涂層附著力,是涂料、膠黏劑、鍍層等材料的“生命線”——它決定了涂層能否緊緊“扒住”基材,在摩擦、腐蝕、冷熱交替中不脫落、不起皮。為了精準(zhǔn)評(píng)估這一性能,行業(yè)內(nèi)發(fā)展出了三大主流測(cè)試方法:畫(huà)圈法、百格法、拉開(kāi)法。它們對(duì)應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn),使用專(zhuān)屬儀器,各有優(yōu)劣。今天我們就來(lái)拆解這三種“測(cè)附著力”的神器,搞清楚“什么時(shí)候用什么儀器”“結(jié)果怎么看”。
一、畫(huà)圈法:老標(biāo)準(zhǔn)里的“手工藝術(shù)”,用線條斷裂判生死
畫(huà)圈法是我國(guó)傳統(tǒng)的附著力測(cè)試方法,歷史可追溯至20世紀(jì)70年代,至今仍在部分行業(yè)(如建筑涂料、木器漆)中沿用。其核心邏輯是:通過(guò)儀器在涂層表面劃出螺旋形線條,觀察線條斷裂的位置,判斷涂層與基材、涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度。
1.標(biāo)準(zhǔn)與儀器:一把“帶針的轉(zhuǎn)盤(pán)”定等級(jí)
核心標(biāo)準(zhǔn):GB/T 1720-1979《漆膜附著力測(cè)定法》(現(xiàn)行有效,部分行業(yè)仍參考此標(biāo)準(zhǔn))。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,用畫(huà)圈試驗(yàn)儀在涂層表面劃出直徑0.5mm的螺旋線,線條需穿透至基材。
儀器原理:畫(huà)圈儀主要由底座、旋轉(zhuǎn)手柄、劃針組成。測(cè)試時(shí),劃針隨轉(zhuǎn)盤(pán)勻速旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速約10轉(zhuǎn)/分鐘),同時(shí)在垂直方向勻速向下移動(dòng),最終在涂層表面留下深淺一致的螺旋軌跡。
結(jié)果判定:觀察螺旋線的斷裂情況——若線條完整無(wú)斷,附著力為1級(jí)(最優(yōu));若線條在涂層間斷裂,為2級(jí);若斷裂在涂層與基材界面,為3級(jí);完全脫落則為4級(jí)(最差)。
2.優(yōu)缺點(diǎn):簡(jiǎn)單但“看眼力”,適合粗篩
優(yōu)點(diǎn):
操作極簡(jiǎn):無(wú)需復(fù)雜培訓(xùn),5分鐘內(nèi)完成單次測(cè)試;
成本低廉:畫(huà)圈儀價(jià)格僅數(shù)百元左右,適合小廠或現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè);
直觀易懂:通過(guò)肉眼觀察線條斷裂位置,無(wú)需專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)分析。
缺點(diǎn):
主觀性強(qiáng):斷裂等級(jí)全憑檢測(cè)員經(jīng)驗(yàn)判斷,不同人可能得出不同結(jié)果;
定性模糊:只能分4個(gè)等級(jí),無(wú)法量化附著力具體數(shù)值(如“多牢”);
破壞性大:測(cè)試后涂層被劃穿,樣品基本報(bào)廢。
3.適用場(chǎng)景:接地氣的“初篩工具”
畫(huà)圈法適合對(duì)精度要求不高、需要快速判斷的場(chǎng)景,例如:
· 建筑工地現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)墻面乳膠漆附著力;
· 小型家具廠檢查木器漆是否“掉皮”;
· 實(shí)驗(yàn)室研發(fā)初期,快速對(duì)比不同配方的初步附著效果。
二、百格法:網(wǎng)格切割看“脫落面積”,定性中的“精細(xì)派”
百格法是畫(huà)圈法的“升級(jí)款”,通過(guò)切割規(guī)則網(wǎng)格,量化涂層脫落程度,是目前應(yīng)用最廣泛的定性測(cè)試方法。其核心是:用多刃刀具在涂層表面劃出密集網(wǎng)格,撕開(kāi)后觀察脫落面積占比,判斷附著力等級(jí)。
1.標(biāo)準(zhǔn)與儀器:多刃刀+放大鏡,細(xì)節(jié)決定等級(jí)
核心標(biāo)準(zhǔn):
國(guó)際:ISO 2409《色漆和清漆 劃格試驗(yàn)》;
中國(guó):GB/T 9286-1998《色漆和清漆 劃格試驗(yàn)》(等效采用ISO 2409);
美國(guó):ASTM D3359《用劃格法測(cè)定色漆和清漆附著力》。
儀器原理:使用百格劃格器(如Elcometer 107、思創(chuàng)倍科BK 218),在涂層表面劃出6×6或11×11的小格(間距通常0.5mm或1mm),深度需穿透至基材。測(cè)試后用軟毛刷或膠帶粘撕網(wǎng)格,觀察脫落情況。
結(jié)果判定:按脫落面積占比分為0-5級(jí)(0級(jí)無(wú)脫落,5級(jí)脫落>65%)。例如,汽車(chē)行業(yè)常要求4B級(jí)以上(脫落≤35%)。
