ISO 8251:2018
(Main)Anodizing of aluminium and its alloys — Measurement of abrasion resistance of anodic oxidation coatings
Anodizing of aluminium and its alloys — Measurement of abrasion resistance of anodic oxidation coatings
This document specifies the following tests: a) abrasive-wheel-wear test, determining the abrasion resistance of anodic oxidation coatings with abrasive wheel on flat specimens of aluminium and its alloys; b) abrasive jet test, determining the comparative abrasion resistance of anodic oxidation coatings with jet of abrasive particles on anodic oxidation coatings of aluminium and its alloys; c) falling sand abrasion test, determining the abrasion resistance of anodic oxidation coatings with falling sand on thin anodic oxidation coatings of aluminium and its alloys. The use of abrasive-wheel-wear test and abrasive jet test for coatings produced by hard anodizing is described in ISO 10074.
Anodisation de l'aluminium et de ses alliages — Détermination de la résistance à l'abrasion des couches d'oxyde anodiques
Le présent document spécifie les essais suivants: a) essai d'usure à la roue abrasive, qui détermine la résistance à l'abrasion de couches d'oxyde anodiques par une roue abrasive sur des éprouvettes plates d'aluminium et de ses alliages; b) essai au jet abrasif, qui détermine la résistance comparée à l'abrasion de couches d'oxyde anodiques par un jet de particules abrasives sur des couches d'oxyde anodiques en aluminium ou ses alliages; c) essai d'abrasion par chute de sable, qui détermine la résistance à l'abrasion de couches d'oxyde anodiques par chute de sable sur des couches d'oxyde anodiques minces en aluminium ou ses alliages. L'application de l'essai d'usure à la roue abrasive et de l'essai au jet abrasif à des couches produites par anodisation dure est décrite dans l'ISO 10074.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8251
Third edition
2018-08
Anodizing of aluminium and its
alloys — Measurement of abrasion
resistance of anodic oxidation
coatings
Anodisation de l'aluminium et de ses alliages — Détermination de la
résistance à l'abrasion des couches d'oxyde anodiques
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Characteristics of abrasion tests . 2
4.1 General . 2
4.2 Abrasive-wheel-wear test . 2
4.3 Abrasive jet test . 2
4.4 Falling sand abrasion test . 2
5 Abrasive-wheel-wear test . 2
5.1 Principle . 2
5.2 Apparatus . 3
5.2.1 Abrasive-wheel-wear test apparatus . 3
5.2.2 Abrasive strip . 3
5.2.3 Eddy-current meter . 3
5.2.4 Balance . 3
5.3 Procedure . 3
5.3.1 Standard specimen. 3
5.3.2 Test specimen . 4
5.3.3 Test procedure . 4
5.4 Expression of results . 5
5.4.1 General. 5
5.4.2 Wear resistance . 5
5.4.3 Mass wear resistance . 5
5.4.4 Wear index . 5
5.4.5 Mass wear index . 6
6 Abrasive jet test . 6
6.1 Principle . 6
6.2 Apparatus . 6
6.2.1 Abrasive jet test apparatus . 6
6.2.2 Abrading medium . 7
6.2.3 Eddy-current meter . 7
6.2.4 Balance . 7
6.3 Procedure . 7
6.3.1 Standard specimen. 7
6.3.2 Test specimen . 7
6.3.3 Calibration of apparatus . 8
6.3.4 Calibration of jet nozzle . 8
6.3.5 Determination . 9
6.3.6 Use of a reference specimen . 9
6.4 Expression of results . 9
6.4.1 General. 9
6.4.2 Abrasive jet factor . 9
6.4.3 Mean specific abrasion resistance . 9
6.4.4 Relative mean specific abrasion resistance .10
7 Falling sand abrasion test .10
7.1 Principle .10
7.2 Apparatus .10
7.2.1 Falling sand abrasion test apparatus .10
7.2.2 Ohmmeter .11
7.2.3 Abrading medium .11
7.3 Test specimen .11
7.3.1 Sampling.11
7.3.2 Size .11
7.3.3 Treatment before testing .11
7.4 Test environment .11
7.5 Test conditions .11
7.6 Test procedure .11
7.6.1 General.11
7.6.2 Electrical conductivity method .11
7.6.3 Spot diameter method .12
7.7 Expression of results .12
7.7.1 Electrical conductivity method .12
7.7.2 Spot diameter method .13
8 Test report .13
Annex A (normative) Preparation of the standard specimen .14
Annex B (informative) Other expressions of results for the abrasive-wheel-wear test .16
Annex C (informative) Depth survey of abrasion resistance .19
Annex D (informative) Design of abrasive-wheel-wear test apparatus.22
Annex E (informative) Design of abrasive jet test apparatus .24
Annex F (informative) Design of falling sand abrasion test apparatus.27
Bibliography .29
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 79, Light metals and their alloys,
Subcommittee SC 2, Organic and anodic oxidation coatings on aluminium.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 8251:2011), which has been technically
revised. The main technical changes are as follows:
— preparation for test specimens has been added;
— for expression of results, loss of mass has been added;
— some expressions of results have been moved to Annex B;
— standard specimen made of PMMA sheet has been added.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
Introduction
The resistance of anodic oxidation coatings to abrasion is an important property. As it is dependent upon
the composition of the metal, the thickness of the coating and the conditions of anodizing and sealing,
it can give information about the quality of the coating, its potential resistance to erosion or wear and
its performance in service. For example, the effect of an abnormally high anodizing temperature, which
could cause potential deterioration in service by chalking of the surface layers, can be readily detected
by means of an abrasive wear resistance test.
The use of the term “abrasion resistance” is a convention of the industry. Strictly, the property should
be described as “wear resistance”. There are different types of wear including abrasive wear and
erosive wear.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8251:2018(E)
Anodizing of aluminium and its alloys — Measurement of
abrasion resistance of anodic oxidation coatings
1 Scope
This document specifies the following tests:
a) abrasive-wheel-wear test, determining the abrasion resistance of anodic oxidation coatings with
abrasive wheel on flat specimens of aluminium and its alloys;
b) abrasive jet test, determining the comparative abrasion resistance of anodic oxidation coatings
with jet of abrasive particles on anodic oxidation coatings of aluminium and its alloys;
c) falling sand abrasion test, determining the abrasion resistance of anodic oxidation coatings with
falling sand on thin anodic oxidation coatings of aluminium and its alloys.
The use of abrasive-wheel-wear test and abrasive jet test for coatings produced by hard anodizing is
described in ISO 10074.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 6344-1, Coated abrasives — Grain size analysis — Part 1: Grain size distribution test
ISO 7583, Anodizing of aluminium and its alloys — Terms and definitions
ISO 7823-1, Plastics — Poly(methyl methacrylate) sheets — Types, dimensions and characteristics —
Part 1: Cast sheets
ISO 8486-1, Bonded abrasives — Determination and designation of grain size distribution — Part 1:
Macrogrits F4 to F220
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7583 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
standard specimen
specimen produced in accordance with specified conditions
Note 1 to entry: The conditions are specified in Annex A.
4 Characteristics of abrasion tests
4.1 General
In the scope of this document, there are three kinds of abrasion tests: abrasive-wheel-wear test (4.2),
abrasive jet test (4.3) and falling sand abrasion test (4.4).
