涂層附著力的4種測定方法，你想不想學(xué)
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發(fā)布日期：2021-05-26
今天小編給大家分享的是關(guān)于涂層附著力的4種測定方法的文章，一起來的看看吧。
附著力是指涂層與被涂物表面之間或涂層與涂層之間相互結(jié)合的能力。良好的附著力對被涂產(chǎn)品的防護(hù)效果是至關(guān)重要的，一種涂料產(chǎn)品的其他性能無論多么優(yōu)異，但如果與被涂物表面的結(jié)合力太差，或者是因施工不當(dāng)而造成涂層在產(chǎn)品的運輸或使用過程中過早脫落，也就談不上有什么防護(hù)效果了。
涂層附著力的好壞取決于兩個關(guān)鍵因素：一是涂層與被涂物表面的結(jié)合力，二是涂裝施工質(zhì)量尤其是表面處理的質(zhì)量。
此外，不同的基材對涂層附著力的影響也甚為明顯，一般來說，涂層在鋼鐵上的附著力要優(yōu)于鋁合金、不銹鋼及鍍鋅工件上的附著力，故后者在進(jìn)行涂裝體系的設(shè)計時，要特別注重底漆的選擇。
涂層與被涂物面間的結(jié)合可分為三種類型：化學(xué)結(jié)合、機械結(jié)合和極性結(jié)合。其結(jié)合通常是某兩種或三種結(jié)合方式同時發(fā)揮作用使涂層粘附在物體表面。化學(xué)結(jié)合發(fā)生在涂層與金屬表面，即涂料中的某些成分與金屬表面發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。典型的例子是磷化底漆和鉻酸鹽底漆與金屬表面的結(jié)合，前者兼具磷化處理和金屬鈍化的雙重作用，后者亦依賴鉻酸鹽中離解出的CrO4- 對金屬進(jìn)行陽極鈍化，特別是用于非鐵（有色）金屬表面，對于提高涂層附著力有著明顯效果。機械結(jié)合效果與基體表面粗糙度有關(guān)，粗糙的表面將導(dǎo)致涂料與被涂物體的接觸面積增加，從而增強附著力。極性結(jié)合是由于涂膜中聚合物的極性基團(tuán)（如羥基或羧基）與被涂物表面的極性基相互結(jié)合所致，但只有在兩個極性基團(tuán)的引力范圍之內(nèi)才會發(fā)生。不同的涂料之所以有不同的附著力，其主要原因就在于涂料中能與被涂物表面極性基作用的極性基團(tuán)的多少及極性強弱的不同。
表面處理的目的是盡可能的消除涂層與被涂物體表面結(jié)合的障礙，排除影響化學(xué)結(jié)合及極性結(jié)合的因素如油、銹、氧化皮及其他雜質(zhì)等，使得涂層能與被涂物表面直接接觸。此外，提供較為粗糙的表面，加強涂層與被涂物表面的機械結(jié)合力。因此，表面處理的質(zhì)量與涂層附著力息息相關(guān)。
常用的測試涂層附著力的方法有劃圈法、劃格法、膠帶法、拉開法等。
( l ）劃圈法
利用唱針做針頭，將樣板涂層朝上，固定于儀器的試驗平臺上，使唱針的尖端接觸到涂層，用手將搖柄順時針勻速轉(zhuǎn)動，通過傳動機構(gòu)，針尖就在涂層上勻速地畫上一定直徑的圈。如劃痕未露底板，則酌加祛碼，直至劃痕露出底板為止。所畫出的圈依次重疊，得出類似圓滾線的圖形，然后，取出樣板，用漆刷除去劃痕上的漆屑，用四倍放大鏡檢查并評級。
