涂層附著力試驗(yàn)的方法及判定
涂層的附著力包括兩個(gè)方面:有機(jī)涂層與底材金屬表面的附著力(adhesion);有機(jī)涂層本身的內(nèi)聚力(cohesion)
有機(jī)涂層與金屬表面的附著力強(qiáng)度越大越好;涂層本身堅(jiān)韌致密的漆膜兩者共同作用才能更好的阻擋外界腐蝕因子對(duì)金屬的腐蝕,從而達(dá)到對(duì)金屬的良好的保護(hù)。
涂層不能牢固的附著于金屬表面,再完好的涂層也起不到作用(adhesion failure);涂層本身內(nèi)聚力差,漆膜容易開(kāi)裂(checking、cracking)而失去作用。
以上兩者共同決定涂層的附著力,構(gòu)成決定涂層保護(hù)作用的關(guān)鍵因素。
涂層附著力的檢測(cè):現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè):用刀具劃X(ASTM D3359 Method A X-cut tape test)或劃格法(ASTM D3359 Method B Cross-cut tape test)以及拉開(kāi)法(ISO 4624 Pull off test for adhesion);
實(shí)驗(yàn)室檢測(cè):劃圈法(GB 1720)
適用范圍:劃X法用于干膜厚度高于125μm的情況下;劃格法適用于干膜厚度在250μm的情況。
1.劃X法 (X-cut tape test)
測(cè)試程序
使用工具:美工刀、半透明壓敏膠袋:
1涂層表面要求清潔干燥,高溫和高濕會(huì)影響膠帶的附著力;
2用美工刀沿直線穩(wěn)定的切割涂膜至底材,夾角為30°~45°,劃線長(zhǎng)度約40mm,交叉點(diǎn)在劃線的中間,確保劃線至金屬底材;
3把膠帶放在切割線交點(diǎn)處,用手抹平(膠帶的顏色可以幫助判斷與漆膜的接觸密實(shí)程度);
4將膠帶以180°從漆膜表面撕開(kāi),觀察涂層拉開(kāi)后的狀態(tài)
a. 沒(méi)有脫落;
b.4A 沿刀痕有脫落的痕跡;
c.3A 刀痕兩邊都有缺口狀脫落達(dá)1.6mm;
d.2A 刀痕兩邊都有缺口狀脫落達(dá)3.2mm;
e.1A 膠帶下X區(qū)域內(nèi)大片脫落;
f.脫落面積超過(guò)X區(qū)域。
示意圖如下:
其中 —3A為附著力可接受狀態(tài)。
2.劃格法 Cross-Cut tape test
關(guān)于劃格法的標(biāo)準(zhǔn)有:ASTM D 3359 Method B和ISO 2409,國(guó)標(biāo)GB/T 9286-98等效采用于ISO 2409。兩者測(cè)試方法和描述基本相同,只是附著力級(jí)別次序正好相反:ASTM D 3359是5B~0B(由好到壞),ISO12944是0~5 (由好到壞)。
ISO 2409中規(guī)定了不同的漆膜厚度以及底材的軟硬對(duì)應(yīng)的不同的劃格間距:
0~60μm | 1mm間距 | 硬質(zhì)底材 |
0~60μm | 2mm間距 | 軟質(zhì)底材 |
60~120μm | 2mm間距 | 硬質(zhì)或軟質(zhì)底材 |
121~250μm | 3mm間距 | 硬質(zhì)或軟質(zhì)底材 |
測(cè)量程序:
1測(cè)量漆膜厚度以確定適當(dāng)?shù)那懈铋g距;
2以穩(wěn)定的壓力、適當(dāng)?shù)拈g距切割漆膜(刀刀見(jiàn)鐵!),切割成井字格;
3輕掃去表面雜質(zhì),以膠帶中間與劃線格平行放置,用手磨平膠帶;
4以接近60°角撕開(kāi)膠帶,保留膠帶作為參考,檢查切割部位狀態(tài),ISO2409 規(guī)定0級(jí)或1級(jí)為合格。
0級(jí):*光滑,無(wú)任何方格分層;
1級(jí):交叉處有小塊的剝離,影響面積為5%;
2級(jí):交叉點(diǎn)沿邊緣剝落,影響面積為5%~15%;
3級(jí):沿邊緣整條剝落,和/或部分或全部不同的格子,影響面積為15%~35%;
4級(jí):沿邊緣整條剝落,有些格子部分或全部剝落,影響面積為35%~65%;
5級(jí):任何大于4級(jí)的剝落級(jí)別。
ISO 12944中規(guī)定,附著力需達(dá)到1級(jí)才能認(rèn)定為合格,在GB/T 9286-98中前3級(jí)是令人滿意的,要求評(píng)定通過(guò)/不通過(guò)時(shí)也是采用前3級(jí)。
3.拉開(kāi)法 Pull off test for adhesion
拉開(kāi)法是評(píng)價(jià)附著力的*測(cè)試方法,應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)有ISO 4624-02,GB 5210-85,ASTM D 4514.