4.2 Abrasive-wheel-wear test
Determination of the abrasion resistance by movement of a test specimen relative to an abrasive paper
under a specified pressure. The wear resistance or the wear index of the layers of oxide near the surface,
or of the whole oxidation coating thickness, or of any selected intermediate zone may be determined by
the test described.
NOTE 1 Abrasive-wheel-wear test determines the resistance to abrasive wear.
This test is applicable to all anodic oxidation coatings of thickness more than 5 μm on flat aluminium or
its alloy specimens.
This test does not apply to concave or convex specimens; these may be examined using the abrasive jet
test which will give an average value for the abrasive resistance of the coating.
NOTE 2 Minimum test specimen dimensions of 50 mm × 50 mm are normally used.
4.3 Abrasive jet test
Determination of the comparative abrasion resistance by the impact of abrasive particles projected onto
a test specimen. The mean specific abrasion resistance of anodic oxidation coatings can be determined.
NOTE 1 Abrasive jet test determines the comparative resistance to erosive wear.
This test is applicable to all anodic oxidation coatings of thickness more than 5 μm on aluminium or its
alloys. It is primarily intended for surfaces which are not flat. If suitable flat test surfaces are available,
the abrasive-wheel-wear test is the preferred test. Production components may be tested without
cutting if the apparatus chamber can accommodate these.
NOTE 2 This test is particularly suitable for small test specimens because the individual test area required is
only about 2 mm in diameter.
4.4 Falling sand abrasion test
Determination of the abrasion resistance by the impact of freely falling abrasive particles onto anodic
oxidation coatings.
This test is suitable to thin anodic oxidation coatings, generally less than 15 µm.
NOTE Falling sand abrasion test determines the resistance to erosive wear.
5 Abrasive-wheel-wear test
5.1 Principle
The anodic oxidation coatings on a test specimen are abraded, under defined conditions, by reciprocal
motion against a strip of silicon carbide paper attached to the outer circumference of a wheel. After each
double stroke, the wheel turns through a small angle to bring an unused portion of the abrasive strip
into contact with the test area. The decrease in coating thickness or mass obtained is used to calculate
the wear resistance, mass wear resistance, wear index or mass wear index. This result is compared
with that obtained using a standard specimen or reference specimen.
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The measuring method of coating thickness normally requires an eddy-current meter with a probe of
less than 12 mm diameter. If this is not available, the method of loss in mass should be used.
NOTE A complete presentation of the wear characteristics of the anodic oxidation coatings can be obtained
by progressively abrading the test area, until the substrate metal is revealed, and then constructing a graph to
show the relation between the coating thickness removed and the number of double strokes used. This is referred
to as a depth survey of the anodic oxidation coatings (see Annex C).
The testing environment should be at room temperature and the relative humidity should be under 65 %.
5.2 Apparatus
5.2.1 Abrasive-wheel-wear test apparatus
The apparatus consists of a clamping device or pressure plate for holding the test specimen level and
rigid, and a 50 mm diameter wheel to the outer circumference of which is attached a 12 mm wide strip
of silicon carbide paper. The force between the wheel and the test surface shall be capable of being
varied from zero to at least 4,9 N with an accuracy of ± 0,05 N. The abrasive action is produced either
by the fixed wheel sliding to and fro in a horizontal plane in parallel contact with the test surface over a
30 mm length or, alternatively, by the test specimen sliding in a similar way over the stationary wheel.
Typical apparatus is illustrated in Figure D.1.
After each double stroke, the wheel is advanced through a small angle to bring a fresh area of the silicon
carbide paper into contact with the specimen surface before making the next double stroke. The angle
of rotation is such that, after 400 ds, the wheel will have made one complete revolution. At this stage,
the strip of silicon carbide paper shall be renewed. The relative speed of movement shall be (40 ± 2) ds
per minute. The number of double strokes can be registered by means of a counter, and provision is
normally made for the apparatus to switch off automatically after a preset number of double strokes
has been reached (400 ds maximum). The test specimen surface shall be kept free from loose powder or
abrasion detritus during the test.
5.2.2 Abrasive strip
The abrasive strip consists of P320 silicon carbide paper (the specification of which shall be in
accordance with ISO 6344-1) 12 mm wide. Its length, 158 mm, shall be such that it covers the abrasive
wheel without overlapping, and it shall be bonded into position.
NOTE P320 paper is 45 μm grade (320 mesh).
5.2.3 Eddy-current meter
An eddy-current meter with a suitable diameter probe is described in ISO 2360.
5.2.4 Balance
Use a laboratory balance with a readability of 0,1 mg.
5.3 Procedure
5.3.1 Standard specimen
Prepare the aluminium standard specimen specified in Annex A.
If agreed between the interested parties, a standard specimen made of poly(methyl methacrylate)
(PMMA) sheet in accordance with ISO 7823-1 may be used.
NOTE Aluminium standard specimen and PMMA standard specimen specified in Annex A have different
abrasion resistance, about five times difference. For the purpose of comparison of the loss of mass, PMMA
standard specimen is used by adjusting the number of double strokes.
5.3.2 Test specimen
5.3.2.1 Sampling
The test specimen shall be taken from a significant surface of the product, and shall not be taken near
an edge of the part for possible distortion and/or non-uniformity.
Where it is impossible to test the product itself, a test specimen may be used. However, in this case, the
test specimen used shall be one which is representative of the product, and it shall be made from the
same material and prepared under the same conditions of finishing as those used for the preparation of
the product.
The aluminium alloy, the manufacturing conditions (kind and temper of the material), and the surface
condition before treatment shall be the same as those of the product.
Pretreatment, anodizing and sealing shall be performed in the same baths and under the same
conditions as the treatment of the product.
5.3.2.2 Size
The standard size of the test specimen should be 50 mm × 50 mm.
5.3.2.3 Treatment before testing
The test specimen shall be clean, free from dirt, stains and other foreign matters. Any deposits or stains
shall be removed with a clean, soft cloth or similar material which is wetted by water or an appropriate
organic solvent such as ethanol. An organic solvent which can corrode the test specimen or generate a
protective film on the test specimen shall not be used.
5.3.3 Test procedure
5.3.3.1 The standard specimen and/or the test specimen shall be tested by the following procedure.
The abrasive strips used for the test specimen shall be the same lot as the one for the standard specimen.
A reference specimen may be used by agreement between the interested parties (see Annex B).
5.3.3.2 Select the test area of the standard specimen and/or the test specimen to be abraded. Measure
the anodic oxidation coating thicknesses of the standard specimen and/or the test specimen in each of
at least three positions along the test area by means of the eddy-current meter and calculate an average
thickness value (d ). For change in mass, weigh the mass (m ) of the standard specimen and/or the test
1 1
specimen to the nearest 0,1 mg by means of the balance.
5.3.3.3 Clamp the standard specimen and/or the test specimen into the position on the apparatus. If
the test specimen is not rigid, bond it firmly with an adhesive to a rigid metal sheet with a flat surface
before carrying out the test.
5.3.3.4 Attach a new abrasive strip to the circumference of the abrasive wheel. Adjust the force between
the wheel and the test surface to 3,9 N ± 0,1 N.
5.3.3.5 Allow the apparatus to run for 400 ds or an adequate number of double strokes corresponding
to the coating thickness and the kind of aluminium alloys.
