel dengan dua permukaan datar, kemudian menggunakan mesin gerinda dan pemoles metalografi untuk menggerinda dan memoles sampel hingga diperoleh permukaan yang mengkilap. Mesin pemasangan dan mesin gerinda & pemoles ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

1. Langkah-langkah Persiapan Sampel (Berlaku untuk Pengujian Kekerasan dan Ketebalan)

1.1 Pengambilan Sampel: Potong sampel berukuran sekitar 10mm × 10mm × 5mm dari komponen yang akan diuji (hindari area konsentrasi tegangan pada komponen), dan pastikan permukaan yang diuji adalah permukaan asli lapisan oksida.

1.2 Pemasangan: Pasang sampel dengan bahan pemasangan panas (misalnya, resin epoksi), dengan mengekspos permukaan lapisan oksida dan penampang melintang (penampang melintang diperlukan untuk pengujian ketebalan) untuk mencegah deformasi sampel selama penggerindaan.

1.3 Penggilingan dan Pemolesan: Pertama, lakukan penggilingan basah langkah demi langkah dengan kertas amplas 400#, 800#, dan 1200#. Kemudian poles dengan pasta pemoles intan 1μm dan 0,5μm. Terakhir, pastikan antarmuka antara lapisan oksida dan substrat bebas goresan dan terlihat jelas (penampang melintang digunakan untuk pengamatan ketebalan).

2. Metode Pengujian: Metode Kekerasan Mikro Vickers (HV)

2.1 Prinsip Inti: Gunakan indentor piramida berlian untuk memberikan beban kecil (biasanya 50-500g) pada permukaan film untuk membuat lekukan, dan hitung kekerasannya berdasarkan panjang diagonal lekukan tersebut.

2.2 Parameter Utama: Beban harus sesuai dengan ketebalan film (pilih beban < 100g jika ketebalan film < 10μm untuk menghindari indentasi yang menembus substrat)

Kuncinya adalah memilih beban yang sesuai dengan ketebalan lapisan film dan mencegah beban berlebihan menembus lapisan oksida, yang akan menyebabkan hasil pengukuran mencakup nilai kekerasan substrat paduan aluminium (kekerasan substrat jauh lebih rendah daripada kekerasan lapisan oksida).

Jika ketebalan lapisan oksida adalah 5-20μm: Pilih beban 100-200g (misalnya, 100gf, 200gf), dan diameter lekukan harus dikontrol dalam 1/3 dari ketebalan lapisan (misalnya, untuk ketebalan lapisan 10μm, diagonal lekukan ≤ 3,3μm).

Jika ketebalan lapisan oksida < 5μm (lapisan ultra-tipis): Pilih beban di bawah 50g (misalnya, 50gf), dan lensa objektif pembesaran tinggi (40x atau lebih tinggi) harus digunakan untuk mengamati lekukan guna menghindari penetrasi.

Saat melakukan uji kekerasan, kami merujuk pada standar: ISO 10074:2021 “Spesifikasi untuk Lapisan Oksida Anodik Keras pada Aluminium dan Paduan Aluminium”, yang secara jelas menetapkan gaya uji dan rentang kekerasan yang akan digunakan saat mengukur berbagai jenis lapisan oksida dengan penguji kekerasan mikro Vickers. Spesifikasi detailnya ditunjukkan pada tabel di bawah ini:

Tabel: Nilai penerimaan untuk uji kekerasan mikro Vickers

Catatan: Untuk lapisan oksida dengan ketebalan lebih dari 50 μm, nilai kekerasan mikronya relatif rendah, terutama lapisan terluar dari lapisan tersebut.

2.3 Tindakan Pencegahan:

Untuk komponen yang sama, 3 titik harus diukur di masing-masing dari 3 area yang berbeda, dan nilai rata-rata dari 9 titik data tersebut harus diambil sebagai kekerasan akhir untuk menghindari dampak cacat lapisan lokal pada hasilnya.
Jika muncul "retakan" atau "antarmuka yang kabur" di tepi lekukan, ini menunjukkan bahwa beban terlalu besar dan telah menembus lapisan film. Beban harus dikurangi dan pengujian harus dilakukan kembali.