拉開(kāi)法測(cè)試所使用的儀器有機(jī)械式Elcometer 106和液壓/氣壓驅(qū)動(dòng)Elcometer 108兩種。
Elcometer 106存在由于手工操作的不穩(wěn)定性而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。 附著力拉開(kāi)法測(cè)試中所使用的膠黏劑有兩種:環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑和快干型氰基丙烯酸酯膠黏劑。環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑在室溫下需要24小時(shí)才能進(jìn)行測(cè)試??旄尚颓杌┧狨ツz黏劑在室溫下15分鐘后即能達(dá)到測(cè)試強(qiáng)度,但是建議在2小時(shí)后進(jìn)行測(cè)試。 鋁合金圓柱倒立(dolly)用膠黏劑黏粘合后用透明膠布固定住,以免倒立(dolly)在膠黏劑固化到一定牢固度前偏移位置。
儀器中的切割刀具是用來(lái)切割倒立(dolly)周?chē)耐繉优c膠黏劑,直至底材,以防止周邊涂層或膠黏劑的存在而影響測(cè)試附著力的準(zhǔn)確性。(如果干膜厚度低于150μm時(shí),可以不進(jìn)行切割)
測(cè)量程序:
a. 倒立在使用前先用砂紙砂毛,然后用溶劑擦洗除油;
b. 測(cè)試部位的涂層進(jìn)行清潔、除油處理;
c. 按照比例混合雙組分環(huán)氧膠黏劑,將倒立黏于被測(cè)試涂層部位,確保倒立與涂層接觸面所有部位都有膠黏劑附著;
d. 用膠布將倒立固定資涂層表面,室溫下雙組分環(huán)氧膠黏劑的固化時(shí)間是24h;
e. 用拉力儀套上倒立,進(jìn)行拉拔試驗(yàn),記錄下破壞強(qiáng)度(MPa)和破壞狀態(tài); ISO4624種描述涂層拉拔后的破壞狀態(tài)如下:
A——底材的內(nèi)聚力破壞;
A/B——底材與*道涂層間的附著力破壞;
B——*道涂層的內(nèi)聚力破壞;
B/C——*道涂層與第二道土層建的附著力破壞;
……
N——多道涂層中第n道涂層的內(nèi)聚力破壞;
N/M——多道涂層系統(tǒng)中第n道涂層與第m道涂層系統(tǒng)間的附著力破壞;
-/Y——zui后一道涂層與膠黏劑間的附著力破壞;
Y——膠黏劑的內(nèi)聚力破壞;
Y/Z——膠黏劑與倒立間的附著力破壞。
附著力的強(qiáng)度以N/mm2(MPa)表示,Elcometer 108上面顯示的是Mpa
舉例: 某個(gè)涂層系統(tǒng)的拉開(kāi)應(yīng)力為20MPa,倒立與*道涂層上有30%的涂層內(nèi)聚力破壞,*道涂層與第二道涂層的附著力破壞達(dá)到70%的圓柱面積,其可以表示為:20MPa,30%B,70%B/C
在NORSOK M501標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,為使測(cè)試值的準(zhǔn)確性,不能使用手動(dòng)機(jī)械式,如Elcometer 106的儀器,有機(jī)涂層要求測(cè)量值至少為5MPa,環(huán)氧涂層至少為3MPa
1MPa=142.23p.s.i.
拉開(kāi)法是中破壞性的涂層檢驗(yàn)方法,為了不損壞涂層系統(tǒng),在進(jìn)行附著力拉開(kāi)法試驗(yàn)時(shí),也可以規(guī)定某一拉開(kāi)強(qiáng)度為基本要求,只要達(dá)到這一強(qiáng)度即可停止試驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行,以免涂層上產(chǎn)生新的脆弱點(diǎn),如果涂層被拉開(kāi),則說(shuō)明不符合要求。
4.畫(huà)圈法
主要用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)試板上涂層的附著力的測(cè)定
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