5.3.3.6 Remove the standard specimen and/or the test specimen from the apparatus, wipe carefully to
remove any debris. Determine the average thickness value (d ) or weigh the mass (m ). A 3 mm length at
2 2
4 © ISO 2018 – All rights reserved
one extremity of the test area can be subject to extra wear because of the continual wheel rotation which
takes place at this point; this area should be ignored when taking the thickness measurements.
Freshly exposed anodic oxidation coatings can gain in mass by absorbing water vapour. The
determination shall be carried out as early as possible after the test is finished.
5.3.3.7 Carry out at least two further tests on the same standard specimen and/or the test specimen
with test areas that are not overlapped. Follow the procedure specified in 5.3.3.2 to 5.3.3.6.
Determine the average thickness and/or mass of at least three standard specimens and/or test
specimens, before abrasion (d and/or m ) and after abrasion (d and/or m ).
1 1 2 2
5.4 Expression of results
5.4.1 General
The expression of results should be chosen from 5.4.2 to 5.4.5.
Other expression of results may be chosen by agreement between the interested parties (see Annex B).
5.4.2 Wear resistance
The wear resistance, R , in double strokes per micrometre, can be expressed using Formula (1):
W
N
R = (1)
W
dd−
where
N is the number of double strokes;
d is the average thickness, in micrometres, before abrasion;
d is the average thickness, in micrometres, after abrasion.
5.4.3 Mass wear resistance
The mass wear resistance, R , in double strokes per milligram, can be expressed using Formula (2):
MW
N
R = (2)
MW
mm−
where
N is the number of double strokes;
m is the average mass, in milligrams, before abrasion;
m is the average mass, in milligrams, after abrasion.
5.4.4 Wear index
The wear index, I , can be expressed using Formula (3):
W
dd−
12tt
I = (3)
W
dd−
12ss
where
d is the average thickness, in micrometres, of the test specimen before abrasion;
1t
d is the average thickness, in micrometres, of the test specimen after abrasion;
2t
d is the average thickness, in micrometres, of the standard specimen before abrasion;
1s
d is the average thickness, in micrometres, of the standard specimen after abrasion.
2s
5.4.5 Mass wear index
The mass wear index, I , can be expressed using Formula (4):
MW
mm−
12tt
I = (4)
MW
mm−
12ss
where
m is the average mass, in milligrams, of the test specimen before abrasion;
1t
m is the average mass, in milligrams, of the test specimen after abrasion;
2t
m is the average mass, in milligrams, of the standard specimen before abrasion;
1s
m is the average mass, in milligrams, of the standard specimen after abrasion.
2s
6 Abrasive jet test
6.1 Principle
Dry silicon carbide particles are projected in a stream of dry air or inert gas under carefully controlled
conditions onto a small area of the surface to be tested. The test is continued until the substrate metal
is exposed, after which the abrasion resistance of the coating is expressed from either the time taken
or the mass of silicon carbide used. The result is compared with that obtained using an aluminium
standard specimen or reference specimen.
6.2 Apparatus
6.2.1 Abrasive jet test apparatus
NOTE The abrasive jet test apparatus is shown in Figures E.1 and E.2.
6.2.1.1 Abrasive jet nozzle, consisting essentially of two glass or metal tubes supported rigidly and
coaxially. The outer tube is connected to a supply of clean, dry, compressed air or inert gas, which can
be delivered at a carefully regulated flow rate. Dry abrasive particles are supplied to the inner tube, at
the exit end of which they mix with the air stream to form an abrasive jet which is directed onto the test
specimen.
No restriction is placed upon the design of the abrasive jet nozzle, except that it shall give reproducible
results in successive tests, and that it shall allow consistent measurements to be made.
NOTE A number of satisfactory designs of the jet nozzle have been constructed but it has proved difficult in
practice to manufacture a series of jets which give identical results, or to make any that are not subject to drift
and variations. Designs that have proved satisfactory are shown in Annex E.
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6.2.1.2 Test specimen support, comprising an inclined platform on which the test specimen is firmly
and rigidly supported such that the angle between the plane of the test area and that of the jet axis is in
the range 45° to 55°. The jet is usually vertical.
NOTE E.2 describes an apparatus where the angle is 55°. The larger angle produces a less elliptical test area,
more rapid abrasion and a sharper end point.
6.2.1.3 Air or inert gas supply, fed to the outer tube from a compressor or gas cylinder and controlled
accurately by means of a regulating valve and a manometer situated near the apparatus. The air or inert
gas shall be dry, or have constant low humidity.
NOTE 1 The inert gas can be dried by passing it through tubes containing silica gel. Compressed air passed
through a holding reservoir where condensed water vapour is collected will have a satisfactory and fairly
constant humidity.
NOTE 2 The pressure is typically 7,5 kPa ± 0,5 kPa.
6.2.1.4 Hopper, for storage of the abrading medium and capable of supplying this at a steady rate of
20 g/min ± 1 g/min to 30 g/min ± 1 g/min.
6.2.2 Abrading medium
Silicon carbide particles of a grade recommended by the manufacturer of the apparatus should be used.
A suitable grade of abrasive is 125 μm mesh size: F100 in accordance with ISO 565 and ISO 8486-1.
The abrading medium shall be free from moisture and shall be dried before use and passed through a
coarse sieve (for example, of 180 μm or 300 μm nominal aperture size) to ensure freedom from large
particles or fibres which might interfere with the rate of abrasive flow.
The dried medium may be re-used up to 50 times; after each use, the medium should be dried, passed
through a coarse sieve and stored in a clean, tightly closed container.
NOTE Ambient humidity has little effect on the test result, but can have a very considerable effect if the
medium is re-used without drying.
The testing environment should be at room temperature and the relative humidity should be under 65 %.
6.2.3 Eddy-current meter
An eddy-current meter with a suitable diameter probe is described in ISO 2360.
6.2.4 Balance
Use a laboratory balance with an accuracy of 1 g.
6.3 Procedure
6.3.1 Standard specimen
Prepare the aluminium standard specimen specified in Annex A.
6.3.2 Test specimen
6.3.2.1 Sampling
See 5.3.2.1.
6.3.2.2 Size
The standard size of the test specimen should be about 100 mm × 100 mm.
6.3.2.3 Treatment before testing
See 5.3.2.3.
6.3.3 Calibration of apparatus
6.3.3.1 Select and mark the areas of the standard specimen to be abraded. Accurately measure the
anodic oxidation coating thickness (d) in each test area by means of an eddy-current meter.
6.3.3.2 Fix the standard specimen in position in the test apparatus with the selected test area beneath
the jet orifice and at the correct angle to the jet axis.
6.3.3.3 Fill the hopper with sufficient silicon carbide for the test. If the abrasion resistance is being
determined in terms of the mass of abrading medium used, weigh the hopper and abrading medium to
the nearest 1 g using the balance.
6.3.3.4 Set the air or gas pressure, to the specified (or selected) value, which shall be accurately
maintained throughout each test and any series of tests.
The air or gas pressure should be adjusted to give a rate of abrasion that is convenient for both the
standard specimen being tested and for the test specimen. The preferred pressure, is normally
indicated by the instrument manufacturer but it may be varied this for very soft, hard or thin coatings.
6.3.3.5 Start the flow of abrading medium and simultaneously start a timer. Throughout the test,
ensure that the abrading medium flows freely.