如某一部位的格子有70 ％以上完好，則應(yīng)視該部位是完好的，否則應(yīng)定為損壞。例如，部位1 涂層完好，則附著力最佳，定為1 級；部位1 涂層損壞而部位2 完好，附著力次之，定為二級。依次類推，七級的附著力最差，涂層幾乎全部脫落。其結(jié)果以至少有兩塊樣板的級別一致為準(zhǔn)。
目前已有一種電動式附著力測定儀問世，系在手搖式測定儀上加一個電動機來帶動傳動機構(gòu)，避免了手搖式易用力不勻及轉(zhuǎn)速不勻的弊病，減少了操作誤差。但無論是手搖式還是電動式，其唱針的回轉(zhuǎn)半徑應(yīng)為5.25 mm，且唱針磨損后應(yīng)隨時予以更換，否則將影響測試結(jié)果。
( 2 ）劃格法
系使用切割工具采取手工或機械的切割方式，將涂層按格陣圖形切割，其割傷應(yīng)貫穿涂層直至基體表面，然后評價涂層的損傷情況 。
切割時，先在試片涂層上切割6 道或11 道相互平行的、間距相等（可為lmm或2mm) 的切痕，然后再垂直切割與前者切割道數(shù)及間距相同的切痕，其切割線的道數(shù)及間距應(yīng)根據(jù)涂層性質(zhì)及與有關(guān)方面協(xié)商而定。采用手工切割時，用力要均勻，速度要平穩(wěn)無顫動。機械切割時，應(yīng)在刀具上部加適當(dāng)重量的祛碼，以便使刃口在切割中正好能穿透涂層而觸及底材。
( 3 ）膠帶法
即在有切口的涂層上粘貼膠帶，通過觀察剝下膠帶后涂層的附著狀態(tài)來評價其附著力。
膠帶法測定涂層附著力根據(jù)其切口形式的不同通常分為兩種：正交切口和“X”切口。正交切口和前述的劃格法圖形一樣，即在試樣上劃出貫穿涂層到達(dá)基體的25 或100 個方格，然后在其上粘貼寬18mm或24mm，粘附力每10mm大于2.94N 的透明膠帶，粘貼長度約50mm ，用橡皮擦使膠帶完全貼附在涂層上，1 -2min 后，手持膠帶的一端與涂面垂直，迅速地（不要猛然一拉）將膠帶撕下。
將制備好的試柱或試樣放入拉力機的上下夾具，并調(diào)至對中，使其橫截面能均勻地受到張力，夾具以10mm/ min 的拉伸速度進(jìn)行拉開試驗，直至破壞。記下試樣拉開的負(fù)荷值，并觀察斷面的破壞形式。破壞形式可以分為以下幾種：
l ）附著破壞 涂層與底材、復(fù)合涂層界面間的破壞，以A 表示。
2 ）內(nèi)聚破壞 涂層自身破壞，以B 表示。
3 ）膠粘劑自身破壞或面漆部分拉破 這表明涂層與底材的附著力或涂層間的界面附著力均大于所得數(shù)值，以C 表示。
4 ）粘接失敗 膠粘劑與未涂漆的試柱脫開，或與被測涂層的面漆完全脫開，以D 表示。
破壞形式為A 、B 或C 時，其測量結(jié)果是符合附著力試驗要求的。如出現(xiàn)兩種或兩種以上的破壞形式，則應(yīng)注明破壞面積的百分?jǐn)?shù)，大于70 ％為有效。出現(xiàn)D 時，應(yīng)對膠粘劑的選用、工藝和質(zhì)量進(jìn)行檢驗或更換。出現(xiàn)C ，則表明膠粘劑的強度不能滿足要求，可更換膠粘強度更高的材料，以便定量測出涂層附著力。
涂層附著力按下式計算: F = G/S 式中F ― 涂層的附著力（N /cm2）; G ― 試樣被拉開破壞時的負(fù)荷值（N ) ; S ― 試柱的橫截面積（cm2）。
試驗結(jié)果以附著力與破壞形式來表示
（如75 kg/ cm2）· S = ( 75ON /cm2）· S
此外，還可采用劃痕法測試涂層附著力。其主要原理是：將刮具（可為磨圓的唱針或環(huán)）放在涂漆試板上，逐漸增大刮具上的負(fù)荷，直至涂層從底材表面上脫落，以負(fù)荷的大小來確定涂層的附著力
