Несколько распространенных методов испытания адгезии покрытий и точек испытания
2024-08-21 01:29:48
Вступление
Нанесение покрытия на поверхность изделия может не только значительно улучшить внешний вид изделия, повысить художественность и эстетичность изделия, но и повысить износостойкость и коррозионную стойкость поверхности изделия, а также сыграть определенную роль в защите изделия.Таким образом, нанесение лакокрасочных покрытий стало необходимым процессом обработки поверхности в современной промышленности по производству изделий.Адгезия покрытия к изделию или подложке является важным параметром контроля качества покрытия, который оказывает большое влияние на обеспечение качества покрытия, внешнего вида изделия и срока службы.
Если адгезионные свойства покрытия плохие, оно легко растрескивается или отваливается, что не только ухудшает внешний вид изделия, но и не обеспечивает его защиту.Чрезвычайно важно выбрать применимые и научно обоснованные методы испытаний для оценки адгезионной прочности покрытия.Определение адгезии покрытий - это широко используемый метод испытаний для определения прочности сцепления покрытий и один из наиболее важных технических показателей для оценки покрытий или систем нанесения покрытий.В настоящее время в стране и за рубежом существует ряд стандартов на методы и продукцию, которые определяют методы измерения адгезии покрытия, которые в основном делятся на четыре категории: метод сетки, метод вилки, метод круга и метод вытягивания.В этом исследовании в основном анализируются и сравниваются эти методы измерения адгезии, а также предлагаются рекомендации по выбору методов испытаний.
Способ испытания покрытия на адгезию
1.1 Сеточный метод
Метод "сетка" заключается в использовании ножа с одним лезвием, ножа с несколькими лезвиями или другого оборудования для разрезания покрытия в виде сетки. После удаления неплотного покрытия мягкой кистью или скотчем, чувствительным к давлению, визуально или с помощью увеличительного стекла проверьте площадь среза тестируемого покрытия. для оценки адгезионных характеристик покрытия экспериментальная зона распределяется в зависимости от степени осыпания покрытия. Схема в виде сетки показана на рисунке 1.
Стандарты GB/T9286—2021, ISO2409: 2020, ASTM D3359-23 метод B содержат четкие положения о сфере применения и методах работы метода сетки.В GB/T 9286-2021 и ISO 2409:2020 указано, что метод сетки неприменим к покрытиям общей толщиной >250 мкм. Для покрытий общей толщиной >250 мкм рекомендуется использовать метод сетки, описанный в стандарте ISO 16276-2.ASTM D3359-23 метод B. метод сетки подходит для покрытий общей толщиной <125 мкм. Для покрытий толщиной >125 мкм рекомендуется метод сетки A.Во время испытания выбор расстояния между режущими элементами и количества режущих каналов зависит от толщины покрытия и типа подложки, как показано в таблице 1.
Используя метод сетки для проверки адгезии покрытия, необходимо обратить внимание на следующие моменты:
① Перед проведением теста необходимо обратить внимание на правильный выбор расстояния между сетками и количества режущих каналов в соответствии с выбранными стандартами, толщиной покрытия и условиями основания;
② Необходимо подтвердить убедитесь, что выбранный режущий инструмент имеет V-образную форму, лезвие находится в хорошем состоянии, а угол между инструментами составляет 15~30°, как показано на рисунке 2. Принципиальная схема инструмента с односторонним лезвием;
③ Во время испытания необходимо обратить внимание на фиксацию образца покрытия, направляющее или дистанционирующее устройство, позволяющее избежать скольжения образца или устройства в процессе нанесения маркировки;
④ При нанесении маркировки необходимо следить за тем, чтобы лезвие проходило через все покрытие и все надрезы были на подложке. Оставляйте следы или царапайте подложку.GB/T 9286-2021 и ISO 2409:2020 требуют, чтобы глубина нанесения на основание была как можно меньшей;
⑤ Для определения степени осыпания пленки краски в GB/T 9286-2021 и ISO 2409:2020 предусмотрено, что можно использовать мягкие кисти, чувствительную к давлению ленту, сжатый воздух или азот. используется для удаления отслоившейся пленки покрытия.В стандарте ASTM D3359-23 "Метод B" указано использование ленты для удаления отслоившейся пленки покрытия;
⑥ Что касается выбора ленты, то в GB/T9286—2021 и ISO 2409:2020 упоминается только лента, чувствительная к давлению, и модель не указана.ASTM D3359-23 метод B предусматривает, что используемая лента должна быть прозрачной или полупрозрачной, чувствительной к давлению, шириной 25 мм, а прочность ленты на отслаивание должна составлять от 6,34 Н/см (58 унций/дюйм) до 7,00 Н/см (64 унции/дюйм); что касается расположения и в соответствии с требованиями стандарта GB/T 9286-2021 и стандарта ISO 2409:2020 испытание должно проводиться как минимум в 3 разных точках испытательной панели. Если результаты не совпадают три раза, разница превышает единицу измерения. Испытание повторялось в остальных 3 положениях.ASTM D3359-23 метод B требует проведения 3 испытаний в разных местах;
⑧ Что касается оценки результатов испытаний, то в стандартах GB/T9286—2021 и ISO 2409:2020 указано, что покрытие подразделяется на 6 классов по 0-5 в зависимости от степени осыпаемости покрытия.Среди них уровень 0 означает, что режущая кромка полностью гладкая, а покрытие в сетке не осыпается, а уровень 5 означает, что степень осыпания покрытия превышает 65%.Согласно стандарту ASTM D3359-23, метод B предусматривает, что результаты испытаний делятся на 6 категорий (5B~0B) в зависимости от ситуации с осыпанием покрытия, из которых 5B относится к осыпанию покрытия в сетке как 0%, а 0B относится к осыпанию покрытия в сетке как >65%.В дополнение к трем упомянутым выше стандартам, некоторые стандарты на продукцию или стандарты предприятий также определяют конкретные методы испытаний маркировки.
