GB T 12967.2-2008 铝及铝合金阳极氧化膜检测方法.第2部分 用轮式磨损试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和耐磨系数.pdf

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1、ICS 2522020H 20 酉臼中华人民共和国国家标准GBT 1 296722008代替GBT 129672 1991铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第2部分：用轮式磨损试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和耐磨系数Test methods for anodic oxidation coatings ofaluminium and aluminium allOysPart 2：Measurement of wear resistance and wear index ofanodic oxidation coatings with an abrasive wheel wear test apparat

2、us(ISO 8251：1987(E)，Anodized aluminium and atuminium alloysMeasurement ofwear resistance and wear index of anodic oxide coatings with an abrasivewheel wear test apparatus，MOD)20080609发布 !：!：!塞塑一发布局会勰员糌峪管瓣酗标和家腆国队国喇中刖 舌GBT 1296722008GBT 12967(铝及铝合金阳极氧化膜检测方法分为如下7个部分：第1部分：用喷磨试验仪测定阳极氧化膜的平均耐磨性；第2部分：用轮式磨损试

3、验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和耐磨系数；第3部分：铜加速乙酸盐雾试验(CASS试验)；第4部分：着色阳极氧化膜耐紫外光性能的测定；第5部分：用变形法评定阳极氧化膜的抗破裂性；第6部分：目视观察法检验着色阳极氧化膜色差和外观质量；一一第7部分：用落砂试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性。本部分为GBT 12967的第2部分。本部分修改采用ISO 8251：1987(E)铝及铝合金阳极氧化用轮式磨损试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和磨损系数(英文版)，并根据ISO 8251：1987(E)重新起草。为了方便比较，在资料性附录c中列出了本部分章条和对应的国际标准章条的对照一览表。本部分在采用国际标准时进行了修改，

4、这些技术差异用垂直单线标识在它们所涉及的条款的页边空白处。主要技术差异如下：扩大了试验条件的范围，将试验运行的双行程次数(ds)以T1表示，代替原来的固定次数。取消了质量损失法测量氧化膜厚度的方法。增加了预研磨的概念，耐磨性和磨损系数的公式表达式都有所变化，适用范围更为广泛。一装置中增加了分析天平；增加了试验环境的要求。一附录A制备标准试样中，阳极氧化温度偏差范围修改为l。对于硬质阳极氧化膜，确定研磨轮和检验表面的接触力通常为196 N土o5 N，增加了硬质阳极氧化膜标准试样的制备方法，具体见附录B，其中阳极氧化温度偏差范围修改为l。对于硬质阳极氧化膜，研磨纸带的选取不同于普通阳极氧化膜。本部

5、分代替GBT 129672 1991铝及铝合金阳极氧化用轮式磨损试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和磨损系数。本部分与GBT 1296721991相比，主要变化如下：扩大了试验条件的范围，将试验运行的双行程次数(ds)以T，表示，代替原来的固定次数。取消了质量损失法测量氧化膜厚度的方法。增加了预研磨的概念，耐磨性和磨损系数的公式表达式都有所变化，适用范围更为广泛。装置中增加了分析天平；增加了试验环境的要求。附录A制备标准试样中，阳极氧化温度偏差范围修改为士1。对于硬质阳极氧化膜，确定研磨轮和检验表面的接触力通常为196 Ni05 N，研磨纸带的选取不同于普通阳极氧化膜，增加了硬质阳极氧化膜标准试板的

6、制备方法，具体见附录B，其中阳极氧化温度偏差范围修改为l。本部分的附录A、附录B为规范性附录；本部分的附录C为资料性附录。本部分由中国有色金属工业协会提出。本部分由全国有色金属标准化技术委员会归ra。本部分负责起草单位：国家有色金属质量监督检验中心、福建省南平铝业有限公司、华南有色金属IGBT 1296722008质量监督检验中心、广东凤铝铝业有限公司、山东南山铝业股份有限公司。本部分参加起草单位：广东坚美铝型材厂有限公司、广亚铝业有限公司、佛山市新合铝业有限公司、广东豪美铝业有限公司、苏州罗普斯金铝业有限公司。本部分主要起草人：姚伟、冯东升、何耀祖、伍超群、陈慧、李器、戴悦星、潘学著、杨伏丝