6.3.3.6 Keep the standard specimen under observation; when a small black spot appears in the centre
of the abraded area and rapidly enlarges to approximately 2 mm in diameter terminate the test by
stopping the abrading medium flow and the timer simultaneously. It is recommended that the end point
be determined by using a circuit tester to measure the electrical resistance at the abraded area on the
standard specimen.
6.3.3.7 Record the time, in seconds, taken for the test. If required, weigh the hopper and residual
abrading medium, calculate the mass in grams. The results give the abrasion of the standard specimen
(S ) in either seconds or grams.
s
6.3.3.8 Carry out at least two further tests on other parts of the standard specimen. Follow the
procedure specified in 6.3.3.1 to 6.3.3.7.
6.3.4 Calibration of jet nozzle
6.3.4.1 General
Since individual jets can vary with use and one with another, it is necessary to correct each set of
measurements by means of calibration determinations using a standard specimen as in 6.3.3. This
enables the abrasive jet factor for the set of measurements to be calculated.
6.3.4.2 Change of jet nozzle or abrasive characteristics with time
For any series of test measurements, repeat the procedure specified in 6.3.3 once or twice daily in order
to allow a correction to be made for changes of jet nozzle or abrasive characteristics with time.
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6.3.4.3 Jet nozzle replacement
After jet nozzle replacement, repeat the procedure specified in 6.3.3 to allow correction for changes in
jet nozzle characteristics.
6.3.5 Determination
Carry out the procedure specified in 6.3.3 using the test specimen instead of the standard specimen.
6.3.6 Use of a reference specimen
Under some circumstances, for example for control purposes, it is common practice to use a reference
specimen for comparison and, if this is required, the procedure specified in 6.3.3 shall be followed using
the reference specimen in place of the standard specimen.
6.4 Expression of results
6.4.1 General
The expression of results should be chosen from 6.4.2 to 6.4.4.
6.4.2 Abrasive jet factor
The abrasive jet factor, K, can be expressed in micrometres per second or micrometres per gram, using
Formula (5):
d
s
K =×10 (5)
S
s
where
d is the coating thickness, in micrometres, of the standard specimen in the area tested before
s
abrasion;
S is the abrasion, in seconds or grams, of the standard specimen.
s
When the abrasive jet factor has been determined for a jet nozzle used under any specified set of
conditions, it is essential that measurements made with that jet nozzle should be multiplied by this factor.
6.4.3 Mean specific abrasion resistance
The means specific abrasion resistance, R, of the coating at any test point with reference to the value
obtained on a standard specimen can be expressed using Formula (6):
KS
t
R= (6)
d
t
where
K is the abrasive jet factor;
S is the abrasion, in seconds or grams, of the test specimen;
t
d is the coating thickness, in micrometres, of the test specimen in the area tested before abrasion.
t
The values quoted shall be the mean of not less than three determinations.
NOTE 1 The mean specific abrasion resistance is a ratio with no dimensions.
NOTE 2 Anodic oxidation coatings can be variable through their thickness and the measured value is an
average property for the whole coating thickness.
6.4.4 Relative mean specific abrasion resistance
If the abrasive jet apparatus is used for comparison with an agreed reference specimen, the relative
mean specific abrasion resistance, R , can be expressed as a percentage, using Formula (7):
rel
S d
t r
R =× ×100 (7)
rel
d S
t r
where
S is the abrasion, in seconds or grams, of the reference specimen;
r
d is the coating thickness, in micrometres, of the reference specimen in the area tested
r
before abrasion;
S and d are as defined in 6.4.3.
t t
The value quoted shall be the mean of not less than three determinations for both the test specimen
and the reference specimen.
7 Falling sand abrasion test
7.1 Principle
Dry silicon carbide particles fall onto a small area of the surface to be tested. The test is continued until
the substrate metal is exposed, after which the abrasion resistance of the coating is calculated from the
time taken.
7.2 Apparatus
7.2.1 Falling sand abrasion test apparatus
The test apparatus for this abrasion test comprises a hopper, a funnel, a shutter plate and a guide tube.
The components of the apparatus shall comply with the requirements in Table 1; an example of a test
apparatus is shown in Figure F.1.
Table 1 — Requirements for the falling sand abrasion test apparatus
Apparatus Requirements
Funnel The funnel shall be made of glass, have an angular aperture of 60°, an inside
diameter at the hopper end of 70 mm, a leg length of 50 mm, an inside diame-
ter of the leg of 5,0 mm ± 0,4 mm, with a smooth finish on the inside lower part
of the funnel and inside the leg, and be capable of delivering abrasive particles
at the rate of 320 g/min ± 10 g/min. The rate of delivery of abrasive particles
shall be controlled by moving up and down a control bar suspended at the
centre of the funnel.
Guiding tube The guiding tube shall measure 970 mm in length and 20 mm in inside diameter.
Test specimen-supporting The test specimen-supporting stage shall be capable of fixing a test specimen
stage at 45° ± 1° to the vertical, and of adjusting the distance between the lower end
of the guiding tube and the test specimen to 30 mm ± 2 mm.
10 © ISO 2018 – All rights reserved
7.2.2 Ohmmeter
The ohmmeter, which is used for checking the exposed substrate metal surface of the test specimen,
shall meet the following conditions:
a) scale of 5 000 Ω shall be accurately indicated;
b) tip of contact probe shall have a smooth, spherical surface.
7.2.3 Abrading medium
The grit designation of abrading mediums shall be silicon carbide of F80 in accordance with ISO 8486-1.
The abrading medium shall not be reused more than 50 times.
7.3 Test specimen
7.3.1 Sampling
See 5.3.2.1.
7.3.2 Size
The standard size of the test specimen should be 100 mm × 100 mm.
7.3.3 Treatment before testing
See 5.3.2.3.