Например, в GB/T9755-2014 для покрытия наружных стен эмульсионными синтетическими смолами предусмотрено, что приклеивание выполняется в соответствии с положениями GB/T 9286, и требуется использовать инструмент с односторонним лезвием, чтобы вырезать 3 параллельные линии вдоль длинной стороны модели в параллельном и вертикальном направлениях. направления, каждое с интервалом в 3 мм, а количество сеток равно 4 сеткам.
1.2 Метод вилки
Метод раздвоения заключается в использовании острого инструмента для разрезания покрытия и проникновения в него с образованием надреза в форме “×”.После удаления отслоившегося покрытия с помощью скотча его сортируют в соответствии с наблюдаемой степенью повреждения, а затем оценивают адгезионные характеристики покрытия. Принципиальная схема вилки показана на рисунке 3.В стандартах GB/T 31586.2—2015, ISO 16276-2:2017 и ASTM D3359-23 метод А содержатся четкие положения о методе вилки.В стандартах GB/T 31586.2—2015 и ISO 16276-2:2017 указано, что метод маркировки не ограничен толщиной покрытия, и метод маркировки следует использовать в тех случаях, когда твердое покрытие может не подходить для испытания на прочность сетки.При этом оговаривается, что длина каждой линии резания при резке должна составлять около 40 мм, а угол пересечения двух линий резания должен составлять 30~45°.В стандарте ASTM D3359-23 указано, что для покрытий толщиной >125 мкм рекомендуется использовать метод А.В то же время, также предусмотрено, что длина каждой линии резания при резке составляет около 40 мм, а угол пересечения между двумя линиями резания должен составлять 30~45°.
Используя метод вилки для проверки адгезии покрытия, необходимо обратить внимание на следующие моменты:
① GB/T 31586.2—2015 и ISO 16276-2.: Инструменты и ленты для тестирования, используемые в методе fork 2017, соответствуют требованиям стандарта ISO 2409 к инструментам и лентам для тестирования.Испытательные инструменты и ленты, используемые в ASTM D3359-23 по методу A, соответствуют требованиям, предъявляемым к испытательным инструментам и лентам в ASTM D3359-23 по методу B.Перед испытанием необходимо убедиться, что выбранный режущий инструмент имеет V—образную форму, лезвие находится в хорошем состоянии, а угол между инструментами составляет 15~30°;
② Во время испытания необходимо обратить внимание на фиксацию образца покрытия и вспомогательных инструментов, чтобы избежать скольжения режущего инструмента. образцы или вспомогательные инструменты в процессе нанесения маркировки;
③ При нанесении маркировки необходимо убедиться, что лезвие может проникнуть сквозь все покрытие, чтобы все порезы не оставляли следов на поверхности или не царапали ее;
④ Что касается количества измерений, то в GB/T 31586.2-2015 и ISO 16276-2:2017 установлено минимальное количество измерений. количество измерений в зависимости от зоны контроля.Если площадь контроля составляет ≤1000 м2, необходимо выполнить одно измерение для каждой площади, которая составляет 200 м2, или для оставшейся площади, которая составляет менее 200 м2.Если площадь контроля составляет >1000 м2, требуется выполнить 5 измерений, при этом 1 измерение требуется на каждые 1000 м увеличения площади и менее чем на 1000 м2 увеличения площади.ASTM D3359-23 метод A требует проведения 3 испытаний в разных местах;
⑤ Что касается оценки результатов испытаний, то в стандартах GB/T 31586.2—2015 и ISO 16276-2:2017 указано, что покрытие делится на 6 уровней от 0 до 5 в зависимости от ситуации осыпания покрытия, из которых наиболее важным является ситуация отслаивания. или отделение без покрытия - это уровень 0, а ситуация с осыпанием покрытия за пределами зоны резания - уровень 5.Согласно стандарту ASTM D3359-23, метод A предусматривает, что результаты испытаний делятся на 6 классов 5A~0A в зависимости от состояния осыпания покрытия, из которых покрытие не отслаивается или осыпается, соответствует классу 5A, а осыпание покрытия за пределами зоны резания соответствует классу 0A.
