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涂层附着力试验不同方法标准的比较,在考察涂层与基材之间的黏附性时,附着力试验是比较常用的方法,中国机械网,okmao.com
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涂层附着力试验不同方法标准的比较,在考察涂层与基材之间的黏附性时,附着力试验是比较常用的方法
2019年07月10日    阅读量:161    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿


0 引言

在考察涂层黏附性时,附着力试验因其操作简单、结果直观从而在实际应用中较为普及。据文献报道,常用的漆膜附着力试验方法包括拉开法、划格法、划叉法、划圈法等,在汽车行业中,应用比较普及的是划格法和划叉法。


不同主机厂在参考主流标准ISO 2409—2013《色漆和清漆 划格试验》和/ 或ASTM D 3359—2009《胶带法测试附着力的标准方法》的同时,针对各公司的实际情况,制定了本地化的附着力试验测试标准中国机械网okmao.com。检测机构在实际检测过程中,需要明确这种差异,以提供更准确的检测结果。

 

1 划格法和划叉法

用划格法确定涂层附着力最早来源于ISO 2409,该标准由国际标准化组织技术委员会ISO/TC35 色漆与清漆子委员会SC9 所制定,最早的版本可追溯到ISO 2409—1972,现行的ISO 2409—2013 是第4 版。


ISO 2409 在考察涂层附着力时,推荐了十字划格法(见图1a),这也是目前汽车主机厂使用最多的附着力测试法。ASTM D 3359—2009《胶带法测试涂层附着力的标准试验方法》中除了十字划格法外,针对涂膜厚度>125 μm 的情况,推荐使用“X”型划叉法(见图1b),这个理念在通用的GMW14829—2012《漆膜的胶带粘性测试》标准中也被采用。

十字划格法和划叉法示意图

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2 附着力试验方法的相似性和区别

2.1 划格法

ISO 2409 作为接受度最高的附着力试验方法,其等价标准或参考其内容的标准很多,包括GB/T9286—1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》、AA—0180—2010《交叉测试》、D 25 1075—1997《油漆涂层划格附着力试验》等。


ISO 2409—2013 进行的是十字划格试验,划格工具有单刀刃和多刀刃两种。根据涂层实际厚度,确定划格间距。然后在相互垂直的两个方向分别划6 条等距平行线,构成网格。金属/ 塑料基材与木材/ 灰泥基材,其划格间距在0~60 μm 不等。划线时应划破涂层至基材,但对基材的穿透深度越浅越好。


ISO 2409—2013、ASTM D 3359—2009、GMW14829—2012 等标准对于不同膜厚范围对应的划格间距要求不同,此外,ASTM D 3359—2009 在0~50 μm内,对每个方向划线数的要求是11 条,划格后一般先要用软刷刷掉掉落的涂层,然后用规定的胶带粘贴到划线处,压实,保留一定时间后拉拔去除松脱的涂层。虽然不同标准在划格间距的定义上略有不同,但是对试验结果的评级标准基本是一样的,见表1。

附着力试验不同标准参数一览表

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注:本标准附录A 提供了3 种清除松脱涂层的方法:1)用软毛刷刷掉;2)用压敏胶带粘贴后拉拔去除;3)用压缩空气或氮气吹扫。


2.2 划叉法

ASTM D 3359—2009 中提出了划叉法,在样板上划两条交叉的40 mm 直线,两条直线的夹角为30°~45°,通过检查切割处是否有金属基材的反光从而确定是否已划破涂层,之后用专用的Permacel 胶带贴到划线区域,粘贴后保持(90±30)s,然后以180° 方向快速撕拉胶带,之后评价划线区域涂层的保留情况。


与ASTM D 3359—2009 不同,GMW 14829—2012(通用)的方法B(划叉法)要求划线长度是75 mm,在评价方法上,两种方法亦有显著区别。前者侧重于目测评价,评级方法见表2,而后者则通过具体计算出1 500 mm2(20 mm×75 mm)划格区域内涂层的保留面积来进行评级。

划叉法评级标准(ASTM D 3359—2009)

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图2 显示的是划线处的几种剥落形态,A 表示沿着刀痕均匀掉漆;B 表示在刀痕的交叉处掉漆;C 表示与刀痕不接触的小片掉漆;D 表示与刀痕接触的小片掉漆。

涂层的剥落形态(GMW 14829—2012)

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2.3 其他划法

FLTM BI 106—01—2010(福特)中一共包含了A、B、C、D、E 5 种附着力试验方法。除方法B 使用的工具是划线器,其余4 种方法均使用优质小刀。方法B推荐使用的划线器#90C、#C88、Eclipse Model 225 划线笔,分别来自Aircraft Specialties Inc.、G.T.S. Co. 和James Neill Sheffield Ltd.。操作时,分别在互相垂直的两个方向划9 根平行线,间距为3mm,并单向划15根对角线,然后再贴胶带,剥离后考察划格处涂层的保留情况(图3)。

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网格+斜对角线的划格法(FLTM BI 106—01—2010方法B)

方法A、C、D、E 使用的工具均为优质小刀,刀刃长度为65~75 mm,宽度为10 mm。

方法A 是单根划线法,将刀背正对检测员,刀刃与测试板成30° 角,朝着检测员的方向,持刀施加足够压力划一条50 mm 长的直线,之后考察划线处是否有剥落,见图4。

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单根划线(方法A)示意图

方法C 是以90° 方向持刀划两条平行的50 mm 直线,间距为2 mm,之后在划线上粘贴胶带,90 s 后以180° 方向快速撕掉胶带,考察是否有涂层剥落、掉屑或普遍的较差附着情况出现(图5)。

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双划线(方法C)示意图

方法D 也是划格法,不同之处是划出的格子是菱形的,见图6,该方法可避免在划小格子时,在划线之间出现胶带的架桥现象。

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菱形网格(方法D)示意图

在划格或划叉法考察不同涂层附着力差别不明显,而厂家又需要比较几种涂料附着力优劣作为采购或供货依据时,上述FLTM BI 106—01—2010(福特)中的几种方法也许在实际应用中可作为补充方法起到一定的甄别作用。


常规附着力测试设定的考察对象都是平板,而方法E(图7)适用于分型线、转弯、边缘处,例如仪表板(Fascia)。该方法是在分型线上或在尽量靠近分型线的位置划一条平行于分型线的直线,长度至少为25 mm(在此简称Line 1),然后分别往A 面(主面)和B 面(辅面,例如连接的标签区域)划Line 1 的平行线,间距约为2 mm。然后在垂直于分型线/ 转弯/ 边缘的方向划线,间距依旧是2 mm 左右,使其构成网格。


随后将3M898 胶带垂直于分型线/ 转弯/ 边缘,沿着测试件轮廓贴到试验区域,用手指用力按压使其贴紧,90 s 后以180° 方向从A 面到B 面快速撕掉胶带,撕拉方向要垂直于分型线,之后考察是否有涂层剥落、掉屑或较差附着情况出现。

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往两个平面的双向划线法示意图

方法E 适用于非单一平面测试件附着力的判定,其实反映的是实际车体零部件的构造诉求,或许反映了附着力试验更满足实际需要的发展方向。

 

3 附着力试验与环境试验的结合

除了常规接收状态下的附着力试验外,很多情况下,附着力试验是在环境试验后进行的,这些环境试验包括浸水试验、高湿处理、温湿度循环、盐雾试验、光照、耐候等,一般在环境试验后涂层的附着力会有不同程度的下降,在此就不对其进行详述了。


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