涂層附著力試驗(yàn)不同方法標(biāo)準(zhǔn)的比較

施靈敏，寧文濤，駱麗瓊 （冠標(biāo)（上海）檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 201805）

涂層附著力試驗(yàn)不同方法標(biāo)準(zhǔn)的比較

施靈敏，寧文濤，駱麗瓊 （冠標(biāo)（上海）檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 201805）

在考察涂層與基材之間的黏附性時(shí)，附著力試驗(yàn)是比較常用的方法。比較了汽車(chē)行業(yè)常用的附著力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)在劃格法和劃叉法上的差異，并對(duì)其進(jìn)行了歸納總結(jié)。此外，介紹了在FLTM BI 106—01—2010中提到的5種比較獨(dú)特的附著力測(cè)試方法。最后簡(jiǎn)單介紹了與附著力測(cè)試配套進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn)。

涂層；基材；劃格法附著力；劃叉法附著力

0 引言

在考察涂層黏附性時(shí)，附著力試驗(yàn)因其操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀從而在實(shí)際應(yīng)用中較為普及。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，常用的漆膜附著力試驗(yàn)方法包括拉開(kāi)法、劃格法、劃叉法、劃圈法等［1-2］，在汽車(chē)行業(yè)中，應(yīng)用比較普及的是劃格法和劃叉法。不同主機(jī)廠在參考主流標(biāo)準(zhǔn)ISO 2409—2013《色漆和清漆 劃格試驗(yàn)》和/或ASTM D 3359—2009《膠帶法測(cè)試附著力的標(biāo)準(zhǔn)方法》的同時(shí)，針對(duì)各公司的實(shí)際情況，制定了本地化的附著力試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，需要明確這種差異，以提供更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

1 劃格法和劃叉法

力測(cè)試法。ASTM D 3359—2009《膠帶法測(cè)試涂層附著力的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》中除了十字劃格法外，針對(duì)涂膜厚度>125 μm的情況，推薦使用“X”型劃叉法（見(jiàn)圖1b），這個(gè)理念在通用的GMW14829—2012《漆膜的膠帶粘性測(cè)試》標(biāo)準(zhǔn)中也被采用。

圖1 十字劃格法和劃叉法示意圖Figure 1 The scheme of cross-cut method and“X”cut method

用劃格法確定涂層附著力最早來(lái)源于ISO 2409，該標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會(huì)ISO/TC35色漆與清漆子委員會(huì)SC9所制定，最早的版本可追溯到ISO 2409—1972，現(xiàn)行的ISO 2409—2013是第4版。ISO 2409在考察涂層附著力時(shí)，推薦了十字劃格法（見(jiàn)圖1a），這也是目前汽車(chē)主機(jī)廠使用最多的附著

2 附著力試驗(yàn)方法的相似性和區(qū)別

2.1 劃格法

ISO 2409作為接受度最高的附著力試驗(yàn)方法，其等價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或參考其內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)很多，包括GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》、AA—0180—2010《交叉測(cè)試》、D 25 1075—1997《油漆涂層劃格附著力試驗(yàn)》等。

ISO 2409—2013進(jìn)行的是十字劃格試驗(yàn)，劃格工具有單刀刃和多刀刃兩種。根據(jù)涂層實(shí)際厚度，確定劃格間距。然后在相互垂直的兩個(gè)方向分別劃6條等距平行線，構(gòu)成網(wǎng)格。金屬/塑料基材與木材/灰泥基材，其劃格間距在0～60 μm不等。劃線時(shí)應(yīng)劃破涂層至基材，但對(duì)基材的穿透深度越淺越好。

ISO 2409—2013、ASTM D 3359—2009、GMW 14829—2012等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不同膜厚范圍對(duì)應(yīng)的劃格間距要求不同，此外，ASTM D 3359—2009在0～50 μm內(nèi)，對(duì)每個(gè)方向劃線數(shù)的要求是11條，劃格后一般先要用軟刷刷掉掉落的涂層，然后用規(guī)定的膠帶粘貼到劃線處，壓實(shí)，保留一定時(shí)間后拉拔去除松脫的涂層。雖然不同標(biāo)準(zhǔn)在劃格間距的定義上略有不同，但是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)基本是一樣的，見(jiàn)表1。