7.4 Test environment
The testing environment should be at room temperature a
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 8251
Troisième édition
2018-08
Anodisation de l'aluminium et de
ses alliages — Détermination de la
résistance à l'abrasion des couches
d'oxyde anodiques
Anodizing of aluminium and its alloys — Measurement of abrasion
resistance of anodic oxidation coatings
Numéro de référence
©
ISO 2018
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
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Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Caractéristiques des essais d'abrasion . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Essai d'usure à la roue abrasive . 2
4.3 Essai au jet abrasif . 2
4.4 Essai d'abrasion par chute de sable . 2
5 Essai d'usure à la roue abrasive . 2
5.1 Principe . 2
5.2 Appareillage. 3
5.2.1 Appareil d'essai d'usure à la roue abrasive. 3
5.2.2 Bande abrasive . 3
5.2.3 Appareil de mesure à courants de Foucault . 3
5.2.4 Balance . 3
5.3 Mode opératoire . 4
5.3.1 Éprouvette normalisée . 4
5.3.2 Éprouvette d'essai . 4
5.3.3 Mode opératoire d'essai . 4
5.4 Expression des résultats . 5
5.4.1 Généralités . 5
5.4.2 Résistance à l’usure . 5
5.4.3 Résistance à l'usure de masse . 6
5.4.4 Indice d'usure . 6
5.4.5 Indice d’usure de masse . 6
6 Essai au jet abrasif . 6
6.1 Principe . 6
6.2 Appareillage. 7
6.2.1 Appareil pour essai au jet abrasif . 7
6.2.2 Abrasif . 7
6.2.3 Appareil de mesure à courants de Foucault . 8
6.2.4 Balance . 8
6.3 Mode opératoire . 8
6.3.1 Éprouvette normalisée . 8
6.3.2 Éprouvette d'essai . 8
6.3.3 Étalonnage de l'appareil . 8
6.3.4 Étalonnage de la buse de projection . 9
6.3.5 Détermination . 9
6.3.6 Utilisation d'une éprouvette de référence . 9
6.4 Expression des résultats . 9
6.4.1 Généralités . 9
6.4.2 Facteur de correction du jet abrasif .10
6.4.3 Résistance spécifique moyenne à l'abrasion .10
6.4.4 Résistance relative spécifique moyenne à l'abrasion .10
7 Essai d'abrasion par chute de sable.11
7.1 Principe .11
7.2 Appareillage.11
7.2.1 Appareillage d'essai d'abrasion par chute de sable .11
7.2.2 Ohmmètre .11
7.2.3 Abrasif .11
7.3 Éprouvette d'essai .12
7.3.1 Échantillonnage .12
7.3.2 Dimensions .12
7.3.3 Traitement avant l'essai .12
7.4 Environnement d'essai .12
7.5 Conditions d'essai.12
7.6 Mode opératoire d'essai .12
7.6.1 Généralités .12
7.6.2 Méthode de la conductivité électrique .12
7.6.3 Méthode du diamètre de point .13
7.7 Expression des résultats .13
7.7.1 Méthode de la conductivité électrique .13
7.7.2 Méthode du diamètre de point .13
8 Rapport d'essai .13
Annex A (normative) Préparation de l'éprouvette normalisée .15
Annex B (informative) Autres formes d'expressions des résultats pour l'essai d'usure
à la roue abrasive .17
Annex C (informative) Étude en profondeur de la résistance à l'abrasion .20
Annex D (informative) Conception de l'appareil d'essai d'usure à la roue abrasive .24
Annex E (informative) Conception de l'appareil pour essai au jet abrasif .26
Annex F (informative) Conception de l'appareil d'essai d'abrasion par chute de sable .29
Bibliographie .31
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 79, Métaux légers et leurs alliages,
sous-comité SC 2, Couches organiques et couches d'oxydation anodique sur l'aluminium.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 8251:2011), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Les principales modifications techniques sont les suivantes:
— l'ajout de la préparation des éprouvettes d'essai;
— pour l'expression des résultats, l'ajout de la perte de masse;
— le transfert d'une partie de l'expression des résultats à l'Annexe B;
— l'ajout d'une éprouvette normalisée formée d'une plaque en PMMA.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
Introduction
La résistance à l'abrasion des couches d'oxyde anodiques est une propriété importante. Étant donné
qu'elle dépend de la composition du métal, de l'épaisseur de la couche ainsi que des conditions
d'anodisation et de colmatage, cette propriété peut renseigner sur la qualité de ladite couche, sa
résistance potentielle à l'érosion ou à l'usure et ses performances en service. Par exemple, les effets
d'une température d'anodisation anormalement élevée, susceptible de provoquer une détérioration
en service par farinage des couches superficielles, peuvent être facilement détectés par un essai de
résistance à l'usure par abrasion.
L'expression «résistance à l’abrasion» est utilisée par convention dans l’industrie; à strictement parler,
il conviendrait de nommer cette propriété «résistance à l’usure», sachant qu’il existe différents types
d'usure, dont l’usure par abrasion et l’usure par érosion.
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NORME INTERNATIONALE ISO 8251:2018(F)
Anodisation de l'aluminium et de ses alliages —
Détermination de la résistance à l'abrasion des couches
d'oxyde anodiques
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les essais suivants:
a) essai d'usure à la roue abrasive, qui détermine la résistance à l'abrasion de couches d'oxyde
anodiques par une roue abrasive sur des éprouvettes plates d'aluminium et de ses alliages;
b) essai au jet abrasif, qui détermine la résistance comparée à l'abrasion de couches d'oxyde anodiques
par un jet de particules abrasives sur des couches d'oxyde anodiques en aluminium ou ses alliages;
c) essai d'abrasion par chute de sable, qui détermine la résistance à l'abrasion de couches d'oxyde
anodiques par chute de sable sur des couches d'oxyde anodiques minces en aluminium ou ses
alliages.
L'application de l'essai d'usure à la roue abrasive et de l'essai au jet abrasif à des couches produites par
anodisation dure est décrite dans l'ISO 10074.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 6344-1, Abrasifs appliqués — Granulométrie — Partie 1: Contrôle de la distribution granulométrique
ISO 7583, Anodisation de l'aluminium et de ses alliages — Termes et définitions
ISO 7823-1, Plastiques — Plaques en poly(méthacrylate de méthyle) — Types, dimensions et
caractéristiques — Partie 1: Plaques coulées
ISO 8486-1, Abrasifs agglomérés — Détermination et désignation de la distribution granulométrique —
Partie 1: Macrograins F4 à F220
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 7583 ainsi que les suivants
s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
éprouvette normalisée
éprouvette produite conformément à des conditions spécifiées
Note 1 à l'article: Les conditions sont spécifiées à l’Annexe A.
4 Caractéristiques des essais d'abrasion
4.1 Généralités
Trois types d'essais d'abrasion relèvent du domaine d’application du présent document: l'essai d'usure à
la roue abrasive (4.2), l'essai au jet abrasif (4.3) et l'essai d'abrasion par chute de sable (4.4).
4.2 Essai d'usure à la roue abrasive
Détermination de la résistance à l'abrasion par déplacement d'une éprouvette d'essai par rapport à un
papier abrasif sous une pression spécifiée. L'essai décrit permet de déterminer la résistance à l'usure ou
l'indice d'usure des couches d'oxyde près de la surface ou sur toute l'épaisseur du revêtement anodique,
ou bien de n'importe quelle zone intermédiaire choisie.
NOTE 1 L’essai d’usure à la roue abrasive détermine la résistance à l’usure par abrasion.
Cet essai est applicable à toutes les couches d'oxyde anodiques d'épaisseur supérieure à 5 μm formées
sur des éprouvettes plates en aluminium ou ses alliages.
Cet essai n'est pas applicable à des éprouvettes concaves ou convexes; celles-ci peuvent être examinées
à l'aide de l'essai au jet abrasif qui donne une valeur moyenne de la résistance à l'abrasion de la couche.
NOTE 2 Des dimensions minimales de 50 mm × 50 mm sont normalement utilisées pour les éprouvettes
d'essai.
4.3 Essai au jet abrasif
Détermination de la résistance comparée à l'abrasion par l'impact de particules abrasives projetées sur
une éprouvette d'essai. La résistance spécifique moyenne à l'abrasion des couches d'oxyde anodiques
peut être déterminée.
NOTE 1 L’essai au jet abrasif détermine la résistance comparée à l’usure par érosion.
Cet essai est applicable à toutes les couches d'oxyde anodiques d'épaisseur supérieure à 5 μm formées
sur de l'aluminium ou ses alliages. Il convient tout particulièrement aux surfaces qui ne sont pas planes.
Si des surfaces d'essai planes convenables sont disponibles, il est préférable de recourir à l'essai d'usure
à la roue abrasive. Les produits courants peuvent être soumis à essai sans découpage préalable si
l'enceinte de l'appareil peut les loger.
NOTE 2 Cet essai convient particulièrement aux éprouvettes d'essai de faibles dimensions car il nécessite une
surface d'essai de seulement 2 mm de diamètre environ par éprouvette.
