附着力试验技术内容

1. 检测项目分类及技术要点
附着力试验根据原理和破坏形式主要分为两大类：直接法（拉力法）和间接法（划格法、划叉法、划圈法、拉开法等）。

• 1.1 直接法（拉力法/拉开法）

  • 技术原理：通过在涂层表面粘结特定尺寸的试柱（锭子），使用拉力试验机垂直均匀拉动，直至涂层发生破坏，测量其最大拉力值。计算单位面积上的力，即附着力强度。

  • 技术要点：

    • 试样制备：试柱必须与涂层表面垂直粘结。粘结剂的选用（如双组分环氧胶）其强度必须大于待测涂层附着力，且对涂层无腐蚀。

    • 测试过程：拉力方向必须严格垂直于测试面，加载速率应恒定（通常为1 MPa/s或设备制造商规定值）。

    • 破坏模式判定：结果有效性高度依赖于破坏发生在涂层体系内的位置。破坏模式分为：

      • A：内聚破坏（发生在涂层内部）；

      • B：附着破坏（发生在涂层与基材界面）；

      • C：内聚破坏（发生在粘结剂内部）；

      • D：附着破坏（发生在粘结剂与试柱或涂层界面）；

      • A/B等：混合型破坏。通常认为，当附着力强度大于涂层内聚强度时，发生A类破坏，此时测得值为涂层内聚强度，可视为附着力下限值。清晰的B类破坏最能真实反映界面附着力。

    • 结果表达：以MPa（N/mm²）表示附着力强度，并明确记录破坏模式（如：5.8 MPa，A/B型破坏）。

• 1.2 间接法

  • 1.2.1 划格法/划叉法（GB/T 9286, ASTM D3359, ISO 2409）

    • 技术原理：利用多刃切割刀具在涂层上形成规定间距的方格或X形划痕，穿透至基材。使用压敏胶带粘贴并快速撕离，根据涂层从基材上脱落的面积比例评定等级。

    • 技术要点：

      • 刀具选择：根据涂层厚度选择刀齿间距（如1mm、2mm适用于厚度≤60μm和≤120μm的涂层）。

      • 切割操作：切割时应施加均匀力度，刀片必须划至基材。可配合显微镜确认。

      • 胶带粘贴与撕离：使用标准压敏胶带（如3M 610），彻底滚压排出气泡后，在0.5-1.0秒内以接近60°角快速撕离。

      • 结果评定：对比标准图谱，进行0-5级（划格法，0级最好）或0-5级（划叉法，ASTM D3359 Method A）评级。

  • 1.2.2 划圈法（GB/T 1720）

    • 技术原理：采用固定负荷的划圈附着力测定仪，以钢针作为划针，在涂层表面匀速划出一连串依次重叠的圆形滚线。根据涂层破损形态评定等级。

    • 技术要点：划针必须穿透涂层；试验中不应停顿；根据滚线区域内涂层脱落面积的比例，对照标准评级（1-7级，1级最好）。该方法主观性较强，重复性不如划格法和拉开法。

  • 1.2.3 拉开法（与直接法原理相同，但常作为一类方法列出）

    • 技术原理：同1.1直接法（拉力法），通常特指使用便携式液压或机械拉力仪进行的现场或实验室测试。

2. 各行业检测范围的具体要求

• 2.1 涂料与涂装行业

  • 建筑涂层：外墙涂料常采用划格法（间距2mm或3mm），要求一般不低于1级（GB/T 9286）。地坪涂层因厚度大、强度高，多采用拉开法，要求通常≥2.0 MPa（混凝土基材）或≥5.0 MPa（钢基材）。

  • 工业防护涂层（钢结构、船舶、海洋工程）：这是拉开法的核心应用领域。ISO 12944、NORSOK M-501等标准对不同腐蚀环境（C2-C5-M）、涂层体系规定了最低附着力要求。例如，C5-M（海洋腐蚀环境）通常要求新涂层附着力≥5 MPa，维修时≥3 MPa，且破坏模式可接受A、A/B或B。

  • 汽车涂层：对原厂漆（OEM）和修补漆均有严格要求。常用划格法（间距1mm或2mm）检验各涂层间（电泳、中涂、色漆、清漆）的附着力，通常要求0级或1级。对塑料部件，需在特定温度/湿度循环后进行测试。

• 2.2 胶粘剂与复合材料行业

  • 结构胶粘剂：主要依据ASTM D4541、ISO 4624进行拉开法测试。附着力是核心性能指标，用于评估胶粘剂与金属、复合材料等被粘物的粘结性能，强度要求根据应用从十几到数十MPa不等。

  • 复合材料层合板：常用 ASTM D7234（使用便携式附着力测试仪）评估复合材料层间或涂层与复合材料基体间的粘结强度。

• 2.3 金属处理与镀层

  • 电镀、热喷涂、阳极氧化层：普遍采用划格法或拉开法评估镀层/涂层与金属基体的结合力。如热喷涂涂层（金属或陶瓷）的附拉开法测试是质量控制的必要环节，要求强度值依据涂层材料和应用而定。

• 2.4 印刷与包装行业

  • 油墨附着力：常用胶带法（类似于划叉法，ASTM D3359 Method B）测试油墨在塑料薄膜、金属箔、纸张等基材上的附着情况，通过规定划擦次数后油墨的残留率进行评价。

3. 检测仪器的原理和应用

• 3.1 拉开法附着力测试仪

  • 原理：基于液压或机械传动原理，提供垂直、均匀、可控的拉力。核心部件包括：动力单元、力值传感器、拉杆、以及对中夹具和试柱（锭子）。

  • 分类与应用：

    • 液压式：手动泵或气动泵驱动液压缸产生拉力。便携性强，适用于实验室和现场测试。量程范围广（通常0-10 MPa或更高），精度一般在±1% FS或更高。

    • 机械式（手轮或电机驱动）：通过螺杆或齿轮机械传动产生拉力。稳定性好，多用于实验室固定设备。

    • 数显与数据处理：现代仪器配备数字显示器，可实时显示拉力-时间曲线，自动计算强度并存储数据，部分可连接电脑进行高级分析。

  • 关键配件：不同尺寸的试柱（常见直径10mm， 20mm， 50mm）、高强度粘结剂、切割环、对中装置是保证测试准确的关键。

• 3.2 划格法/划叉法刀具

  • 原理：利用精密加工的多刃刀片，确保切割间距恒定、切口整齐。

  • 类型：

    • 多刃切割刀：一次性六刃或十一刃刀片，效率高，间距固定（如1mm， 2mm）。

    • 可调间距切割器：通过更换刀片或调整刀座获得不同间距。

    • 导向器：确保切割时刀具运行平直，尤其适用于手工操作。

• 3.3 划圈法附着力测定仪

  • 原理：机械式仪器，通过回转工作台带动试板匀速转动，同时加载有固定砝码的划针在涂层上划出螺旋形划痕。通过机械传动确保划痕轨迹为符合阿基米德螺线的重叠圆圈。

• 仪器选用原则：

  • 根据标准选择：必须优先满足相关产品标准或测试方法标准对仪器的规定。

  • 根据涂层特性选择：硬脆薄涂层适合划格法；厚层、高强涂层必须使用拉开法。

  • 根据测试场景选择：实验室质量控制优选精度高的台式拉开仪；现场检验宜用便携式液压或机械拉开仪。

  • 量程与精度：仪器量程应覆盖预期强度值的20%-80%，确保最佳测量精度。力值传感器精度通常要求不低于±1%。