表1 附著力試驗(yàn)不同標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)一覽表Table1 List of parameters from different standards for tape adhesion test

2.2 劃叉法

ASTM D 3359—2009中提出了劃叉法，在樣板上劃兩條交叉的40 mm直線，兩條直線的夾角為30°～45°，通過(guò)檢查切割處是否有金屬基材的反光從而確定是否已劃破涂層，之后用專(zhuān)用的Permacel膠帶貼到劃線區(qū)域，粘貼后保持（90±30）s，然后以180°方向快速撕拉膠帶，之后評(píng)價(jià)劃線區(qū)域涂層的保留情況。

與ASTM D 3359—2009不同，GMW 14829—2012（通用）的方法B（劃叉法）要求劃線長(zhǎng)度是75 mm，在評(píng)價(jià)方法上，兩種方法亦有顯著區(qū)別。前者側(cè)重于目測(cè)評(píng)價(jià)，評(píng)級(jí)方法見(jiàn)表2，而后者則通過(guò)具體計(jì)算出1 500 mm2（20 mm×75 mm）劃格區(qū)域內(nèi)涂層的保留面積來(lái)進(jìn)行評(píng)級(jí)。

表2 劃叉法評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM D 3359—2009）Table 2 Rating scale for“X”cut method（ASTM D 3359—2009）

圖2顯示的是劃線處的幾種剝落形態(tài)，A表示沿著刀痕均勻掉漆；B表示在刀痕的交叉處掉漆；C表示與刀痕不接觸的小片掉漆；D表示與刀痕接觸的小片掉漆。

圖2 涂層的剝落形態(tài)（GMW 14829—2012）Figure 2 Removal type of coating（GMW 14829—2012）

2.3 其他劃法

FLTM BI 106—01—2010（福特）中一共包含了A、B、C、D、E 5種附著力試驗(yàn)方法。除方法B使用的工具是劃線器，其余4種方法均使用優(yōu)質(zhì)小刀。方法B推薦使用的劃線器#90C、#C88、Eclipse Model 225劃線筆，分別來(lái)自Aircraft Specialties Inc.、G.T.S. Co.和James Neill Sheffield Ltd.。操作時(shí)，分別在互相垂直的兩個(gè)方向劃9根平行線，間距為3mm，并單向劃15根對(duì)角線，然后再貼膠帶，剝離后考察劃格處涂層的保留情況（圖3）。

圖3 網(wǎng)格+斜對(duì)角線的劃格法（FLTM BI 106—01—2010方法B）Figure 3 Scribe method composed of grids and diagonal lines （FLTM BI 106—01—2010 Method B）

方法A、C、D、E使用的工具均為優(yōu)質(zhì)小刀，刀刃長(zhǎng)度為65～75 mm，寬度為10 mm。

方法A是單根劃線法，將刀背正對(duì)檢測(cè)員，刀刃與測(cè)試板成30°角，朝著檢測(cè)員的方向，持刀施加足夠壓力劃一條50 mm長(zhǎng)的直線，之后考察劃線處是否有剝落，見(jiàn)圖4。

圖4 單根劃線（方法A）示意圖Figure 4 The scheme of single line（Method A）

方法C是以90°方向持刀劃兩條平行的50 mm直線，間距為2 mm，之后在劃線上粘貼膠帶，90 s后以180°方向快速撕掉膠帶，考察是否有涂層剝落、掉屑或普遍的較差附著情況出現(xiàn)（圖5）。