附著力是指涂層與被涂物表面之間或涂層與涂層之間相互結(jié)合的能力。良好的附著力對被涂產(chǎn)品的防護(hù)效果是至關(guān)重要的，一種涂料產(chǎn)品的其他性能無論多么優(yōu)異，但如果與被涂物表面的結(jié)合力太差，或者是因施工不當(dāng)而造成涂層在產(chǎn)品的運輸或使用過程中過早脫落，也就談不上有什么防護(hù)效果了。
涂層附著力的好壞取決于兩個關(guān)鍵因素：一是涂層與被涂物表面的結(jié)合力，二是涂裝施工質(zhì)量尤其是表面處理的質(zhì)量。
此外，不同的基材對涂層附著力的影響也甚為明顯，一般來說，涂層在鋼鐵上的附著力要優(yōu)于鋁合金、不銹鋼及鍍鋅工件上的附著力，故后者在進(jìn)行涂裝體系的設(shè)計時，要特別注重底漆的選擇。
涂層與被涂物面間的結(jié)合可分為三種類型：化學(xué)結(jié)合、機械結(jié)合和極性結(jié)合。其結(jié)合通常是某兩種或三種結(jié)合方式同時發(fā)揮作用使涂層粘附在物體表面。化學(xué)結(jié)合發(fā)生在涂層與金屬表面，即涂料中的某些成分與金屬表面發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。典型的例子是磷化底漆和鉻酸鹽底漆與金屬表面的結(jié)合，前者兼具磷化處理和金屬鈍化的雙重作用，后者亦依賴鉻酸鹽中離解出的CrO4- 對金屬進(jìn)行陽極鈍化，特別是用于非鐵（有色）金屬表面，對于提高涂層附著力有著明顯效果。機械結(jié)合效果與基體表面粗糙度有關(guān)，粗糙的表面將導(dǎo)致涂料與被涂物體的接觸面積增加，從而增強附著力。極性結(jié)合是由于涂膜中聚合物的極性基團(tuán)（如羥基或羧基）與被涂物表面的極性基相互結(jié)合所致，但只有在兩個極性基團(tuán)的引力范圍之內(nèi)才會發(fā)生。不同的涂料之所以有不同的附著力，其主要原因就在于涂料中能與被涂物表面極性基作用的極性基團(tuán)的多少及極性強弱的不同。
表面處理的目的是盡可能的消除涂層與被涂物體表面結(jié)合的障礙，排除影響化學(xué)結(jié)合及極性結(jié)合的因素如油、銹、氧化皮及其他雜質(zhì)等，使得涂層能與被涂物表面直接接觸。此外，提供較為粗糙的表面，加強涂層與被涂物表面的機械結(jié)合力。因此，表面處理的質(zhì)量與涂層附著力息息相關(guān)。
常用的測試涂層附著力的方法有劃圈法、劃格法、膠帶法、拉開法等。
利用唱針做針頭，將樣板涂層朝上，固定于儀器的試驗平臺上，使唱針的尖端接觸到涂層，用手將搖柄順時針勻速轉(zhuǎn)動，通過傳動機構(gòu)，針尖就在涂層上勻速地畫上一定直徑的圈。如劃痕未露底板，則酌加祛碼，直至劃痕露出底板為止。所畫出的圈依次重疊，得出類似圓滾線的圖形，然后，取出樣板，用漆刷除去劃痕上的漆屑，用四倍放大鏡檢查并評級。
如某一部位的格子有70 ％以上完好，則應(yīng)視該部位是完好的，否則應(yīng)定為損壞。例如，部位1 涂層完好，則附著力最佳，定為1 級；部位1 涂層損壞而部位2 完好，附著力次之，定為二級。依次類推，七級的附著力最差，涂層幾乎全部脫落。其結(jié)果以至少有兩塊樣板的級別一致為準(zhǔn)。