4.4 Essai d'abrasion par chute de sable
Détermination de la résistance à l'abrasion par l'impact de particules abrasives tombant librement sur
des couches d'oxyde anodiques.
Cet essai convient à des couches d’oxyde anodiques minces, généralement d’épaisseur inférieure à 15 μm.
NOTE L’essai d’abrasion par chute de sable détermine la résistance à l’usure par érosion.
5 Essai d'usure à la roue abrasive
5.1 Principe
Les couches d'oxyde anodiques formées sur une éprouvette d'essai sont usées par abrasion, dans des
conditions déterminées, par un mouvement de va-et-vient contre une bande de papier au carbure de
silicium fixée sur la circonférence d'une roue. Après chaque double course, la roue tourne d'un angle de
faible valeur pour amener une partie non usée de la bande abrasive au contact de la surface d'essai. La
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
diminution d'épaisseur de couche ou de masse ainsi obtenue permet de calculer la résistance à l'usure,
la résistance à l'usure de masse, l'indice d'usure ou l'indice d'usure de masse. Ce résultat est comparé à
celui obtenu sur une éprouvette normalisée ou sur une éprouvette de référence.
Cette méthode de mesure de l'épaisseur de couche nécessite normalement l'utilisation d'un appareil de
mesure à courants de Foucault muni d'un palpeur de diamètre inférieur à 12 mm. Si l'on ne dispose pas
d'un tel appareil, il convient d'utiliser la méthode par perte de masse.
NOTE Une représentation complète des caractéristiques d'usure des couches d'oxyde anodiques peut être
obtenue par abrasion progressive de la surface d'essai jusqu'à mise à nu du métal de base, puis par élaboration
d'une courbe représentant l'épaisseur de couche enlevée par rapport au nombre de doubles courses utilisé. C'est
ce que l'on appelle l'étude en profondeur des couches d'oxyde anodiques (voir l'Annexe C).
Il convient de réaliser l'essai à température ambiante et à une humidité relative inférieure à 65 %.
5.2 Appareillage
5.2.1 Appareil d'essai d'usure à la roue abrasive
L'appareil se compose d'un dispositif de serrage ou d'une plaque de compression permettant de
maintenir l'éprouvette d'essai dans une position horizontale fixe, ainsi que d'une roue de 50 mm de
diamètre, recouverte sur sa circonférence extérieure d'une bande de papier au carbure de silicium de
12 mm de largeur. La force exercée entre la roue et la surface d'essai doit pouvoir varier de zéro à au
moins 4,9 N, avec une exactitude de ± 0,05 N. L'action abrasive est obtenue soit par le mouvement de
va-et-vient de la roue fixe dans un plan horizontal parallèle et en contact avec la surface d'essai, sur
une longueur de 30 mm, soit par le déplacement de l'éprouvette d'essai sur la roue fixe dans les mêmes
conditions. Un appareil type est illustré à la Figure D.1.
Après chaque double course, la roue tourne d'un angle de faible valeur pour amener une partie neuve
de papier au carbure de silicium au contact de la surface de l'éprouvette avant de procéder à la double
course suivante. L'angle de rotation est tel qu'à l'issue de 400 doubles courses, la roue aura effectué un
tour complet. À ce stade, la bande de papier au carbure de silicium doit être changée. La vitesse relative
de déplacement doit être de (40 ± 2) doubles courses par minute. Le nombre de doubles courses peut être
enregistré à l'aide d'un compteur et il est normalement prévu que l'appareil s'arrête automatiquement
dès qu'un nombre prédéfini de doubles courses est atteint (400 doubles courses maximum). La surface
de l'éprouvette d'essai doit rester exempte de poudre ou de débris d'abrasion pendant toute la durée de
l'essai.
5.2.2 Bande abrasive
La bande abrasive est une bande de papier au carbure de silicium P320 (dont la spécification doit être
conforme à l'ISO 6344-1) de 12 mm de largeur. Elle doit être d'une longueur de 158 mm, suffisante pour
couvrir la roue abrasive sans chevauchement. Elle doit être fixée par collage.
NOTE Le papier P320 est de qualité 45 μm (granulométrie 320).
5.2.3 Appareil de mesure à courants de Foucault
Un appareil de mesure à courants de Foucault muni d'un palpeur de diamètre approprié est décrit dans
l'ISO 2360.
5.2.4 Balance
Utiliser une balance de laboratoire permettant une lecture à 0,1 mg près.
5.3 Mode opératoire
5.3.1 Éprouvette normalisée
Préparer l'éprouvette normalisée en aluminium spécifiée à l'Annexe A.
Si les parties intéressées en ont convenu ainsi, une éprouvette normalisée constituée d'une plaque en
poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) conformément à l'ISO 7823-1 peut être utilisée.
NOTE La résistance à l’abrasion de l'éprouvette normalisée en aluminium et celle de l’éprouvette normalisée
en PMMA, toutes les deux spécifiées à l’Annexe A, diffèrent d’un facteur de 5. À des fins de comparaison de la
perte de masse, une éprouvette normalisée en PMMA est utilisée en ajustant le nombre de doubles courses.
5.3.2 Éprouvette d'essai
5.3.2.1 Échantillonnage
L'éprouvette d'essai doit être prélevée sur une surface significative du produit; elle ne doit pas être
prélevée près d'un bord en raison d'un risque de déformation et/ou d'absence d'uniformité.
Lorsqu'il n'est pas possible de soumettre à essai le produit lui-même, une éprouvette d'essai peut être
utilisée. Dans ce cas, toutefois, l'éprouvette d'essai utilisée doit être une éprouvette représentative du
produit. Elle doit être constituée du même matériau et préparée dans les mêmes conditions de finition
que celles qui ont eu cours pour préparer le produit.
L'alliage d'aluminium, les conditions de fabrication (type de matériau et trempe) et l'état de surface
avant traitement doivent être les mêmes que pour le produit.
Le prétraitement, l'anodisation et le colmatage doivent être réalisés dans les mêmes bains et dans les
mêmes conditions que le traitement du produit.
5.3.2.2 Dimensions
Il convient que les dimension normalisées de l'éprouvette d'essai soient de 50 mm × 50 mm.
5.3.2.3 Traitement avant l'essai
L'éprouvette d'essai doit être propre, exempte de saleté, de taches et d'autres matières étrangères. Tout
dépôt ou tache doit être éliminé au moyen d'un chiffon doux propre, ou d'un matériau similaire, qui
est humidifié avec de l'eau ou un solvant organique approprié tel que l'éthanol. Un solvant organique
susceptible de corroder l'éprouvette d'essai ou de générer sur celle-ci un film protecteur ne doit pas
être utilisé.
5.3.3 Mode opératoire d'essai
5.3.3.1 Le mode opératoire d'essai suivant doit être appliqué à l'éprouvette normalisée et/ou à
l'éprouvette d'essai. Les bandes abrasives utilisées pour l'éprouvette d'essai doivent provenir du même
lot que celles qui sont utilisées pour l'éprouvette normalisée. Une éprouvette de référence peut être
utilisée sur accord des parties intéressées (voir l'Annexe B).
