涂層附著力的現(xiàn)場檢測

1、涂層附著力的現(xiàn)場檢測摘要：介紹了防腐蝕涂料涂層附著力的機(jī)理，并對附著力檢測的標(biāo)準(zhǔn)劃格法、劃X法以及拉開法的測試方法和程序，作了詳細(xì)說明。1.涂層附著力涂裝工程中，對于防腐蝕涂料的涂層附著力檢測是涂層保護(hù)性能相當(dāng)重要的指標(biāo)，越 來越被業(yè)主和監(jiān)理所重視。除了在試驗(yàn)室內(nèi)的檢測外，防腐蝕涂料的選用過程中，對涂料 產(chǎn)品進(jìn)行的樣板附著力測試，以及施工過程中現(xiàn)場附著力的檢測，也越來越普遍。有機(jī)涂層與金屆基底間的附著力，與涂層對金屆的保護(hù)有著密切的關(guān)系，它主要是由 附著力與有機(jī)涂層下金屆的腐蝕過程所決定的。有機(jī)涂層下金屆的腐蝕主要是由相界面的 電化學(xué)腐蝕引起的，附著力的好壞對電化學(xué)腐蝕有明顯的影響。良好的附著

2、力能有效地阻 擋外界電解質(zhì)溶液對基體的滲透，推遲界面腐蝕電池的形成；牢固的界面附著力可以極大 地阻止腐蝕產(chǎn)物一一金屆陽離子經(jīng)相問側(cè)面向陰極區(qū)域的擴(kuò)散，這些陽離子擴(kuò)散是為了平 衡陰極反應(yīng)所生成的帶負(fù)電荷的氫氧根離子，這雖然是一個(gè)相當(dāng)緩慢的過程，但是一旦附 著力降低，陽離子從相問側(cè)面向陰極擴(kuò)散的擴(kuò)散則容易得多。有機(jī)涂層的附著力，應(yīng)該包括兩個(gè)方面，首先是有機(jī)涂層與基底金屆表面的黏附力(adhesion )，其次是有機(jī)涂層本身的凝聚力(Cohesion)。這兩者對于涂層的防護(hù)作用來 說缺一不可。有機(jī)涂層在金屆基底表面的附著力強(qiáng)度越大越好；涂層本身堅(jiān)韌致密的漆膜，才能起到良好的阻擋外界腐蝕因子的作用。涂

3、層的不能牢固地黏附于基底表面，再完好的 涂層也起不到作用；涂層本身凝聚力差，漆膜容易開裂而失去保護(hù)作用。這兩個(gè)方面缺一 不可，附著力不好，再完好的涂層也起不到作用；而涂層本身凝聚力差，則漆膜容易龜裂。 這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。有關(guān)涂層附著力的研究有相當(dāng)多的理論學(xué)說，影響涂層附著力有基本因素主要有兩 個(gè)，涂料對底材的濕潤性和底材的粗糙度。涂層對金屆底材的濕潤性越強(qiáng)，附著力越好； 一定的表面粗糙度對涂層起到了咬合錨固(Anchor Pattern)的作用。檢測涂層與底材之間的附著力有多種方法，很多機(jī)構(gòu)制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也制備 了很多的儀器工具來進(jìn)行附著力的檢

4、測。適用于現(xiàn)場檢測附著力的方法主要有兩大類，用刀具劃X或劃格法，以及拉開法。這兩種方法除了可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用外，更適合于在施工現(xiàn)場中應(yīng)用。主要的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)如表1涂層附著力的檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)劃X法ASTM D3359 Method A X-cut tape test(方法A劃X法膠帶測試)劃格法ASTM D3359 Method B Cross-cut tape testISO 2409 Cross-cut test（劃格法測試）(方法B劃格法膠帶測試)拉開法ISO 4624 Pull off test for adhesionASTM D4514（附著力拉開）(附著力拉開法測試)2.戈U X法美國

5、材料試驗(yàn)協(xié)會制訂的ASTMD335A 02是目前最新版的有關(guān)劃X法的標(biāo)準(zhǔn)。它適用 丁干膜厚度高丁125微米的情況，對最高漆膜厚度沒有作出限制.而相對應(yīng)的劃格法通常 適用丁250微米以下的干膜厚度。測試所要有的工具比較簡單，鋒利的刀片，比如美工刀、解剖刀；25mm( 1in.)的半透明壓敏膠帶；鉛筆一頭的橡皮擦以及照明燈源，比如手電等。測試程序如下：(1)涂層表面要活潔干燥，高溫和高濕會影響膠帶的附著力(2)浸泡過的樣板要用溶劑活洗，但不能損害涂層，然后讓其干燥(3)用刀具沿直線穩(wěn)定地切割漆膜至底材， 火角為3045。，劃線長40mm(1.5in.),交義點(diǎn)在線長的中間(4)用燈光照明查看鋼質(zhì)基

