1．涂層附著力
涂裝工程中，對于防腐蝕涂料的涂層附著力檢測是涂層保護(hù)性能相當(dāng)重要的指標(biāo)，越來越被業(yè)主和監(jiān)理所重視。除了在試驗室內(nèi)的檢測外，防腐蝕涂料的選用過程中，對涂料產(chǎn)品進(jìn)行的樣板附著力測試，以及施工過程中現(xiàn)場附著力的檢測，也越來越普遍。
有機(jī)涂層與金屬基底間的附著力，與涂層對金屬的保護(hù)有著密切的關(guān)系，它主要是由附著力與有機(jī)涂層下金屬的腐蝕過程所決定的。有機(jī)涂層下金屬的腐蝕主要是由相界面的電化學(xué)腐蝕引起的，附著力的好壞對電化學(xué)腐蝕有明顯的影響。良好的附著力能有效地阻擋外界電解質(zhì)溶液對基體的滲透，推遲界面腐蝕電池的形成；牢固的界面附著力可以極大地阻止腐蝕產(chǎn)物——金屬陽離子經(jīng)相間側(cè)面向陰極區(qū)域的擴(kuò)散，這些陽離子擴(kuò)散是為了平衡陰極反應(yīng)所生成的帶負(fù)電荷的氫氧根離子，這雖然是一個相當(dāng)緩慢的過程，但是一旦附著力降低，陽離子從相間側(cè)面向陰極擴(kuò)散的擴(kuò)散則容易得多。
有機(jī)涂層的附著力，應(yīng)該包括兩個方面，首先是有機(jī)涂層與基底金屬表面的黏附力（adhesion），其次是有機(jī)涂層本身的凝聚力（Cohesion）。這兩者對于涂層的防護(hù)作用來說缺一不可。有機(jī)涂層在金屬基底表面的附著力強(qiáng)度越大越好；涂層本身堅韌致密的漆膜，才能起到良好的阻擋外界腐蝕因子的作用。涂層的不能牢固地黏附于基底表面，再完好的涂層也起不到作用；涂層本身凝聚力差，漆膜容易開裂而失去保護(hù)作用。這兩個方面缺一不可，附著力不好，再完好的涂層也起不到作用；而涂層本身凝聚力差，則漆膜容易龜裂。這兩者共同決定涂層的附著力，構(gòu)成決定涂層保護(hù)作用的關(guān)鍵因素。
有關(guān)涂層附著力的研究有相當(dāng)多的理論學(xué)說，影響涂層附著力有基本因素主要有兩個，涂料對底材的濕潤性和底材的粗糙度。涂層對金屬底材的濕潤性越強(qiáng)，附著力越好；一定的表面粗糙度對涂層起到了咬合錨固（Anchor Pattern）的作用。
檢測涂層與底材之間的附著力有多種方法，很多機(jī)構(gòu)制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，同時也制備了很多的儀器工具來進(jìn)行附著力的檢測。
適用于現(xiàn)場檢測附著力的方法主要有兩大類， 用刀具劃X或劃格法，以及拉開法。這兩種方法除了可以在實驗室內(nèi)使用外，更適合于在施工現(xiàn)場中應(yīng)用。
2．劃X法match
美國材料試驗協(xié)會制訂的ASTM D3359－02是目前最新版的有關(guān)劃X法的標(biāo)準(zhǔn)。它適用于干膜厚度高于125微米的情況，對最高漆膜厚度沒有作出限制.而相對應(yīng)的劃格法通常適用于250微米以下的干膜厚度。
測試所要有的工具比較簡單，鋒利的刀片，比如美工刀、解剖刀；25mm（1in.）的半透
明壓敏膠帶；鉛筆一頭的橡皮擦以及照明燈源，比如手電等。
測試程序如下：
（1）涂層表面要清潔干燥，高溫和高濕會影響膠帶的附著力
（2）浸泡過的樣板要用溶劑清洗，但不能損害涂層，然后讓其干燥
（3）用刀具沿直線穩(wěn)定地切割漆膜至底材，夾角為30～45°，劃線長40mm(1.5 in.)，交叉點(diǎn)在線長的中間