1.3 Круговой метод
Адгезия при круговом методе заключается в закреплении тестовой пластины на подвижной платформе. Когда платформа перемещается, длинная игла проникает в покрытие, образуя накладывающиеся друг на друга круглые валики. Степень целостности покрытия в пределах царапин круглых валиков регулируется, и адгезия покрытия повышается. выражается уровнем. Принципиальная схема обводки показана на рисунке 4.В стандарте GB/T 1720-2020 изложены соответствующие требования к испытанию на окружность.Стандарт устанавливает, что в качестве основы для образца, используемого для метода обводки, используется жестяная пластина или окрашенная стальная пластина.Испытательное оборудование представляет собой ручной/автоматический прибор для определения круговорота лакокрасочной пленки.
При проведении теста на обводку следует обратить внимание на следующие моменты:
① Перед испытанием следует проверить остроту иглы и регулярно заменять иглу в соответствии с количеством использований, рекомендованным поставщиком;
② Образец окрашенной пластины следует зафиксировать во время испытания, а окрашенную поверхность - удалить. должна быть направлена вверх;
③ Во время теста ручку следует равномерно встряхивать, а скорость следует регулировать на уровне 80 ~ 100 об/мин;应用 После теста нанесите мягкую кисточку, чтобы удалить стружку краски с царапин;
⑤ При осмотре царапин она должна находиться под естественным или искусственным солнечным светом., и при необходимости можно использовать 4-кратное увеличительное стекло;
⑥ Результаты теста отображаются на царапинах круглого ролика в диапазоне от 1 до 7. Каждая деталь разделена соответственно на 7 уровней, и уровень 1 является лучшим.Как показано на рисунке 5, проверьте целостность лакокрасочного покрытия на каждой детали по порядку. Если 70% или более сетки на определенной детали не повреждены, это означает, что деталь не повреждена.Если лакокрасочная пленка части 1 не повреждена, ей будет присвоен уровень 1; если лакокрасочная пленка части 1 повреждена, а часть 2 не повреждена, ей будет присвоен уровень 2.И так далее, уровень 7 - это наихудший результат; необходимо провести 3 теста.
Эффективность, измеренная эмпирическим методом испытаний GB/T 1720-2020, зависит не только от адгезии покрытия к основанию, но и от различных других факторов. Таким образом, данный метод испытаний не может рассматриваться как метод измерения адгезии, но его можно использовать для оценки степени осыпания покрытия. покрасьте поверхность пленкой.
1.4 Способ вытягивания
Адгезия при методе отрыва заключается в использовании адгезива для непосредственного прикрепления тестовой колонки к поверхности покрытия, а затем тестовая комбинация для склеивания растягивается с помощью машины для испытания на растяжение, чтобы измерить растягивающее усилие, необходимое для разрушения адгезии между покрытием и подложкой. единица измерения, выраженная через силу растяжения/разрушающую способность, полученную на участке испытательной колонны, равна МПа.Назначение одиночного тестового столбца результатов теста Фарадея показано на рисунке 6.Во всех стандартах GB/T5210-2006, ISO 4624:2016, ASTM D4541-22 указаны конкретные методы измерений.
Стандарты GB/T 5210-2006 и ISO 4624:2016 подразделяются на три метода испытаний в зависимости от ситуации с образцом:
① Общий метод испытаний на твердых и легко деформируемых подложках (с использованием двух тестовых колонок);
② метод испытаний с одной стороны с использованием одной тестовой колонки (подходит только для твердых подложек);
③ метод испытаний с использованием колонковый метод (в качестве окрашиваемой основы используется одна из тестовых колонок).Во время испытания давление следует постоянно повышать с равномерной скоростью не более 1 МПа/с, чтобы процесс разрушения мог быть завершен в течение 90 секунд.Требуется провести не менее 6 измерений.ASTM D4541-22 определяет в общей сложности 6 методов испытаний от A до F в зависимости от различного испытательного оборудования и других аспектов.Также предусмотрено, что давление во время испытания должно постоянно повышаться с равномерной скоростью не более 1 МПа/с, чтобы процесс разрушения мог быть завершен в течение 100 с.Кроме того, стандарт GB/T 31586.1—2015 определяет метод оценки прочности на разрыв защитных лакокрасочных покрытий любой толщины на стальных подложках толщиной ≥10 мм.