6、底的反射，確定劃痕到底材沒有；如果沒有，則在另一 位置重線切割(5)除去壓敏膠帶上面的兩圈，然后以穩(wěn)定的速率拉開膠帶，割下75mm(3in.)長 的膠帶(6)把膠帶中間處放在切割處的交義點(diǎn)上，用手指抹平，再用橡皮擦摩平膠帶，透 明膠帶的顏色可以幫助我們看出與漆膜接觸的狀態(tài)密實(shí)程度。(7)在9030s內(nèi)，以180。從漆膜表面撕開膠帶，觀察涂層拉開后的狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)中 定義了五種狀態(tài)供參考(如圖1),其中5A-3A為附著力可接受狀態(tài)。5A:沒有脫落或脫皮4A:沿刀痕有脫皮或脫落的痕跡3A:刀痕兩邊都有缺口狀脫落達(dá)1.6mm2A:刀痕兩邊都有缺口狀脫落達(dá)3.2mm1A:膠帶下X區(qū)域內(nèi)大部分脫落3.劃格法

7、附著力的劃格法測試標(biāo)準(zhǔn)主要有ASTM D3359 Method B ISO 2409和GB。兩者的測 試方法和描述基本相同，只是對丁附著力級別的說明次序剛好相反。ASTM D335說5B0B為由好到壞，而ISO 2409是05為由好到壞。這里主要介紹ISO 2409的測試方法。ISO 2409劃格法測試中使用的刀具有多刃和單刃兩種，由丁多刃刀具對120微米的干膜厚度或較硬的涂層不容易平穩(wěn)地切割漆膜，因此推薦使用單刃刀具。為了避免人為誤差，發(fā)展有電動劃格法附著力測試儀， 可以自動劃格， 刀具壓力可以預(yù)先調(diào)校。 有些儀器公司， 如德國Erichzen儀器公司生產(chǎn)的430型，可以進(jìn)行單行、多行、星形

8、及楔形等多種規(guī)格 的試驗(yàn)。使用單刃刀具，還需要具有不同問距的儀器。透明壓敏膠帶以及x 2或x3的放大鏡也是不可缺少的試驗(yàn)用材料。不同的漆膜決定了不同的劃格間距，底材的軟硬程度也對其有影響(如表2)。表2不同漆膜厚度與底材相對應(yīng)的劃格間距0 - 60微米1 mm間距硬質(zhì)底材0 - 60微米2 mm間距軟質(zhì)底材60 - 120微米2 mm間距硬質(zhì)或軟質(zhì)的底材121 - 250微米3 mm間距硬質(zhì)或軟質(zhì)的底材測試程序如下：(1)測量漆膜，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，勻速地切割漆膜，刀刀見鐵(直透底材表面)(3)重復(fù)以上操作，以90角再次平行等數(shù)切割漆膜，形成井字格(4)用軟刷

9、輕掃表面。以穩(wěn)定狀態(tài)卷開膠帶，切下75mm勺長度（5）從膠帶中間與劃線呈平行放在格子上，至少留有20mm長度在格子外以用手抓 著，用手指摩平膠帶（6）抓著膠帶一頭，在0.5 1.0s內(nèi)，以接近600角撕開膠帶。保留膠帶作為參考， 檢查切割部位的狀態(tài)，見圖2和圖3。ISO 12944- 6中規(guī)定，達(dá)到0級或1級 為合格。(7)圖2 ISO 2409劃格法的附著力級別在ISO 12944中規(guī)定，附著力須達(dá)到1級才能認(rèn)定為合格；在GB中，附著力達(dá)到12級時(shí)認(rèn)定為合格。很多重大項(xiàng)目的防腐蝕涂裝規(guī)格書中，規(guī)定測試樣板的涂層附著力必須 達(dá)到1級。4.拉開法拉開法是評價(jià)附著力的最佳測試方法，ISO 4624

10、: 2002為附著力拉開法的目前最新版應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，相類似的測試標(biāo)準(zhǔn)還有ASTM D4514拉開法測試儀器有機(jī)械式和液壓/氣壓驅(qū)動兩種類型。典型的測試儀器有Elcometer106型（機(jī)械式）和Elcometer 108型（液壓型）以及PAT M01 （液壓型）。挪威國家技術(shù)局分另U在1992年，1994年和1995年進(jìn)行了三個(gè)項(xiàng)目的測試工作，針對不同的涂料類型、黏結(jié)劑類型、測試儀器以及圓柱規(guī)格和圓柱周邊是否切割等因素，研究判斷附著力測試結(jié)果差異的成因。1994年研究結(jié)果直接導(dǎo)致了在挪威石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NORSOKM501規(guī)定不再使用類似丁Elcomete 106的手動機(jī)械拉開法測試儀，因?yàn)樗啥∈止?/p>