7、、周春荣、颜廷柱。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 129672 1991。铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第2部分：用轮式磨损试验仪测定阳极氧化膜的耐磨性和耐磨系数GBT 12967220081范围11本部分规定了一个用轮式磨损试验仪测定铝及铝合金阳极氧化膜的耐磨性及磨损系数的试验方法。12本部分适用于阳极氧化膜的厚度不小于5 pm的板片状铝试样检验。对于阳极氧化膜的整个层厚以及表层或任意选定的氧化膜的某一层都可以用本方法测定其耐磨性和磨损系数。13本部分不适用于试样表面凹凸不平的阳极氧化试样的测定。14有机聚合物膜耐磨性的测定可参照本部分。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准

8、的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于本文件，但鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 4957非磁性金属体上非导电覆盖层覆盖层厚度测量涡流方法(GBT 4957 2003，ISO 2360：1982，IDT)GBT 80053铝及铝合金术语第3部分：表面处理术语(GBT 80053 2008，ISO 75831986 Anodizing of aluminium and its alloys Vocabulary Trilingual edition

9、，MOD)GBT 92581-2000涂附磨具用磨料粒度分析第1部分：粒度组成试验(ISO 6344：1998，IDT)3术语、定义GBT 80053确立的以及下列术语、定义、符号适用于本标准。31试样test specimen准备进行检验的样品。32标准试样standard test specimen按附录A和附录B所给条件制备的样品。33协议参比试样agreed reference specimen按供需双方所认可的条件制备的样品。34双行程(ds)double stroke研磨轮所完成的一次完整的往复运动。4方法概要41 阳极氧化试样应在下述条件下进行磨损试验：研磨轮外缘绕有碳化硅纸带，

10、试样相对纸带作往复GBT 1296722008研磨运动。每完成一次往复运动双行程(ds)后，研磨轮就转过一个小角度，带来一个未使用过的研磨纸带部位，这个新的纸带部位继续与试验区域相接触。根据氧化膜厚度或质量的减少量便可计算其耐磨性或磨损系数。所得结果应与特别制备的标准试样(见附录A或B)或协议参比试样的试验结果相比较。42阳极氧化膜的整体耐磨性可用分层法检验。其原理为：逐层磨损，一直到裸露出金属基体为止。然后建立一个磨损的膜厚和双行程之闻的关系图。5装置51轮式磨损试验仪511试验仪的夹具应能紧固样品。防止样品在试验过程中移动。同时夹具和压板应使样品保持水平。512研磨轮的直径为50 ram1

11、 mm，外缘宽度为120 ram5=01 mm。并且一个双行程(ds)后，轮子恰好转动09。400次双行程(ds)后，轮子转动一周。513传动装置应使双行程的相对速度在每分钟40(ds)2(ds)的范围内，磨痕的长度在300 mm-t-O5 mm的范围内。514加载装置应使轮子和样品之间的力可调，且试验时接触力应在加载装置的量程范围内，保证精度要求能达到005 N。515计数器能准确记录双行程的次数，当达到预定的双行程次数后能自动停机。52研磨纸带纸带宽为120 mms=01 mm，对于普通阳极氧化膜，碳化硅的粒度号选择GBT 92581 20。o规定的P320；对于硬质阳极氧化膜，碳化硅的粒

12、度号选择GBT 92581 2000规定的P240。纸带的长度应刚好绕在研磨轮上，不能有接头，纸带可以粘上或用机械法固定。53涡流测厚仪检验过程中应采用探头直径不大于12 mm的合适的涡流测厚仪，具体要求见GBT 4957。54分析天平分析天平的精度应达到0000 1 g。6试验环境温度为室温，相对湿度小于65。试验样品至少在此试验环境下放置24 h。7试验步骤71 普通硫酸阳极氧化膜的检验711标准试样按附录A所给条件制备的样品。712试样7121根据需要和可能，按照试验条款切取大小适宜的待检验样品，但不能损坏试样的检验表面。样品表面平直。7122试样的尺寸通常选择为：50 minx 50