目前已有一種電動式附著力測定儀問世，系在手搖式測定儀上加一個電動機來帶動傳動機構(gòu)，避免了手搖式易用力不勻及轉(zhuǎn)速不勻的弊病，減少了操作誤差。但無論是手搖式還是電動式，其唱針的回轉(zhuǎn)半徑應(yīng)為5.25 mm，且唱針磨損后應(yīng)隨時予以更換，否則將影響測試結(jié)果。
( 2 ）劃格法
系使用切割工具采取手工或機械的切割方式，將涂層按格陣圖形切割，其割傷應(yīng)貫穿涂層直至基體表面，然后評價涂層的損傷情況 。
切割時，先在試片涂層上切割6 道或11 道相互平行的、間距相等（可為lmm或2mm) 的切痕，然后再垂直切割與前者切割道數(shù)及間距相同的切痕，其切割線的道數(shù)及間距應(yīng)根據(jù)涂層性質(zhì)及與有關(guān)方面協(xié)商而定。采用手工切割時，用力要均勻，速度要平穩(wěn)無顫動。機械切割時，應(yīng)在刀具上部加適當(dāng)重量的祛碼，以便使刃口在切割中正好能穿透涂層而觸及底材。
( 3 ）膠帶法
即在有切口的涂層上粘貼膠帶，通過觀察剝下膠帶后涂層的附著狀態(tài)來評價其附著力。
膠帶法測定涂層附著力根據(jù)其切口形式的不同通常分為兩種：正交切口和“X”切口。正交切口和前述的劃格法圖形一樣，即在試樣上劃出貫穿涂層到達(dá)基體的25 或100 個方格，然后在其上粘貼寬18mm或24mm，粘附力每10mm大于2.94N 的透明膠帶，粘貼長度約50mm ，用橡皮擦使膠帶完全貼附在涂層上，1 -2min 后，手持膠帶的一端與涂面垂直，迅速地（不要猛然一拉）將膠帶撕下。
將制備好的試柱或試樣放入拉力機的上下夾具，并調(diào)至對中，使其橫截面能均勻地受到張力，夾具以10mm/ min 的拉伸速度進(jìn)行拉開試驗，直至破壞。記下試樣拉開的負(fù)荷值，并觀察斷面的破壞形式。破壞形式可以分為以下幾種：
l ）附著破壞 涂層與底材、復(fù)合涂層界面間的破壞，以A 表示。
2 ）內(nèi)聚破壞 涂層自身破壞，以B 表示。
3 ）膠粘劑自身破壞或面漆部分拉破 這表明涂層與底材的附著力或涂層間的界面附著力均大于所得數(shù)值，以C 表示。
4 ）粘接失敗 膠粘劑與未涂漆的試柱脫開，或與被測涂層的面漆完全脫開，以D 表示。
破壞形式為A 、B 或C 時，其測量結(jié)果是符合附著力試驗要求的。如出現(xiàn)兩種或兩種以上的破壞形式，則應(yīng)注明破壞面積的百分?jǐn)?shù)，大于70 ％為有效。出現(xiàn)D 時，應(yīng)對膠粘劑的選用、工藝和質(zhì)量進(jìn)行檢驗或更換。出現(xiàn)C ，則表明膠粘劑的強度不能滿足要求，可更換膠粘強度更高的材料，以便定量測出涂層附著力。
涂層附著力按下式計算: F = G/S 式中F ― 涂層的附著力（N /cm2）; G ― 試樣被拉開破壞時的負(fù)荷值（N ) ; S ― 試柱的橫截面積（cm2）。
試驗結(jié)果以附著力與破壞形式來表示
（如75 kg/ cm2）· S = ( 75ON /cm2）· S
此外，還可采用劃痕法測試涂層附著力。其主要原理是：將刮具（可為磨圓的唱針或環(huán)）放在涂漆試板上，逐漸增大刮具上的負(fù)荷，直至涂層從底材表面上脫落，以負(fù)荷的大小來確定涂層的附著力
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