1 Tutkimusmenetelmät

1.1 Suunnittelukehys

Arviointi perustuu kontrolloituun vertailevaan suunnitteluun. Kaikki testiosat valmistettiin CNC-työstöllä 6061-T6-alumiinista ja 304-ruostumattomasta teräksestä käyttäen identtisiä leikkausparametreja, jotta saavutetaan yhdenmukainen peruspinnankarheus. Jokainen osa käsiteltiin sen jälkeen yhdellä viimeistelytekniikalla teollisuusstandardeihin rinnastuvissa vakioolosuhteissa (MIL-A-8625 anodisointiin, ASTM A380 passivoitiin).

1.2 Tietolähteet

Tiedot kerättiin kolmesta mittaustyypistä:

• Pinnankarheus (Ra) mitattu kosketusprofiilometrillä.

• Oksidikerroksen paksuus mitattu virratuulimittauksella pinnoitteen paksuudelle.

• Korroosionkestävyys arvioitu neutraalissa suolapesisessä 5 % NaCl-liuoksella.

Kaikki raakadatat, kalibrointilokit ja ympäristöparametrit sisällytetään liitteeseen täydellisen toistettavuuden varmistamiseksi.

1.3 Kokeelliset työkalut ja mallit

Käytetty kokeellinen työnkulku:

• 3-akselinen CNC-jyrsintäkeskus näytteiden valmistukseen

• Hiekkahiontimoksi, jossa 120-hiomaainetta

• Tyypin II rikkihappoanodointilinja

• Ruiskeeton sitruunahappopassivointikylpy, joka on muodostettu nitraattivapaasta sitruunakemiasta

• Hiomapyyhkijäkone, jossa peräkkäiset 800–2000-hioma-aineet

Kaikki mittauslaitteet kalibroitiin valmistajan suositusten mukaisesti, ja jokainen näyte mitattiin kolme kertaa satunnaisen virheen vähentämiseksi.

2 Tulokset ja analyysi

2.1 Pinnankarheusvertailu

Taulukko 1 esittää Ra-arvot jokaisen viimeistelyprosessin jälkeen. Hiekkahionta tuotti tasaisimman mattapinnan (Ra 1,2–1,4 μm). Mekaaninen hiominen saavutti alhaisimman Ra-arvon (0,05–0,08 μm), mikä soveltuu heijastaville osille. Anodointi säilytti kohtuullisen karheuden, mutta paransi merkittävästi hapettumakerroksen yhtenäisyyttä.

2.2 Korroosionkestävyysominaisuudet

Suolakostutuskokeet osoittivat, että anodoidut näytteet säilyttivät rakenteellisen ja värillisen stabiiliutensa yli 500 tuntia ilman kuoppaantumista. Passivoituja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja näytteitä tutkittaessa todettiin parantunut passiivikerroksen eheys, joka vähensi pistekorroosiota 68 % verrattuna käsittelemättömiin kontrollinäytteisiin.

2.3 Visuaalinen ja esteettinen stabiilius

Värinsiirtymien mittaukset 500-luksin valaistuksessa osoittivat, että anodoidut pinnat säilyttivät vakaimman sävyn. Hieman heijastavat pinnat, kuten hiekalla käsitellyt pinnat, näyttävät vähimmäispiiloutumista diffuusien heijastusominaisuuksiensa ansiosta, mikä tukee niiden käyttöä kuluttajaelektroniikan koteloinneissa.

2.4 Vertailu aiemman tutkimuksen kanssa

Mitatut tulokset vastaavat aiempia havaintoja, joissa kuvataan anodoidun alumiinin korkeaa korroosionkestävyyttä ja hiekkahionnan stabiilia topografiaa (viittaukset 2, 3). Tulokset osoittavat lisäksi mitattavia parannuksia passivointituloksissa sitruunahappopohjaisia formulointeja käyttämällä, laajentaen aikaisempia typpihappopohjaisia tutkimuksia.

3 Keskustelu

3.1 Tulosten tulkinta

Suorituskykyn erot johtuvat kunkin prosessin taustalla olevista materiaalivuorovaikutuksista. Anodointi muodostaa rakenteellisen huokoisen oksidikerroksen, joka kestää kemiallista hyökkäystä. Hiekkahionta muuttaa mikrokohdistusta tasaisella abraasiolla. Passivoiminen vahvistaa rikastunutta kromipitoista passiivikerrosta ruostumattomassa teräksessä, mikä vähentää sen reaktiivisuutta. Mekaaninen hiominen vähentää epätasaisuuksia asteittaisilla hiontavaiheilla.

3.2 Rajoitukset

Arviointi keskittyy kahteen metallimateriaaliin ja tiettyihin prosessiparametreihin. Seosten koostumuksen, media-koon, hapettokonsentraation tai hionnajärjestyksen vaihtelut voivat vaikuttaa tuloksiin. Lisää pitkän aikavälin väsymistietoa tarvitaan tarkemman ymmärryksen saamiseksi.

3.3 Käytännön seuraukset

Valmistajat voivat käyttää näitä tuloksia valitessaan pinnankäsittelymenetelmiä toiminnallisten vaatimusten mukaan. Meriympäristöön altistuvat komponentit hyötyvät anodoinnista; kuluttajien näkemiin koteloihin soveltuu paremmin hiekkahionta; tarkkuuslääketieteelliset osat edellyttävät yleensä passivoimista; ja optiset komponentit tarvitsevat erittäin alhaisen karheuden omaavaa hiontaa.

4 Johtopäätös

Vertailu osoittaa selvät suorituskykyprofiilit neljän eri CNC-jalostuksen viimeistelymenetelmän osalta. Anodointi tarjoaa erinomaisen korroosionkestävyyden, hiekkahiusutus tuottaa tasaisia mattepintoja, passivointi parantaa ruostumattoman teräksen kemiallista stabiilisuutta ja koneellinen kiillotus saavuttaa alhaisimmat karheustasot. Näiden tulosten perusteella voidaan tehdä kohdennettuja valintoja viimeistelyjen suhteen rakenteellisten, visuaalisten tai ympäristövaatimusten mukaan, ja tulokset viittaavat myös mahdollisuuteen tutkia monivaiheisia hybridi-viimeistelymenetelmiä.