13、mm；单次测量最小尺寸为：50 mmN20 mm。713仪器校正7131选择好标准试样(711)的待磨表面，并做上标记。用分析天平(54)称取试样质量(m。)。按GBT 4957所规定的方法，顺着检验表面，在中心部位用涡流测厚仪(53)测取不少于三点的氧化膜厚度，并计算其平均值(磊)。7132将标准试样(711)固定在仪器(51)的检测位置。2GBT 1296722008注：除非供需双方有特殊要求，当试样明显印有因轧制或模具加工留下的痕迹表明其表面存在各向异性，试样的固定应保证试验运行的方向和加工痕迹的方向一致。7133在研磨轮(512)的外缘上，绕上一圈新的碳化硅纸带(52)。按仪器的使用说

14、明，调节研磨轮(512)，保证在规定的研磨宽度内检验表面的磨损量均匀一致。研磨轮(512)与检验表面之间的力F应调到392 N土010 N。7134预先运行To通常取(20-50)次，采用抽吸、吹风或用细软毛刷扫的方法，保持检验表面无任何磨屑。7135从仪器上取下标准试样(711)，用分析天平(54)称取试样质量(m。)，精确到0000 1 g。按照7131的方法，测定检验面上的平均膜厚d。7136用定位装置准确地将标准试样(711)重新安置在仪器(51)上，使磨损试验确保在同一试验面上进行研磨，在原检验表面进行T。(不包含To)次研磨试验，注意研磨轮(512)每转完一周(400ds)，按照7

15、133步骤，替换一圈新的碳化硅纸带(52)，并调整轮子和检验表面的接触力。7137仔细清除掉那些松散的氧化物和其他磨屑，按照7131的方法，测定检验面上的平均膜厚d。称取试样质量(m。)，精确到0000 1 g。7138由于研磨轮(512)的连续转动，在离检验面的研磨痕端点的3mm处，常常为特别磨损的部位，因此在测量膜厚时应避开该部位。7139按71317137所规定的步骤，在标准试样的互不重叠的试验区上，至少再进行两次测量。71310根据测得的平均值(见7421和7431)，计算标准试样(711)的磨损率和质量磨损率(见83和84条)。714测量7141将待检试样(712)，按713规定的程

16、序进行检验。所用的研磨纸带应与校正时使用的纸带是同一批次的。7142如果试样太薄，可将其牢牢地粘在一块平板金属的表面上，然后进行检验。7143根据测得的平均值(见7421和7431)，计算试样(712)的耐磨性指标(见第8章)72硬质阳极氧化膜的检验721标准试样按附录B所给条件制备的样品。722试样同712的要求。723试验按713和714条规定进行试验，但7133中研磨轮(512)与检验表面之间的力F应调到196 N土05 N；研磨纸带(52)的要求见52规定。724如果试验面上的膜厚损失小于3 ym。可以通过调节研磨条件，例如：增加研磨轮(512)与试验表面之间的力；采取颗粒较粗的碳化硅

17、纸带(52)；增加双行程的次数等方法进行研磨。73其他类型的阳极氧化膜的检验可根据其工艺生产实际情况或是氧化膜的硬度、耐磨性估计情况，按照相近原则，可近似参照71或者72的方法进行试验。注：如对71、72或73有特殊要求，供需双方可对预运行次数L、试验运行次数了。、研磨轮与检验表面之间的力F、研磨纸带的要求协商确定。74相对磨损试验741概述检验阳极氧化膜的耐磨性能时，所采用的检验方法应由供需双方商定。检验结果应与标准试样或3GBT 1296722008协议参比试样的结果相比较。相比方式通常采用相对厚度损失或相对质量损失。相对磨损率是以对协议参比试样的百分数来表示。742相对厚度损失7421按

18、71和72规定进行试验，然后测定试样与协议参比试样上的厚度损失值(d-一dz)。注：d-和dz为不少于3次测量的dz和d-的平均值。7422按85规定，计算相对磨损率。743相对质量损失7431按71和72规定进行试验，然后测定试样与协议参比试样上的质量损失值(m-一mz)。注：mz和卅-为不少于3次测量的mz和m-的平均值。7432按86规定，计算相对质量磨损率。注：新裸露的氧化膜容易吸附水汽，表现在试样重量增加。因此在大气湿度变化时，会造成每次试验结果有一定误差。因此，试验应在短时间内完成。试验时间较长时，可将样品放人干燥器皿中保存。75耐磨性分层检验751概述在某些情况下，需要检验阳极氧

