附着力体现了漆层与被涂漆物体表面通过物理或化学力紧密结合的程度。涂层附着力堪称评价涂层或涂层体系的核心指标。涂料涂覆于物体表面,形成牢固黏附、具备一定强度的连续涂层。附着力良好的涂层不仅能发挥装饰、保护作用,还可能具备其他特殊功能,且后期维护与更新较为便捷。故而,涂层附着力的测定在涂料、涂装行业备受关注。在航空工业领域,涂料是不可或缺的非金属材料。飞机服役期间面临诸多严苛环境,如剧烈的温度变化、湿热气候、酸雨以及各类腐蚀介质的侵蚀,使得飞机表面防护至关重要。
附着力测试方法概述及比较
目前,国内常用的附着力测试方法主要有划圈法(GB/T1720)、划格法(GB/T9286)和拉开法(GB/T 5210)
划圈附着力测试法
划圈法附着力测试是运用划圈法附着力测定仪,通过观察圆滚线划痕范围内漆膜完整状况来分级评定附着力。需准备划圈法附着力测定仪、转针、4 倍放大镜和软毛刷,先在马口铁上制备样板,待漆膜实干后于恒温恒湿环境下进行测试。测试时要检查针头锐利度,调节回转半径至 5.25mm,固定样板后使转针接触漆膜,以 80 - 100 r/min 顺时针摇动摇柄形成 (7.5±0.5) cm 的圆滚线,清理漆屑后用放大镜检查并评级,附着力分 7 个等级,从 1 级到 7 级依次降低,用 3 块样板测试且至少 2 块级别一致为准。测试中需注意保证转针尖端锐利,测试前触摸判断,多样板测量后适时更换;若针尖未划透底材可适当加砝码但不宜用力过大;还要确保回转半径符合要求 。
划格法附着力测试
划格法附着力测试旨在通过将多涂层按格阵图形切割至恰好穿透涂层抵达基材,来评价涂层与底材的分离抗性或多涂层体系间的抗分离能力,结果以分级呈现。需准备 6 刃切割刀具、透明压敏胶带和软毛刷,将样板置于坚硬平整物面,用刀具以均匀力和速率进行 90° 交叉划痕的垂直切割,形成规定间隔的格阵图形,再用软毛刷沿对角线方向轻刷去除漆屑,把 75mm 透明压敏胶带中心点置于网格且与一组切割线平行,手指压平并用力蹭压确保充分接触,5 分钟内以接近 60° 角度在 0.5 - 1.0 秒内平稳剥离胶带。在良好照明下目视检查切割面涂层脱落情况进行评级,附着力共 6 个等级,0 级强,5 级差,至少在样板 3 个不同部位测试,若结果差异大于 1 个级别单位则另选 3 个部位重测。测试时要根据底材和涂层厚度正确选择划线间隔,保持切割刀刃锐利并及时更换,控制胶带黏附时间,尽量以接近 60° 角度快速平稳剥离。
拉开法附着力测试
拉开法附着力测试,是在指定速度下,对试样胶结面施加垂直均匀拉力,测定涂层间或涂层与底材附着力破坏所需力,以 N/cm² 表示。需拉力试验机、夹具、试柱、定中心装置及胶黏剂。试样由两个材料和表面处理与产品一致的金属试柱对接或组合而成,一个按规范涂装后,用胶黏剂与涂薄胶的另一试柱,借定中心装置同轴心胶结并固化。试验时,将试样放拉力机上下夹具调准,以 10mm/min 速度拉开至破坏,记录负荷值并观察断面破坏形式。附着力由破坏负荷值除以试柱横截面积得出,破坏形式分附着破坏(A)、内聚破坏(B)、胶黏剂或面漆破坏(C),多种破坏形式时注明面积百分数,超 70% 有效。每组试验不少于 5 对,取至少 3 对平均值为结果,附力值与破坏形式同时呈现。注意用最少胶黏剂形成好胶结面,去除试柱周边漆膜与溢胶保证受力面积,适当打磨试柱表面提升黏结力 。
试验方法的比较分析
对于非金属材料,试验环境至关重要。进行附着力测试时,样板应置于恒温恒湿条件下进行状态调节。国标规定的标准试验条件为:温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%。
划圈法适用于各种单一涂层附着力测定,应用广泛;划格法用于测量厚度小于250um的涂层,虽可用于多涂层测定,但难以判断是涂层与底材还是涂层之间的附着力,故多用于单涂层测定;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,测定涂层之间附着力时可优先选用。
划圈法和划格法属于间接测定法,所得结果并非单纯附着力,还包含涂层变形和破坏时的抵抗力,但操作简便快捷,应用普遍;拉开法属于直接测定法,能用数字表示涂层附着力,可全面考察涂料配套性和整体附着效果,还能检查涂料组成是否合理,不过试验过程复杂,且需胶黏剂完全固化后才能进行。
影响因素
影响附着力的因素众多,依据吸着学说,附着强度源于涂膜中聚合物的极性基团(如羧基、羟基)与被涂物表面极性基团的结合。任何削弱这种极性结合的因素都会降低涂层附着力。
1. 涂层表面清洁度——被涂物表面存在油渍、水分等污染物时,会降低附着力。应避免试样表面污染,试验前仔细检查,用合适溶剂或软布擦拭干净。
2. 涂层表面平整度——采用胶带法附着力测试时,涂层表面平整光滑,胶带能良好粘贴,剥离结果可真实反映附着力;特殊用途涂层表面不平整,胶带无法紧密接触,测试结果不能真实反映附着力,此类涂层不建议用胶带附着力试验。
3. 涂层厚度——涂层附着力测试需在规定厚度下进行,同一类产品涂层厚度不同,附着力测试结果级别也不同。
4. 底材类型和表面处理——同一种涂料在表面处理不同的底材上,附着力存在差异。要获得良好附着力,涂装工艺至关重要。
5. 涂层干燥方式和固化程度——一般涂层在标准环境条件下自然干燥,固化程度好,附着力也较好。
6. 施工因素——施工时严格按照标准控制施工环境、涂装工艺、干燥程度,正确施工可获得良好附着力。
7. 测试方法和操作——在施工良好的被涂物体表面,采用合适测试方法进行附着力测试,并正确评价结果。本文针对提到的测试方法均给出注意事项,注意操作细节,才能准确测试并得到真实的附着力评级。
结语
涂层附着力直接关系到涂料对基材的保护能力,是评价涂层质量的关键指标。不同的附着力测试方法各有特点和适用范围,在实际应用中,需根据涂层特性、底材情况及具体需求选择合适的测试方法,并严格遵循操作规范,以确保测试结果的准确性。同时,深入了解附着力的影响因素,有助于在涂料研发、涂装工艺制定等环节采取针对性措施,提高涂层附着力,提升涂层的综合性能,为相关产品的质量和使用寿命提供有力保障。