2.優(yōu)缺點(diǎn):“快而準(zhǔn)”的平衡者
優(yōu)點(diǎn):
快速高效:?jiǎn)未螠y(cè)試僅需3-5分鐘,適合批量樣品抽檢;
成本適中:劃格器價(jià)格幾百元,配套放大鏡即可觀察,設(shè)備門(mén)檻低;
國(guó)際通用:與ISO、ASTM標(biāo)準(zhǔn)兼容,便于出口產(chǎn)品檢測(cè)。
缺點(diǎn):
依賴(lài)經(jīng)驗(yàn):膠帶粘撕力度、觀察角度會(huì)影響結(jié)果,需嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)操作;
厚涂層受限:對(duì)>200μm的厚涂層(如防腐漆),網(wǎng)格易變形,準(zhǔn)確性下降;
無(wú)法量化:只能判斷“是否達(dá)標(biāo)”,無(wú)法給出具體附著力數(shù)值。
3.適用場(chǎng)景:工業(yè)質(zhì)檢的“萬(wàn)能篩子”
百格法是制造業(yè)的“標(biāo)配”,常見(jiàn)于:
汽車(chē)零部件(如保險(xiǎn)杠、輪轂)涂層的出廠檢測(cè);
家電外殼(如冰箱、空調(diào))粉末涂層的抽檢;
三、拉開(kāi)法:拉力機(jī)下的“數(shù)字說(shuō)話”,定量測(cè)試的“硬核派”
若需精準(zhǔn)知道涂層“多結(jié)實(shí)”(如附著力≥5MPa才算合格),則必須用拉開(kāi)法。它通過(guò)拉力試驗(yàn)機(jī)直接測(cè)量涂層被拉脫時(shí)的最大力值,計(jì)算附著力強(qiáng)度(單位:MPa),是目前最權(quán)威的定量測(cè)試方法。
1.標(biāo)準(zhǔn)與儀器:拉力機(jī)+試柱,數(shù)據(jù)說(shuō)話不含糊
核心標(biāo)準(zhǔn):
國(guó)際:ISO 4624:2016《色漆和清漆 拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)》;
中國(guó):GB/T 5210-2006《色漆和清漆 拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)》(等效ISO 4624);
美國(guó):ASTM D4514-14《用拉脫法測(cè)定涂層拉脫強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。
儀器原理:
制樣:用砂紙打磨涂層表面(增加粗糙度),清潔后涂抹高強(qiáng)度膠黏劑(如環(huán)氧膠);
粘接:將圓柱形試柱(直徑14mm或20mm)按壓在膠層上,靜置固化(通常24小時(shí));
拉脫:用拉開(kāi)法試驗(yàn)機(jī)(如DeFelsko PosiTest AT、思創(chuàng)倍科BK219A/M)以恒定速率(1MPa/s)軸向拉脫試柱,記錄最大拉脫力值;
計(jì)算:附著力=拉脫力值÷試柱截面積(如14mm試柱面積為154mm2,拉脫力1000N則附著力≈6.5MPa)。
2.優(yōu)缺點(diǎn):“精準(zhǔn)”背后的代價(jià)
優(yōu)點(diǎn):
定量精準(zhǔn):直接輸出MPa級(jí)數(shù)值,可橫向?qū)Ρ炔煌繉有阅埽?/span>
適用廣泛:支持金屬、混凝土、塑料等多種基材,厚涂層(>500μm)也能測(cè);
分析性強(qiáng):配合力-位移曲線,可判斷是涂層內(nèi)部斷裂(內(nèi)聚破壞)還是與基材分離(界面破壞),輔助排查問(wèn)題。
缺點(diǎn):
操作復(fù)雜:從打磨、粘膠到固化,單次測(cè)試需6-24小時(shí);
成本高昂:試驗(yàn)機(jī)價(jià)格數(shù)千元至數(shù)萬(wàn)元,膠黏劑、試柱等耗材需額外投入;
破壞性測(cè)試:測(cè)試后樣品無(wú)法重復(fù)使用,適合抽樣檢測(cè)。
3.適用場(chǎng)景:高要求的“終極驗(yàn)證”
拉開(kāi)法是關(guān)鍵領(lǐng)域的“必選項(xiàng)”,例如:
航空航天:飛機(jī)蒙皮涂層需≥10MPa,確保高速飛行中不脫落;
重防腐工程:跨海大橋鋼箱梁涂層需≥5MPa,保證20年長(zhǎng)效防護(hù);
新材料研發(fā):如石墨烯涂層、超耐候涂料,需通過(guò)定量數(shù)據(jù)驗(yàn)證性能突破。
四、如何選?三種方法的“分工表”
附著力測(cè)試,測(cè)的是“牢”,更是“標(biāo)準(zhǔn)”的智慧
從畫(huà)圈法的“看線條”到百格法的“數(shù)格子”,再到拉開(kāi)法的“測(cè)拉力”,三種方法本質(zhì)上是人類(lèi)對(duì)“附著力”認(rèn)知的進(jìn)階——從定性感知到定量分析。實(shí)際應(yīng)用中,三者并非對(duì)立,而是互補(bǔ):用畫(huà)圈法做現(xiàn)場(chǎng)初篩,用百格法做批量質(zhì)檢,用拉開(kāi)法做關(guān)鍵驗(yàn)證。
理解它們的特性,才能選對(duì)工具,讓涂層真正“牢不可破”!