（4）用燈光照明查看鋼質(zhì)基底的反射，確定劃痕到底材沒有；如果沒有，則在另一位置重線切割
（5）除去壓敏膠帶上面的兩圈，然后以穩(wěn)定的速率拉開膠帶，割下75mm（3in.）長的膠帶
（6）把膠帶中間處放在切割處的交叉點(diǎn)上，用手指抹平，再用橡皮擦摩平膠帶，透明膠帶的顏色可以幫助我們看出與漆膜接觸的狀態(tài)密實程度。
（7）在90±30s內(nèi)，以180°從漆膜表面撕開膠帶，觀察涂層拉開后的狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)中定義了五種狀態(tài)供參考（如圖1），其中5A－3A為附著力可接受狀態(tài)。
5A：沒有脫落或脫皮
4A：沿刀痕有脫皮或脫落的痕跡
3A：刀痕兩邊都有缺口狀脫落達(dá)1.6mm
2A：刀痕兩邊都有缺口狀脫落達(dá)3.2mm
1A：膠帶下X區(qū)域內(nèi)大部分脫落
0A：脫落面積超過了X區(qū)域
3．劃格法
附著力的劃格法測試標(biāo)準(zhǔn)主要有ASTM D3359 Method B、ISO 2409和GB 。兩者的測試方法和描述基本相同，只是對于附著力級別的說明次序剛好相反。ASTMD3359是5B～0B為由好到壞，而ISO 2409是0～5為由好到壞。這里主要介紹ISO 2409的測試方法。
ISO 2409劃格法測試中使用的刀具有多刃和單刃兩種，由于多刃刀具對>120微米的干膜厚度或較硬的涂層不容易平穩(wěn)地切割漆膜，因此推薦使用單刃刀具。為了避免人為誤差，發(fā)展有電動劃格法附著力測試儀，可以自動劃格，刀具壓力可以預(yù)先調(diào)校。有些儀器公司，如德國Erichzen儀器公司生產(chǎn)的430型，可以進(jìn)行單行、多行、星形及楔形等多種規(guī)格的試驗。使用單刃刀具，還需要具有不同間距的儀器。透明壓敏膠帶以及x 2 或 x 3的放大鏡也是不可缺少的試驗用材料。
不同的漆膜決定了不同的劃格間距，底材的軟硬程度也對其有影響。
表2 不同漆膜厚度與底材相對應(yīng)的劃格間距
測試程序如下：
（1）測量漆膜，以確定適當(dāng)?shù)那懈铋g距
（2）以穩(wěn)定的壓力，適當(dāng)?shù)拈g距，勻速地切割漆膜，刀刀見鐵（直透底材表面）
（3）重復(fù)以上操作，以90°角再次平行等數(shù)切割漆膜，形成井字格
（4）用軟刷輕掃表面。以穩(wěn)定狀態(tài)卷開膠帶，切下75mm的長度
（5）從膠帶中間與劃線呈平行放在格子上，至少留有20mm長度在格子外以用手抓著，用手指摩平膠帶
（6）抓著膠帶一頭，在0.5~ 1.0s內(nèi)，以接近60°角撕開膠帶。保留膠帶作為參考，檢查切割部位的狀態(tài)，見圖2和圖3。
ISO 12944－6中規(guī)定，達(dá)到0級或1級為合格。
圖2 ISO 2409劃格法的附著力級別
在ISO 12944中規(guī)定，附著力須達(dá)到1級才能認(rèn)定為合格；在GB 中，附著力達(dá)到1~2級時認(rèn)定為合格。很多重大項目的防腐蝕涂裝規(guī)格書中，規(guī)定測試樣板的涂層附著力必須達(dá)到1級。
4．拉開法
拉開法是評價附著力的最佳測試方法，ISO 4624：2002為附著力拉開法的目前最新版應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，相類似的測試標(biāo)準(zhǔn)還有ASTM D4514。