5.3.3.2 Sélectionner la surface d'essai de l'éprouvette normalisée et/ou de l'éprouvette d'essai à user.
Mesurer l'épaisseur de la couche d'oxyde anodique de l'éprouvette normalisée et/ou de l'éprouvette
d'essai en au moins trois points de la surface d'essai à l'aide de l'appareil de mesure à courants de
Foucault et calculer la valeur d'épaisseur moyenne (d ). Pour la variation de masse, relever la masse (m )
1 1
de l'éprouvette normalisée et/ou de l'éprouvette d'essai à 0,1 mg près au moyen de la balance.
4 © ISO 2018 – Tous droits réservés
5.3.3.3 Serrer l'éprouvette normalisée et/ou l'éprouvette d'essai en position sur l'appareil. Si
l'éprouvette d'essai n'est pas rigide, la coller fermement sur une tôle métallique rigide plane à l'aide d'un
adhésif avant de procéder à l'essai.
5.3.3.4 Fixer une bande abrasive neuve sur la circonférence de la roue abrasive. Régler la force exercée
entre la roue et la surface d'essai à (3,9 ± 0,1) N.
5.3.3.5 Faire effectuer à l'appareil 400 doubles courses ou un nombre adéquat de doubles courses
correspondant à l'épaisseur de la couche et au type d'alliages d'aluminium.
5.3.3.6 Enlever l'éprouvette normalisée et/ou l'éprouvette d'essai de l'appareil, l'essuyer
soigneusement pour éliminer tous les débris Déterminer la valeur d'épaisseur moyenne (d ) ou relever
la masse (m ). Il est possible qu'une longueur de 3 mm située à une extrémité de la surface d'essai ait
subi une usure excessive due à la rotation continue de la roue à cet endroit; il convient de ne pas tenir
compte de cette zone lors des mesurages d'épaisseur.
Des couches d'oxyde anodiques fraîchement mises à nu peuvent voir leur masse augmenter par
absorption de vapeur d'eau. La détermination doit avoir lieu le plus tôt possible après la fin de l'essai.
5.3.3.7 Effectuer au moins deux autres essais sur la même éprouvette normalisée et/ou éprouvette
d'essai, sur des surfaces d'essai qui ne se chevauchent pas. Suivre le mode opératoire spécifié de 5.3.3.2 à
5.3.3.6.
Déterminer l'épaisseur et/ou la masse moyenne d'au moins trois éprouvettes normalisées et/ou
éprouvettes d'essai, avant abrasion (d et/ou m ) et après abrasion (d et/ou m ).
1 1 2 2
5.4 Expression des résultats
5.4.1 Généralités
Il convient de choisir pour les résultats l'une des formes d'expression indiquées de 5.4.2 à 5.4.5.
Une forme d'expression des résultats différente peut être choisie sur accord entre les parties intéressées
(voir l'Annexe B).
5.4.2 Résistance à l’usure
La résistance à l’usure, R , en doubles courses par micromètre, peut être exprimée à l’aide de
W
l’Équation (1):
N
R = (1)
W
dd−
où
N est le nombre de doubles courses;
d est l'épaisseur moyenne, en micromètres, avant abrasion;
d est l'épaisseur moyenne, en micromètres, après abrasion.
5.4.3 Résistance à l'usure de masse
La résistance à l’usure de masse, R , en doubles courses par milligramme, peut être exprimée à l’aide
MW
de l’Équation (2):
N
R = (2)
MW
mm−
où
N est le nombre de doubles courses;
m est la masse moyenne, en milligrammes, avant abrasion;
m est la masse moyenne, en milligrammes, après abrasion.
5.4.4 Indice d'usure
L'indice d’usure, I , peut être exprimé à l’aide de l’Équation (3):
W
dd−
12tt
I = (3)
W
dd−
12ss
où
d est l'épaisseur moyenne, en micromètres, de l'éprouvette d'essai avant abrasion;
1t
d est l'épaisseur moyenne, en micromètres, de l'éprouvette d'essai après abrasion;
2t
d est l'épaisseur moyenne, en micromètres, de l'éprouvette normalisée avant abrasion;
1s
d est l'épaisseur moyenne, en micromètres, de l'éprouvette normalisée après abrasion.
2s
5.4.5 Indice d’usure de masse
L'indice d’usure de masse, I , peut être exprimé à l’aide de l’Équation (4):
MW
mm−
12tt
I = (4)
MW
mm−
12ss
où
m est la masse moyenne, en milligrammes, de l'éprouvette d'essai avant abrasion;
1t
m est la masse moyenne, en milligrammes, de l'éprouvette d'essai après abrasion;
2t
m est la masse moyenne, en milligrammes, de l'éprouvette normalisée avant abrasion;
1s
m est la masse moyenne, en milligrammes, de l'éprouvette normalisée après abrasion.
2s
6 Essai au jet abrasif
6.1 Principe
Des particules de carbure de silicium sec sont projetées, dans des conditions soigneusement contrôlées,
dans un flux d'air sec ou de gaz inerte dirigé sur une petite partie de la surface soumise à essai. L'essai
se poursuit jusqu'à mise à nu du métal de base, après quoi la résistance à l'abrasion de la couche est
exprimée, soit en fonction du temps écoulé, soit en fonction de la masse de carbure de silicium utilisée.
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés
Le résultat est comparé à celui obtenu sur une éprouvette normalisée ou une éprouvette de référence
en aluminium.
6.2 Appareillage
6.2.1 Appareil pour essai au jet abrasif
NOTE L'appareil pour essai au jet abrasif est illustré aux Figures E.1 et E.2.
6.2.1.1 Buse de projection du jet abrasif, constituée essentiellement de deux tubes coaxiaux en verre
ou en métal fixés de façon rigide. Le tube extérieur est raccordé à une arrivée d'air comprimé ou de gaz
inerte propre et sec, dont le débit peut être régulé avec précision. Les particules abrasives sèches arrivent
dans le tube intérieur, à la sortie duquel elles se mélangent au flux d'air pour former un jet abrasif qui est
dirigé sur l'éprouvette d'essai.
La conception de la buse de projection du jet abrasif n'est soumise à aucune restriction, si ce n'est
qu'elle doit donner des résultats reproductibles lors d'essais successifs et permettre la réalisation de
mesurages cohérents.
NOTE Un certain nombre de modèles satisfaisants de buses de projection a été construit, mais il s'est avéré
difficile dans la pratique d'en fabriquer une série qui donne des résultats identiques ou qui ne soit pas soumise à
une dérive ou à des variations. Les modèles qui ont donné des résultats satisfaisants sont présentés à l'Annexe E.
6.2.1.2 Support d'éprouvette d'essai, comprenant un plan incliné sur lequel l'éprouvette d'essai est
fixée solidement et de façon rigide, de sorte que l'angle entre le plan de la surface d'essai et l'axe du jet
soit compris entre 45° et 55°. Le jet est généralement vertical.
NOTE E.2 décrit un appareil ayant un angle de 55°. Plus l'angle est grand, moins la surface d'essai est
elliptique, plus l'abrasion est rapide et plus le terme de l'essai est net et précis.
6.2.1.3 Alimentation en air ou en gaz inerte, amené au tube extérieur depuis un compresseur ou
une bouteille de gaz, et dont le débit est contrôlé avec précision grâce à une soupape de régulation et à
un manomètre situés près de l'appareil. L'air ou le gaz inerte doit être sec ou avoir une faible humidité
constante.
NOTE 1 Le gaz inerte peut être séché en circulant à travers des tubes contenant du gel de silice. L'air comprimé
passant à travers un réservoir de retenue, dans lequel la vapeur d'eau condensée est recueillie, aura une humidité
relativement constante et satisfaisante.
