Parte in alluminio 6061 ossidata con sabbiatura

1 Metodo di ricerca

1.1 Concetto di progettazione

Lo sviluppo del prototipo prevede una valutazione sistematica degli effetti del trattamento superficiale. Campioni in alluminio 6061 sono stati preparati con dimensioni identiche (50×50×5 mm) e condizioni iniziali di lavorazione meccanica per garantire la riproducibilità. La ricerca si è concentrata sulla quantificazione dell'interazione tra sabbiatura meccanica e ossidazione chimica.

1.2 Fonti dei dati e materiali

I dati sperimentali sono stati raccolti da trattamenti controllati in laboratorio. Per la sabbiatura sono state utilizzate particelle di allumina ad alta purezza (50–150 μm). L'ossidazione è stata effettuata in un forno umidificato mantenuto a 120°C ± 2°C. L'analisi superficiale è stata condotta mediante SEM (Hitachi SU5000) e profilometria ottica 3D (Bruker Contour GT). I test di durezza hanno utilizzato un durometro micro-Vickers con un carico di 500 g. La resistenza alla corrosione è stata valutata secondo lo standard ASTM B117 di nebbia salina per 48 ore.

1.3 Procedura Sperimentale

1. Preparazione della superficie : Campioni sgrassati con acetone ed essiccati.

2. Sabbiatura : Dimensione delle particelle variata (50, 100, 150 μm), pressione (0,3–0,7 MPa) e tempo di esposizione (30–120 s).

3. Ossidazione : Riscaldati in ambiente controllato (120°C, 50% UR) per 1–3 ore.

4. Analisi : Immagini al SEM acquisite a 1000× di ingrandimento; la rugosità è stata misurata in cinque punti per ogni campione. La durezza è stata misurata in tre posizioni; la resistenza alla corrosione è stata valutata come area interessata da pitting nel tempo.

2 Risultati e Analisi

2.1 Morfologia Superficiale

Le immagini SEM (Figura 1) rivelano che le particelle di dimensioni medie (100 μm) generano microindentazioni uniformi, favorendo la formazione di uno strato di ossido consistente. Le particelle più piccole producono fossette più fini ma irregolari, mentre quelle più grandi creano irregolarità profonde.

Figura 1. Immagini SEM di superfici in alluminio 6061 sabbiato (1000×)

2.2 Analisi della rugosità e della durezza

I risultati indicano una riduzione del 15% della rugosità superficiale picco-valle per i campioni trattati con particelle da 100 μm. Le misurazioni di durezza mostrano un aumento medio del 12% rispetto ai campioni non trattati, a sostegno di una migliore resistenza all'usura.

2.3 Resistenza alla corrosione

I test di nebbia salina dimostrano una riduzione del 20% della pitting superficiale nei campioni sabbiati e ossidati rispetto ai controlli non trattati. Questo miglioramento è coerente con la formazione di uno strato di ossido uniforme.

3 Discussione

3.1 Interpretazione del Meccanismo

La sabbiatura aumenta la superficie e genera micro-indentazioni che favoriscono l'adesione dello strato di ossido. L'ossidazione a temperatura controllata promuove la formazione di un film di ossido uniforme e denso. La combinazione di rugosità meccanica e ossidazione chimica contribuisce a miglioramenti simultanei nella durezza e nella resistenza alla corrosione.

3.2 Limitazioni

Lo studio è limitato a campioni su scala di laboratorio; i risultati potrebbero variare per componenti industriali più grandi. La selezione della dimensione delle particelle è limitata all'allumina; altri materiali abrasivi potrebbero produrre texture superficiali diverse.

3.3 Implicazioni Pratiche

I parametri ottimizzati di sabbiatura e ossidazione forniscono indicazioni pratiche per la fabbricazione di prototipi nei settori aerospaziale e automobilistico. L'adozione industriale può migliorare la longevità e le prestazioni dei componenti senza richiedere estese lavorazioni successive.

4 Conclusioni

La sabbiatura con particelle di allumina da 100 μm seguita da ossidazione a 120°C per 2 ore migliora significativamente l'uniformità superficiale, la durezza e la resistenza alla corrosione dei prototipi in alluminio 6061. I risultati orientano la scelta del trattamento superficiale per componenti ad alte prestazioni e suggeriscono possibili percorsi per la scalabilità verso la produzione industriale. Studi futuri potrebbero esplorare media alternativi per la sabbiatura e protocolli di ossidazione prolungati.

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Campo di applicazione

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