圖5 雙劃線（方法C）示意圖Figure 5 The scheme of parallel lines（Method C）

方法D也是劃格法，不同之處是劃出的格子是菱形的，見(jiàn)圖6，該方法可避免在劃小格子時(shí)，在劃線之間出現(xiàn)膠帶的架橋現(xiàn)象。

圖6 菱形網(wǎng)格（方法D）示意圖Figure 6 The scheme of diamond grids（Method D）

在劃格或劃叉法考察不同涂層附著力差別不明顯，而廠家又需要比較幾種涂料附著力優(yōu)劣作為采購(gòu)或供貨依據(jù)時(shí)，上述FLTM BI 106—01—2010（福特）中的幾種方法也許在實(shí)際應(yīng)用中可作為補(bǔ)充方法起到一定的甄別作用。

常規(guī)附著力測(cè)試設(shè)定的考察對(duì)象都是平板，而方法E（圖7）適用于分型線、轉(zhuǎn)彎、邊緣處，例如儀表板（Fascia）。該方法是在分型線上或在盡量靠近分型線的位置劃一條平行于分型線的直線，長(zhǎng)度至少為25 mm（在此簡(jiǎn)稱(chēng)Line 1），然后分別往A面（主面）和B面（輔面，例如連接的標(biāo)簽區(qū)域）劃Line 1的平行線，間距約為2 mm。然后在垂直于分型線/轉(zhuǎn)彎/邊緣的方向劃線，間距依舊是2 mm左右，使其構(gòu)成網(wǎng)格。隨后將3M898膠帶垂直于分型線/轉(zhuǎn)彎/邊緣，沿著測(cè)試件輪廓貼到試驗(yàn)區(qū)域，用手指用力按壓使其貼緊，90 s后以180°方向從A面到B面快速撕掉膠帶，撕拉方向要垂直于分型線，之后考察是否有涂層剝落、掉屑或較差附著情況出現(xiàn)。

圖7 往兩個(gè)平面的雙向劃線法示意圖Figure 7 The scheme of method of scribing towards two planes

方法E適用于非單一平面測(cè)試件附著力的判定，其實(shí)反映的是實(shí)際車(chē)體零部件的構(gòu)造訴求，或許反映了附著力試驗(yàn)更滿(mǎn)足實(shí)際需要的發(fā)展方向。

3 附著力試驗(yàn)與環(huán)境試驗(yàn)的結(jié)合

除了常規(guī)接收狀態(tài)下的附著力試驗(yàn)外，很多情況下，附著力試驗(yàn)是在環(huán)境試驗(yàn)后進(jìn)行的，這些環(huán)境試驗(yàn)包括浸水試驗(yàn)、高濕處理、溫濕度循環(huán)、鹽霧試驗(yàn)、光照、耐候等［3-4］，一般在環(huán)境試驗(yàn)后涂層的附著力會(huì)有不同程度的下降，在此就不對(duì)其進(jìn)行詳述了。

1 丁新艷，劉新群，譚帥霞，等.漆膜附著力測(cè)試的探討與建議［J］.涂料工業(yè)，2014，44（2）：60-63.

2 江水旺，陶乃旺，王華清. 涂層附著力測(cè)試方法分析比較［J］.上海涂料，2015，53（7）：38-42.

3 GMW 15622—2014 Surface Coating and Functional Performance for Wiper Arms，Blades，and Modules［S］.

4 GMW 14797—2012 Painted Plastic Parts Performance Requirements［S］.

Comparison among Different Standards for Adhesion Test of Coating

Shi Lingmin，Ning Wentao，Luo Liqiong
（Global-Standard（Shanghai）Testing Technology Co.，Ltd.，Shanghai，201805，China）

The adhesion test of coating is often used to determine the adhesiveness between the substrate and the coating. The differences of common adhesion test standards in the automobile industry between cross-cut method and“X”-cut method was compared and summarized. In addition，five distinctive methods for adhesion test in FLTM BI 106—01—2010 were introduced. The matching environmental exposures with the adhesion test were briefly introduced at last.

coating；substrate；cross-cut test for adhesion；“X”cut test for adhesion

TQ 630.7+2

A

1009-1696（2017）02-0049-04

2016-12-05

施靈敏（1984—），女，碩士研究生，目前主要從事汽車(chē)材料的物理和機(jī)械性能的檢測(cè)工作。