При проведении теста следует обратить внимание на следующие моменты:
① Перед проведением теста вам необходимо обратить внимание на выбор соответствующей тестовой колонки и на диаметр используемой тестовой колонки, чтобы облегчить правильный расчет результатов после проведения теста;
② Перед проведением теста тестируя, нужно обратить внимание на выбранный клей, покрытие и тестовая колонна должны быть прочно соединены.Особенность клея и его несмешанных компонентов заключается в том, что в течение периода, когда контакт с покрытием эквивалентен времени отверждения клея, в тестируемом покрытии практически не происходит заметных изменений;
③ Поверхность испытательной стойки и поверхность окрашенной пластины перед испытанием необходимо отполировать и придать ей шероховатость чтобы обеспечить лучшее сцепление тестового столбика с поверхностью окрашенной пластины;
④ Во время испытания натяжение должно быть равномерным на тестируемом участке без каких-либо искажений;
⑤ После окончания испытания адгезия между поверхностями раздела может привести к разрыву кольца, а само покрытие может быть повреждено из-за когезии. также возникают, и тип повреждения должен быть определен в соответствии со стандартными требованиями.Что касается типа повреждения испытуемого образца методом разборки, то все вышеприведенные стандарты указывают на необходимость определения в соответствии с разделом "Разборка".В частности, в документе GB/T31586.1-2015 приводится описание типа повреждения, см. рисунок 7.
Правильная оценка типа повреждения помогает тестировщикам научно оценить успешность теста, а также помогает исследователям усовершенствовать формулу покрытия.Если происходит повреждение склеивания, это означает, что выбранный клей не подходит. Вы можете рассмотреть возможность замены других типов клеев и повторного тестирования.Если происходит нарушение адгезии или сцепления покрытия, подумайте об увеличении прочности сцепления между покрытиями или прочности сцепления соответствующих покрытий.При оценке типа повреждения необходимо оценивать ситуацию с поперечным сечением и ситуацию с испытательной колонной вместе. Оценка, основанная только на ситуации с поперечным сечением, может легко привести к ошибкам в оценке.
На рисунке 8 показано поперечное сечение и состояние испытательной колонки образцов А и В.Просто взглянув на поперечное сечение образца А, невозможно судить о том, является ли это повреждением когезии покрытия или повреждением адгезии покрытия и адгезива.На контрольном столбце образца А видно, что почти 60% составляет покрытие и почти 40% - адгезив. Таким образом, типы повреждений в образце А включают когезионное повреждение покрытия и адгезионное повреждение между покрытием и адгезивом.Аналогичным образом, просто взглянув на поперечное сечение образца В, вы можете увидеть почти 50% грунтовки и почти 50% второго покрытия, и невозможно определить, является ли это нарушением сцепления или адгезии.Однако в колонке для испытаний образца В было обнаружено только второе покрытие, поэтому можно сделать вывод, что тип повреждения образца В включает в себя когезионное повреждение второго покрытия, а также адгезионное повреждение грунтовки и второго покрытия.
2 Вывод
(1) Прочность сцепления покрытия зависит от физических свойств самого покрытия, материала и шероховатости основания, предварительной обработки и других факторов.Поверхностное натяжение и химическая энергия различных смол и отвердителей различны. Выбор смол с низкой относительной молекулярной массой может обеспечить покрытию отличную адгезию после сшивания.Добавление базовых материалов и присадок также оказывает большее влияние на адгезию.Как правило, чем больше доля основного материала в рецептуре, тем лучше адгезия.Кроме того, плотность сшивания может быть увеличена путем добавления катализатора, тем самым улучшая адгезию.Различные системы нанесения покрытий используют различные методы повышения адгезионной прочности покрытия, и специалистам по исследованиям и разработкам необходимо разработать формулу в соответствии с характеристиками системы нанесения покрытий.
(2) В дополнение к стандартам методов испытаний на адгезию и стандартам на продукцию, упомянутым выше, существует множество других стандартов на продукцию или стандарты предприятия.По сравнению с методологическими стандартами требования стандартов на продукцию и стандартов предприятия могут быть более конкретными и четкими.Например, ISO 12944-6:2018 "Краски и лаки" — Защита стальных конструкций от коррозии с помощью систем защитных покрытий - Часть 6. Методы лабораторных испытаний на эффективность требуют, чтобы при толщине сухой пленки системы защитных покрытий ≤250 мкм адгезия проверялась методом сетки в соответствии с ISO 2409:2000.; если толщина сухой пленки системы защитного покрытия составляет >250 мкм, адгезию проверяют методом отрыва в соответствии со стандартом ISO 4624:2016.Испытателям необходимо выбрать подходящие методы испытаний в соответствии с параметрами использования покрытия, характеристиками, толщиной и т.д., чтобы научно оценить адгезионную прочность покрытия.