19、化膜的沿厚度方向每层的耐磨性能变化情况，因此必须采用分层检验法进行检验。752检测7521按7131的规定，测定氧化膜的平均厚度do。7522按713的规定，首次研磨可用20次50次双行程(视估计硬度而定)，测定氧化膜的平均厚度。依此类推，再选用适宜的双行程数，一层一层地重复磨损与测取厚度，直到基底金属刚被裸露为止。注：一种典型磨损试验的间隔条件为：50100200400800和1 200次出。7523对于所检测的氧化膜，计算膜厚和耐磨性变化的关系，以及计算耐磨系数和磨损系数。必要时，还可以绘制膜厚和双行程之间的关系图。需要时，也可通过测定质量的减少来计算质量损失和耐磨性的变化关系，以及绘制关

20、系图。7524当需要时，分层检验的结果可与标准试样的结果对比。8结果表示81耐磨性耐磨性WR，用磨损每微米氧化膜所需的双行程次数表示，并按公式(1)计算： R一鑫(1)式中：wR耐磨性，单位为双行程次数每微米(dspm)；T。试验的双行程次数，单位为双行程次数(ds)；五预磨损后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)；五磨损T，次后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)。82耐磨系数耐磨系数是磨损系数的倒数，是衡量耐磨性能的尺度。标准试样的耐磨系数为1。系数大于1表示磨损程度小于标准试样，系数小于i表示磨损程度大于标准试样。耐磨系数用WRC表示，按公式(2)计算： 船c一器一糕GBT 1296

21、722008式中：wRc耐磨系数，无量纲；WR。试样的耐磨性，单位为双行程次数每微米(dsm)；WR。标准试样的耐磨性，单位为双行程次数每微米(dsm)；万：标准试样预磨损后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)；i：一标准试样磨损T，次后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)；万i试样预磨损后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)；孑i试样磨损T1次后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)。83磨损系数磨损系数是相对磨损率的一种表示法。标准试样的磨损系数为1。其值大于1时表示磨损程度大于标准试样，小于1表示磨损程度小于标准试样。磨损系数用wr表示，按公式(3)计算：Wr一贰Wt一等三妾 式中

22、：w卜 磨损系数，无量纲；w。试样的磨损率(按公式(4)计算)，单位为微米每100次双行程(m100 ds)；w，标准试样的磨损率(按公式(5)计算)，单位为微米每100次双行程(pm100 ds)。一气净棚o，一生宁100式中：T。试验的双行程次数，单位为双行程次数(ds)。84质量磨损系数质量磨损系数是相对磨损率的一种表示法。标准试样的质量磨损系数为1。其值大于1时表示磨损程度大于标准试样，小于1表示磨损程度小于标准试样。质量磨损系数用MWI表示，按公式(6)计算：MWI一畿一幂r2lt-磊mzt (6)式中：Mw卜一质量磨损系数，无量纲；Mwt一一试样的质量磨损率(按公式(7)计算)，单

23、位为毫克每100次双行程(mgloo ds)；Mv几一一标准试样的质量磨损率(按公式(8)计算)，单位为毫克每100次双行程(mg100 ds)；石i预磨损后的平均质量的平均值，单位为毫克(mg)；i磨损T。次后的平均质量的平均值，单位为毫克(mg)；瓦预磨损后的平均质量的平均值，单位为毫克(rag)；i磨损T，次后的平均质量的平均值，单位为毫克(rag)； MW。一塑挚100IMs一等产100GBT 1296722008式中：T1试验的双行程次数，单位为双行程次数(ds)。85相对磨损率相对磨损率用CWR表示，按公式(9)计算： CWR一器100一糕灿。(9)式中：CwR相对磨损率，单位为；

24、w。协议参比试样的磨损率(按公式(10)计算)，单位为微米每100次双行程(pm100 ds)；w。一生100(10)式中：jj：协议参比试样预磨损后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)；瓦协议参比试样磨损T。次后的平均厚度的平均值，单位为微米(pm)；T，试验的双行程次数，单位为双行程次数(ds)。86相对质量磨损率相对质量磨损率用CWRm表示，按公式(11)计算：CWRm一畿灿。=篆曩舢o，式中：CWRm相对质量磨损率，单位为Mv旺协议参比试样的质量磨损率(按公式(12)计算)，单位为毫克每100次双行程(mg100 ds)；MW。一mla_-im2a100 (12)式中：；i协议参比试