11、操作 的不穩(wěn)定性而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。使用的膠黏劑有兩種，環(huán)氧樹脂和快干型袱基丙烯酸酯膠黏劑。環(huán)氧膠黏劑在室溫下要24小時(shí)后才能進(jìn)行測試，而快干型袱基丙烯酸酯膠黏劑室溫下15分鐘后即能達(dá)到測試強(qiáng)度，建議在2小時(shí)后進(jìn)行測試。透明膠帶的作用主要是用來固定剛黏上的鋁合金圓柱，以免膠黏劑沒有固化到一定牢 度而使圓柱偏離原來的黏著位置。切割刀具用來切割鋁合金圓柱周邊的涂層與膠黏劑，直至底材，這樣可以避免周邊涂層影響附著力的準(zhǔn)確性。如果干膜厚度低丁150微米時(shí)，可以不進(jìn)行切割處理。拉力拉力圖3附著力拉開法測試的結(jié)構(gòu)示意圖測試程序和方法如下：(1)鋁合金圓柱用240-400目細(xì)度的砂紙砂毛，使用前用溶劑擦

12、洗除油(2)測試部位用溶劑除油除灰(3)按正確比例混合雙組份無溶劑環(huán)氧膠粘劑，再涂抹上鋁合金圓柱，壓在測試涂 層表面，轉(zhuǎn)向360,確保所有部位都有膠粘劑附著(4)用膠帶把鋁合金圓柱固定在涂層表面， 雙組份環(huán)氧膠粘劑在室溫下要固化24小 時(shí)；袱基丙烯酸膠粘劑按說明書的要求(15分鐘后達(dá)到強(qiáng)度，最好在2小時(shí)測 試)。(5)測試前，用刀具圍著鋁合金圓柱切割涂層到底材(6)用拉力儀套上鋁合金圓柱，轉(zhuǎn)動手柄進(jìn)行測試，記錄下破壞強(qiáng)度(MP&以及破壞狀態(tài)。用白分比表示出涂層與底材、涂層之間、涂層與膠水以及膠水與圓 柱間的附著力與一E曹村隔切底測試用圓柱測試用圓柱股粘劑股粘劑涂層強(qiáng)度及狀態(tài)(7)為了便

13、利起見，ISO4624中規(guī)定了一系列符號來描述其狀態(tài)：A =底材的內(nèi)聚力破壞A/B =底材與第1道漆問的附著力破壞B =第1道漆的內(nèi)聚力破壞B/C =第1道涂層與第2道涂層間的附著力破壞n =多道涂層系統(tǒng)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)的附著力破壞-/Y =最后1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 =膠黏劑與測試圓柱間的附著力破壞附著力的強(qiáng)度以N/mri(Mpa)來表示，在常用的Elcometer 108上面顯示的是MPa比如一個(gè)涂層系統(tǒng)的拉開應(yīng)力為20MPa在圓柱上面和第一道涂層上有30%的涂層內(nèi)聚力破壞，第一道涂層與第二道涂

14、層的附著力破壞達(dá)到70%的圓柱面積，則可以表述為：20MPa 30% B, 70% B/C在NORSOK M501( Rev 4 1999 )中，對有機(jī)涂層的附著力測試規(guī)定要求必須使用自動的中心拉開式儀器，而不能使用手動機(jī)械式(例如Elcometer 106)，至少要求達(dá)到5.0MP&對丁防火涂料，水泥型的要求達(dá)到2.0MPa,對丁環(huán)氧類產(chǎn)品要求為3.0MPai可為合格。ISO12944-6中對于涂層系統(tǒng)(干膜厚度大于250微米時(shí))的附著力要求為按照ISO 4624拉開法附著力測試，至少要達(dá)到5MPa并且不低丁原的50%(在GB中為70%對丁舊涂層的維修，參考數(shù)值至少要達(dá)到2MPa才能認(rèn)定為原涂層具有一定的附著力， 可以保留。否則舊涂層予以去除。海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范JTJ 275 - 2000中對新建結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層與混凝土表面的附著力不得到小1.5MPa如果涂層系統(tǒng)已達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的附著力仍不小 丁1.0MPa,且表面無裂紋、氣泡和嚴(yán)重粉化時(shí)，被認(rèn)為可以繼續(xù)使用。5.結(jié)束語防腐涂層的附著力測試有多種方法，上面介紹的劃X和劃格法測試結(jié)果不理想時(shí)，拉 開法可以作為主要的參考方法。根據(jù)ISO12944-6的規(guī)定，涂層性能測試要在標(biāo)準(zhǔn)