涂层附着力测试方法比较及影响因素探讨

评级方法：附着力共分为 7 个等级，按顺序检查各部位漆膜的完好程度。从 1 级至 7 级附着力依次降低， 7 级最差。用 3 块样板进行测试，结果以至少 2 块样板的级别一致为准。

注意事项：

1）一定要保证转针的尖端锐利，否则结果的判断会受到影响无法分清楚 1 级和 2 级的区别。测试前先可用手指触摸针尖来感觉锋利程度。测量多个样板后酌情更换转针；

2）先试着刻划几圈，如果针尖未划透底材，应酌情添加法码，但力不宜过大，以免增加阻力而磨损针头；

3）要保证回转半径满足要求。

1.2 划格法附着力测试测定概述

当多涂层按照格阵图形被切割，并恰好穿透涂层到达基材时，评价涂层从底材分离的抗性，或多涂层体系彼此抗分离的能力，结果以分级表示。

仪器及试验材料：6 刃切割刀具、透明压敏胶带、软毛刷。

试验步骤：将样板置于坚硬而平的物面上，进行90°交叉划痕的垂直切割，切割刀具要以均匀的力和速率，在涂层上形成规定间隔的格阵图形。用软毛刷沿格阵的对角线方向往返轻刷几次，除去漆屑。将 75 mm透明压敏胶带的中心点放在网格上，方向与一组切割线平行，用手指将胶带在网格上的部位压平，指尖用力蹭压胶带以确保胶带与涂层良好接触，5 min 内，以接近 60°的角度，在 0.5 ~ 1.0 s 内平稳地剥离胶带。

评级方法：在良好的照明环境下，目视检查切割面涂层的脱落情况。附着力共分为 6 个等级，从 0 级至 5级涂层附着力依次递减，5 级最差。在样板的至少 3 个不同部位进行测试，如果结果不一致，差异大于 1 个级别单位，再另选 3 个部位重新测试。

注意事项：

1）根据所用底材和涂层厚度，正确选择划线间隔；

2） 切割刀刃保持锐利状态，必要时更换刀刃；

3）注意胶带黏附在涂层上的时间不宜过长，剥离角度尽可能接近 60°，快速平稳剥离。

1.3 拉开法附着力测试

测定概述：在指定的速度下，在试样的胶结面上施加垂直、均匀的拉力，来测定涂层之间或涂层与底材之间附着力破坏时所需要的力，以 N/cm2 表示。

仪器及试验材料：拉力试验机、夹具、试柱、定中心装置、胶黏剂。

试样的制备：试样为 2 个金属试柱对接或组合件。试柱材料和表面处理应和产品实际相同。1 个试柱的表面按照被试涂料规范进行涂装，用胶黏剂与另 1 个试柱胶结，未涂装的试柱上均匀的涂上一层薄的黏胶剂，借助定中心装置同轴心胶结，按要求固化。

试验步骤：将试样放入拉力机的上下夹具，调至对准，使其横截面均匀受力。以 10 mm/min 的拉伸速度进行拉开试验，直至破坏，记录负荷值，并观察断面的破坏形式。

附着力计算方法：试样被拉开破坏时的负荷值除以被试涂层试柱的横截面积，即为涂层的附着力，单位为 N/cm2。

破坏形式：附着破坏表示为 A；内聚破坏表示为B；胶黏剂自身破坏或被测涂层的面漆部分被拉破表示为 C；出现 2 种或 2 种以上的破坏形式，应注明破坏的面积百分数，大于 70%为有效。

结果表示：每组被测涂层试验应不少于 5 对，至少3 对的算术平均值作为试验结果，以附着力与破坏形式表示。

注意事项：

1）应使用最小量的胶黏剂，以使在组合试样时产生一个牢固、连续、均匀的胶结面；

2）试柱周围一圈的漆膜及溢出的胶黏剂要除去，以保证受力面积；

3）为提高胶结试柱的黏结力，可适当打磨试柱表面。

1.4 国内试验方法的比较分析

试验环境：对于非金属材料试验环境是非常重要的，进行附着力测试时，都应该将样板放在恒温恒湿条件下进行状态调节。国标上规定的标准试验条件为：温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%。