25、样预磨损后的平均厚度的平均值，单位为毫克(mg)；石i协议参比试样磨损T，次后的平均厚度的平均值，单位为毫克(rag)。T，试验的双行程次数，单位为双行程次数(ds)。9试验报告试验报告应包括下列内容：a)本部分编号；b)试验温度和相对湿度；c)研磨轮与样品的接触力大小、预研磨次数(双行程数)、研磨次数(双行程数)；d)研磨纸带类型；e)试验前后样品的膜厚和(或)质量；f)耐磨性和磨损系数等指标；g) 所采用的仪器设备或装置；h)试验点数、检测位置；i)试验日期；j)其他有关试验的说明。附录A(规范性附录)标准试样的制备(普通阳极氧化膜)A1范围本附录规定了通过普通阳极氧化处理来制备耐磨试验用

26、标准试样的方法。A2方法概要GBX 1296722008将指定牌号和状态的铝板制成固定尺寸的试样，于规定的条件下，在硫酸水溶液中对试样进行普通阳极氧化，使试样表面生成厚度为20 pm=i-2 pm的阳极氧化膜。经过这种阳极氧化处理的试样即可作为耐磨试验用标准试样。A3试样试样选用H14状态的1 050 A抛光铝板或冷轧铝板，尺寸为140 mm70 mm，厚度在10 mm16mm之间。A4制备过程A41预处理预处理只进行脱脂处理(允许采用轻微的碱浸蚀、电化学抛光或化学抛光)。A42普通阳极氧化A421 用硫酸水溶液进行阳极氧化，溶液中游离硫酸浓度应保持在180 gL+2 gL，铝离子浓度应保持在

27、5 gL10 gL之间。A422阳极氧化应在20士1的温度下进行，电流密度应控制在15 Adin201 Adm2，采用压缩空气进行搅拌，氧化时间为45 min。A423试样(A3)在槽液中进行氧化时，应呈轴水平、竖直放置。阳极表面保持强烈搅拌，电流应稳定，波动不超过5。每次氧化的试样(A3)不超过20块，电解液的体积为每个试样(A3)不小于lO乙。A43封孔在每升含有1 g醋酸铵的去离子水中(pH55pH65)，于沸腾情况下封孔60 min。注；严格控制圈极氧化条件时，可以制取非常精确的试样，并且还具有较好的重现性。采用本尉录A的规定，标准试样的相对偏差为土10。76BT 1296722008

28、附录B(规范性附录)标准试样的制备(硬质阳极氧化膜)B1范围本附录规定了通过硬质阳极氧化处理来制备耐磨试验用标准试样的方法。B2方法概要将指定牌号和状态的铝板制成固定尺寸的试样，于规定的条件下，在硫酸水溶液中对试样进行硬质阳极氧化，使试样表面生成厚度为50 pm5 p-m的阳极氧化膜。经过这种阳极氧化处理的试样即可作为耐磨试验用标准试样。B3试样试样选用H14状态的1 050 A抛光铝板或冷轧铝板，尺寸为140 mmX 70 mm，厚度不小于20mm。B4制备过程B41预处理预处理只进行脱脂处理(允许采用轻微的碱浸蚀、电化学抛光或化学抛光)。&42硬质阳极氧化B421用硫酸水溶液进行阳极氧化，

29、溶液中游离硫酸浓度应保持在180 gL2 gL，铝离子浓度应保持在1 gL5 gL之间。B422阳极氧化应在o土1的温度下进行，电流密度应控制在350 Adm2土035 Adm2，采用压缩空气进行搅拌，氧化时间为40 min。B423试样(B3)在槽液中进行氧化时，应呈轴水平、竖直放置。阳极表面保持强烈搅拌，电流应稳定，波动不超过5。每次氧化的试样(B3)不超过20块，电解液的体积为每个试样(B3)不小于10 L。B43后处理要求冷空气风干，不需要封孔。注：严格控制阳极氧化条件时，可以制取非常精确的试样，并且还具有较好的重现性。采用本附录B的规定，标准试样的相对偏差为土10。附录C(资料性附录)本部分章条编号与ISO 8251：1987(E)章条编号对照GBT 1296722008表C1 本部分章条编号与ISO 8251：1987(E)章条编号对照本部分章条编号 对应的国际标准章条编号01 1、22 33 54 45153 616354671 71721722723724 7217227374 7 375 748 89 9A1A2A3 Annex的l5段A4 Annex的622段附录B9