1 Metody badań

1.1 Ramy projektowe

Ocena odbywa się zgodnie z zaprojektowanym układem porównawczym. Wszystkie elementy testowe zostały wykonane metodą frezowania CNC z aluminium 6061-T6 oraz stali nierdzewnej 304 przy użyciu identycznych parametrów cięcia, aby zapewnić spójność wyjściowej chropowatości powierzchni. Następnie każdy element został poddany jednej technice wykończenia w stałych warunkach zgodnych ze standardami przemysłowymi (MIL-A-8625 dla anodowania, ASTM A380 dla pasywacji).

1.2 Źródła danych

Dane zebrano z trzech kategorii pomiarów:

• Chropowatość powierzchni (Ra) zmierzone za pomocą profilometru dotykowego.

• Grubość warstwy tlenkowej zmierzona metodą wirową przy użyciu testera powłok.

• Odporność na korozję oceniana w komorze mgły solnej o stężeniu 5% NaCl.

Wszystkie zestawy surowych danych, dzienniki kalibracji oraz parametry środowiskowe znajdują się w dodatku, aby zapewnić pełną powtarzalność.

1.3 Narzędzia i modele eksperymentalne

Zastosowany schemat postępowania eksperymentalnego:

• trzyosiowy centrum frezarskie do produkcji próbek

• Komora piaskowania z medią o uziarnieniu 120

• Linia anodyzacji kwasem siarkowym typu II

• Łazienka pasywacyjna ze stali nierdzewnej, przygotowana z cytrynowej chemii bez azotowej

• Maszyna do polerowania taśmowego z kolejnymi ścierniwami 800–2000 grit

Kalibracja wszystkich instrumentów pomiarowych zgodna z zaleceniami producenta, a każda próbka była mierzona trzykrotnie w celu zmniejszenia błędu losowego.

2 Wyniki i Analiza

2.1 Porównanie chropowatości powierzchni

Tabela 1 przedstawia wartości Ra po każdym procesie wykańczania. Piaskowanie dało najbardziej jednolitą powierzchnię matową (Ra 1,2–1,4 μm). Polerowanie mechaniczne osiągnęło najniższą wartość Ra (0,05–0,08 μm), odpowiednią dla części odbijających światło. Anodyzacja zachowała umiarkowaną chropowatość, ale znacząco poprawiła jednolitość warstwy tlenkowej.

2.2 Wydajność odporności na korozję

Badania ekspozycji na mgłę solną wykazały, że próbki anodowane zachowały stabilność strukturalną i kolorystyczną przez ponad 500 godzin bez powstawania ubytków. Próbki ze stali nierdzewnej pasywizowane wykazywały poprawę integralności warstwy pasywnej, zmniejszając korozję plamową o 68% w porównaniu z kontrolą nieleczoną.

2.3 Stabilność wizualna i estetyczna

Pomiary zmiany barwy w oświetleniu 500 luksów wykazały, że powierzchnie anodowane zachowały najbardziej stabilny odcień koloru. Powierzchnie piaskowane charakteryzowały się minimalnym odblaskiem dzięki dyfuzyjnemu odbiciu światła, co sprzyja ich zastosowaniu w obudowach urządzeń elektronicznych użytkowych.

2.4 Porównanie z istniejącymi badaniami

Uzyskane wyniki są zgodne z wcześniejszymi ustaleniami opisującymi wysoką odporność korozyjną aluminium anodowanego oraz stabilną topografię piaskowania (Ref. 2, 3). Dane dodatkowo pokazują mierzalne ulepszenia efektów pasywacji przy zastosowaniu roztworów kwasu cytrynowego, poszerzając dotychczasowe badania oparte na kwasie azotowym.

3 Dyskusja

3.1 Interpretacja wyników

Różnice w wydajności wynikają z podstawowych oddziaływań materiałów w poszczególnych procesach. Anodowanie tworzy uporządkowaną porowatą warstwę tlenkową odporną na atak chemiczny. Piaskowanie modyfikuje mikrotopografię poprzez jednolite ścieranie. Pasywacja wzmacnia chromatową warstwę pasywną bogatą w chrom, zmniejszając jej reaktywność. Polerowanie mechaniczne fizycznie redukuje nierówności poprzez stopniowe etapy szlifowania.

3.2 Ograniczenia

Ocena koncentruje się na dwóch materiałach metalowych oraz określonych parametrach procesu. Zmiany składu stopu, wielkości medium, stężenia kwasu lub kolejności polerowania mogą wpływać na wyniki. Dodatkowe dane dotyczące długoterminowej wytrzymałości zmęczeniowej pozwoliłyby na lepsze zrozumienie.

3.3 Znaczenie praktyczne

Producenci mogą wykorzystać te wyniki do dopasowania metod wykończenia do wymagań funkcjonalnych. Komponenty narażone na środowiska morskie korzystają z anodowania; obudowy przeznaczone dla konsumentów mogą preferować piaskowanie; precyzyjne części medyczne zazwyczaj wymagają pasywacji; natomiast komponenty optyczne polegają na polerowaniu o ekstremalnie niskiej chropowatości.

4 Wnioski

Porównanie pokazuje wyraźne profile wydajności dla czterech metod wykańczania CNC. Anodowanie oferuje doskonałą odporność na korozję, piaskowanie zapewnia jednolite matowe tekstury, pasywacja zwiększa chemiczną stabilność stali nierdzewnej, a polerowanie mechaniczne osiąga najniższe poziomy chropowatości. Te wyniki wspierają celowe dobieranie powłok w zależności od wymagań konstrukcyjnych, wizualnych lub środowiskowych oraz wskazują potencjał dalszych badań nad wieloetapowym hybrydowym wykończeniem.