适用范围：划圈法适用于各种单一涂层附着力的测定，被广泛应用。划格法是用于测量厚度小于 250μm 的涂层，虽然也可以用于多涂层的测定，但由于不易判断是涂层与底材之间的附着力还是涂层之间的附着力，因此多用于单涂层的测定。拉开法适用于较厚涂层（如腻子），单涂层和多涂层体系均适用，但测定涂层之间的附着力时，可优先选用该方法。

优缺点：划圈法和划格法均属于间接测定法，得到的不是单纯的附着力，还含有涂层的变形和破坏时的抵抗力，但是操作简单快捷，被广泛应用。拉开法属于直接测定法，能用数字表示涂层附着力，是考察涂料配套性是否合理、全面评价涂层整体附着效果的好方法，通过附着力的检查，也可以检查涂料的组成，特别是树脂的使用是否合理。但是拉开法过程比较复杂，且必须等胶黏剂完全固化后才能进行试验。

2 国外附着力试验方法概述及比较

国外的附着力测试方法也有很多，其中 BSS 7225（胶带结合力试验）、FED 141D 6301.3 （浸水后湿胶带结合力）和 ISO 2409（交叉划痕试验）常被引用。

2．1 BSS 7225 胶带结合力试验

BSS 7225 胶带结合力试验方法是一种比较全面的涂层胶带结合力试验方法，在多个波音材料规范中被广泛引用。该试验方法共分为 3 型 5 类，3 型分别为 I型干附着力、Ⅱ型浸过水的上浆布湿附着力、Ⅲ浸水法附着力；5 类是指刻线类别，1 类为无划痕、2 类为平行划线、3 类为平行线加 45°划线、4 类为 90°交叉划线、5类为 45°交叉划线。

I 型干附着力：按照规范指定的类别，选择刻线的图形刻划试样，若指定为 1 类，无需刻划试样。按照方法要求的方向将胶带粘贴于试样的试验部位或刻线上，并用胶带自身的滚筒按压胶带，然后用滚筒在胶带上滚压 2 次。在试样贴好胶带 1 min 内，垂直于试样方向用力迅速撕去胶带，检查被试区域是否有涂层脱落。

Ⅱ型浸过水的上浆布湿附着力：在试验区域贴 1块 4 in×4 in 的、干净的、浸过去离子水的上浆布，用干净的聚乙烯薄膜覆盖后，用胶带封边。如果因尺寸或形状的原因不能使用以上尺寸的上浆布，可使用 1 个或多个 1 in×1 in 的浸水上浆布，试验部位为 2 ~ 4 个。将上浆布在试样表面保留规定的时间，在此过程中试样应始终保持湿润。到达时间后，移走上浆布，用干净的上浆布擦干试样表面。按照干附着力的步骤进行试验。

Ⅲ型浸水法附着力：将试样的全部或者部分浸入去离子水中，保留规定的时间，到达时间后，取出试样，用干净的上浆布擦干试样表面。按照干附着力的步骤进行试验。

结果评级：按照涂层的剥落情况对结果进行评级，共分为 10 个级别，按照次序从 10 级（完好）至 1 级（试样涂层全部脱落）附着力依次降低。到达时间后，取出试样，用软布擦干试样表面。从水中取出的 1 min 内，用切割工具划 2 条相距 1 in 的平行划痕，穿透涂层直达金属基底。

2.2 FED 141D 6301.3 浸水后湿胶带结合力

试验步骤：将试样浸入蒸馏水中保持 24 h，取出试样，用软布擦干试样表面。从水中取出的 1 min 内，用切割工具划 2 条相距 1 in 的平行划痕，穿透涂层直达金属基底。立即贴上 1 in 宽的保护胶带，胶带与平行划痕交叉，滚筒滚压胶带 8 次，迅速撕下胶带并检查涂层之间或涂层与基底之间的黏附性破坏情况。