NOTE 2 La pression est en général de (7,5 ± 0,5) kPa.
6.2.1.4 Trémie, contenant l'abrasif et permettant de le laisser s'écouler à un débit régulier compris
entre (20 ± 1) g/min et (30 ± 1) g/min.
6.2.2 Abrasif
Il convient d'utiliser des particules de carbure de silicium de la qualité recommandée par le fabricant
de l'appareil. Un abrasif d'une granulométrie de 125 μm: F100, conforme à l'ISO 565 et à l'ISO 8486-1,
convient.
L'abrasif doit être exempt d'humidité et doit être séché avant usage; il doit être tamisé grossièrement
(par exemple, à travers un tamis de 180 μm ou 300 μm d'ouverture nominale) afin d'assurer l'absence
de particules ou de fibres de taille importante qui pourraient compromettre le débit de l'abrasif.
L’abrasif séché peut être réutilisé jusqu’à 50 fois; après chaque utilisation, il convient que l'abrasif
soit séché, puis passé à travers un tamis grossier et conservé dans un récipient propre et fermé
hermétiquement.
NOTE L'humidité ambiante a peu d'effet sur le résultat de l'essai, mais elle peut avoir un effet notable si
l'abrasif est réutilisé sans séchage préalable.
Il convient de réaliser l'essai à température ambiante et à une humidité relative inférieure à 65 %.
6.2.3 Appareil de mesure à courants de Foucault
Un appareil de mesure à courants de Foucault muni d'un palpeur de diamètre approprié est décrit dans
l'ISO 2360.
6.2.4 Balance
Utiliser une balance de laboratoire permettant une lecture à 1 g près.
6.3 Mode opératoire
6.3.1 Éprouvette normalisée
Préparer l'éprouvette normalisée en aluminium spécifiée à l'Annexe A.
6.3.2 Éprouvette d'essai
6.3.2.1 Échantillonnage
Voir 5.3.2.1.
6.3.2.2 Dimensions
Il convient que les dimension normalisées de l'éprouvette d'essai soient d'environ 100 mm × 100 mm.
6.3.2.3 Traitement avant l'essai
Voir 5.3.2.3.
6.3.3 Étalonnage de l'appareil
6.3.3.1 Choisir et repérer, sur l'éprouvette normalisée, les surfaces à user. Mesurer avec exactitude, sur
chaque surface d'essai, l'épaisseur de la couche d'oxyde anodique (d) à l'aide d'un appareil de mesure à
courants de Foucault.
6.3.3.2 Fixer l'éprouvette normalisée en position dans l'appareil d'essai, en plaçant la surface d'essai
choisie juste en dessous de l'orifice du jet et à un angle correct par rapport à l'axe de ce dernier.
6.3.3.3 Verser dans la trémie une quantité de carbure de silicium suffisante pour l'essai. Si la résistance
à l'abrasion est à déterminer en fonction de la masse d'abrasif utilisée, peser la trémie et l'abrasif à 1 g
près au moyen de la balance.
6.3.3.4 Régler la pression d'air ou de gaz à la valeur spécifiée (ou choisie); cette valeur doit être
maintenue avec exactitude pendant toute la durée de l'essai ou de la série d'essais.
Il convient d'ajuster la pression d'air ou de gaz de manière à obtenir une vitesse d'abrasion convenable
tant pour l'éprouvette normalisée soumise à essai que pour l'éprouvette d'essai. La pression optimale
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est normalement indiquée par le fabricant de l'appareil, mais elle peut être modifiée pour des couches
très molles, dures ou minces.
6.3.3.5 Démarrer la projection d'abrasif et déclencher simultanément un chronomètre. Pendant toute
la durée de l'essai, vérifier que l'abrasif s'écoule librement.
6.3.3.6 Surveiller l'éprouvette normalisée et, dès qu'un petit point noir apparaît au centre de la surface
usée et s'élargit rapidement pour atteindre environ 2 mm de diamètre, mettre fin à l'essai en arrêtant
simultanément le jet abrasif et le chronomètre. Il est recommandé de déterminer le terme de l'essai à
l'aide d'un multimètre pour mesurer la résistance électrique au niveau de la surface usée sur l'éprouvette
normalisée.
6.3.3.7 Enregistrer la durée de l'essai, en secondes, et si nécessaire peser la trémie et le résidu d'abrasif.
Calculer la masse en grammes. Ces résultats donnent l'abrasion de l'éprouvette normalisée (S ), notée en
s
secondes ou en grammes.
6.3.3.8 Effectuer au moins deux autres essais sur d'autres parties de l'éprouvette normalisée. Suivre le
mode opératoire spécifié de 6.3.3.1 à 6.3.3.7.
6.3.4 Étalonnage de la buse de projection
6.3.4.1 Généralités
Les jets pouvant varier d'un modèle à l'autre et en cours d'essai, il est nécessaire de corriger chaque
série de mesurages par des étalonnages à l'aide d'une éprouvette normalisée du type indiqué en 6.3.3.
Cette opération permet de calculer le facteur de correction du jet abrasif pour la série de mesurages.
6.3.4.2 Variation dans le temps des caractéristiques de la buse de projection ou de l'abrasif
Pour toute série de mesurages, répéter le mode opératoire spécifié en 6.3.3 une ou deux fois par jour
pour permettre d'apporter les corrections requises par les variations dans le temps des caractéristiques
de la buse de projection ou de l'abrasif.
6.3.4.3 Changement de la buse de projection
En cas de changement de la buse de projection, répéter le mode opératoire spécifié en 6.3.3 pour tenir
compte des modifications de caractéristiques de la buse de projection et apporter les corrections
nécessaires.
6.3.5 Détermination
Exécuter le mode opératoire spécifié en 6.3.3 en utilisant l’éprouvette d’essai à la place de l’éprouvette
normalisée.
6.3.6 Utilisation d'une éprouvette de référence
Dans certaines circonstances, par exemple à des fins de contrôle, il est habituel d'effectuer une
comparaison avec une éprouvette de référence; si cela s'avère nécessaire, le mode opératoire spécifié
en 6.3.3 doit être appliqué en utilisant l'éprouvette de référence à la place de l'éprouvette normalisée.
6.4 Expression des résultats
6.4.1 Généralités
Il convient de choisir pour les résultats l'une des formes d'expression indiquées de 6.4.2 à 6.4.4.
6.4.2 Facteur de correction du jet abrasif
Le facteur de correction du jet abrasif, K, peut être exprimé en micromètres par seconde ou en
micromètres par gramme, à l'aide de l'Équation (5):
d
s
K =×10 (5)
S
s
où
d est l'épaisseur de la couche, en micromètres, de l'éprouvette normalisée dans la zone soumise
s
à essai avant abrasion;
S est l'abrasion, en secondes ou en grammes, de l'éprouvette normalisée.
s
Une fois le facteur de correction du jet abrasif déterminé pour une buse de projection utilisée dans un
ensemble de conditions spécifiées, il est indispensable que les mesurages effectués avec cette buse de
projection soient multipliés par ce facteur.
6.4.3 Résistance spécifique moyenne à l'abrasion
La résistance spécifique moyenne à l'abrasion, R, de la couche en tout point d'essai par rapport à la
valeur obtenue sur une éprouvette normalisée
...
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