2.3 ISO 2409 交叉划痕试验

ISO 2409 交叉划痕试验与 GB/T 9286 等效，这里就不作详细介绍了。该方法也被一些工艺规范引用，有时在耐水介质浸泡后进行划格即交叉划痕试验。

2.4 国外试验方法的比较分析及注意事项

3 种方法均可用于考察涂层之间或涂层与底材之间的附着力情况。BSS 7225 引入了湿上浆布法和耐水后的附着力试验，特别是湿上浆布法被广泛应用。FED 141D 6301.3 与 BSS 7225 的Ⅲ型 2 类试验相似，但它明确规定了试样进入水中保持的时间为 24 h。ISO 2409所采用的胶带是透明压敏胶带，宽度为至少 50 mm。 BSS 7225 中指明为 3M 公司的 250# 胶带，该胶带也满足 FED 141D 6301.3 用胶带的要求。与国内试验方法相比较，引入了覆盖湿上浆布或耐水后的划痕试验。

注意事项：

1）切割工具要保持锐利状态，当切割边磨损时，应重新打磨或更换；

2）刻线要穿透涂层直达金属基底；

3）用滚筒滚压胶带时，注意用的是滚筒自身的质量，额外施加的压力会使结果产生偏差；

4）在用切割工具刻划时，注意一次刻划至基底，不能补划刻线，必要时更换试验部位；

5）BSS 7225 采用垂直于试样方向用力迅速撕去胶带的方式，而 ISO 2409 则采用平稳剥离，剥离角度尽可能接近 60°。

3 附着力的影响因素

影响附着力的因素很多，根据吸着学说，附着强度的产生是由于涂膜中聚合物的极性基团（如羧基、羟基）与被涂物表面的极性基团结合所致。因此任何减少这种极性结合的因素均将导致涂层附着力的降低。

1）涂层表面的清洁度会影响附着力的好坏。例如，当被涂物表面有油渍、水分等其他污染物时，会导致附着力的降低，应尽量避免试样表面被污染，且试验前应仔细检查，用适当的溶剂或干净的软布将被试表面擦干净。

2）涂层表面的平整度。当采用胶带法附着力时，涂层表面平整光滑，胶带能够很好地粘贴于涂层表面，进行剥离时能够真实反映涂层的附着情况；一些特殊用途的涂层表面并不平整，胶带不能紧密地接触被涂物表面，剥离后观察到的结果并不能真实反映涂层附着力，所以不建议采用胶带附着力进行试验。

3）涂层的厚度。涂层的附着力测试必须在规定的厚度下进行，即使同一类产品的涂层，由于涂层的厚度不同，也会得到不同级别的附着力测试结果。

4）底材的类型和表面处理也是影响附着力的一个重要因素。同一种涂料在表面处理不同的底材上附着力也会产生差异。如果想要获得良好的附着力，涂装工艺是非常重要的。

5）涂层的干燥方式和固化程度也是影响附着力的一个重要原因。对于一般涂层，在标准环境条件下自然干燥，固化程度较好，得到的涂层附着力也较好。

6）施工因素。在施工时应严格按照标准控制施工环境、涂装工艺、干燥程度，正确进行施工，就能得到良好的附着力效果。

7）在施工良好的被涂物体表面，采用适当的测试方法进行附着力测试，正确评价附着力测试结果。本文针对提到的测试方法都提出了注意事项，应注意每一个细节的操作，就能够正确地测试并得到真实准确的附着力评级。

4 结语

涂层附着力的好坏直接影响涂料对基材的保护能力。附着力指标对于评价涂层的好坏尤为重要。附着力测试方法的结果各自独立，互相之间不存在换算关系，各有优缺点。涂层附着力除了取决于所选涂料外，还与表面处理、施工及涂膜保养有很大关系。我们应根据实际情况选择合适的方法来测定附着力，并对材料、工艺、方法不断探寻，以使涂层附着力在应用中发挥良好的作用。返回搜狐，查看更多