拉開法測試儀器有機(jī)械式和液壓／氣壓驅(qū)動兩種類型。典型的測試儀器有Elcometer 106型（機(jī)械式）和Elcometer 108型（液壓型）以及PAT M01（液壓型）。
挪威國家技術(shù)局分別在1992年，1994年和1995年進(jìn)行了三個項目的測試工作，針對不同的涂料類型、黏結(jié)劑類型、測試儀器以及圓柱規(guī)格和圓柱周邊是否切割等因素，研究判斷附著力測試結(jié)果差異的成因。1994年研究結(jié)果直接導(dǎo)致了在挪威石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NORSOK M501規(guī)定不再使用類似于Elcomete 106的手動機(jī)械拉開法測試儀，因為它由于手工操作的不穩(wěn)定性而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
使用的膠黏劑有兩種，環(huán)氧樹脂和快干型氰基丙烯酸酯膠黏劑。環(huán)氧膠黏劑在室溫下要24小時后才能進(jìn)行測試，而快干型氰基丙烯酸酯膠黏劑室溫下15分鐘后即能達(dá)到測試強(qiáng)度，建議在2小時后進(jìn)行測試。
透明膠帶的作用主要是用來固定剛黏上的鋁合金圓柱，以免膠黏劑沒有固化到一定牢度而使圓柱偏離原來的黏著位置。
切割刀具用來切割鋁合金圓柱周邊的涂層與膠黏劑，直至底材，這樣可以避免周邊涂層影響附著力的準(zhǔn)確性。如果干膜厚度低于150微米時，可以不進(jìn)行切割處理。
圖3 附著力拉開法測試的結(jié)構(gòu)示意圖
測試程序和方法如下：
（1）鋁合金圓柱用240-400目細(xì)度的砂紙砂毛，使用前用溶劑擦洗除油
（2） 測試部位用溶劑除油除灰
（3） 按正確比例混合雙組份無溶劑環(huán)氧膠粘劑，再涂抹上鋁合金圓柱，壓在測試涂層表面，轉(zhuǎn)向360°，確保所有部位都有膠粘劑附著
（4） 用膠帶把鋁合金圓柱固定在涂層表面，雙組份環(huán)氧膠粘劑在室溫下要固化24小時；氰基丙烯酸膠粘劑按說明書的要求（15分鐘后達(dá)到強(qiáng)度，最好在2小時測試）。
（5）測試前，用刀具圍著鋁合金圓柱切割涂層到底材
（6） 用拉力儀套上鋁合金圓柱，轉(zhuǎn)動手柄進(jìn)行測試，記錄下破壞強(qiáng)度（MPa），以及破壞狀態(tài)。用百分比表示出涂層與底材、涂層之間、涂層與膠水以及膠水與圓柱間的附著力強(qiáng)度及狀態(tài)
（7）為了便利起見，ISO4624中規(guī)定了一系列符號來描述其狀態(tài)：
A = 底材的內(nèi)聚力破壞
A/B = 底材與第1道漆間的附著力破壞
B = 第1道漆的內(nèi)聚力破壞
B/C = 第1道涂層與第2道涂層間的附著力破壞
n = 多道涂層系統(tǒng)中第n道涂層的內(nèi)聚力破壞
n/m = 多道涂層系統(tǒng)中第n道涂層與第m道涂層系統(tǒng)的附著力破壞
-/Y = 最后1道涂層與膠黏劑間的附著力破壞
Y = 膠黏劑的內(nèi)聚力破壞
Y/Z = 膠黏劑與測試圓柱間的附著力破壞
附著力的強(qiáng)度以N／mm2(Mpa)來表示，在常用的Elcometer 108上面顯示的是MPa。比如一個涂層系統(tǒng)的拉開應(yīng)力為20MPa，在圓柱上面和第一道涂層上有30％的涂層內(nèi)聚力破壞，第一道涂層與第二道涂層的附著力破壞達(dá)到70％的圓柱面積，則可以表述為：
20MPa，30％B，70％B/C
在NORSOK M501 （Rev 4 1999）中，對有機(jī)涂層的附著力測試規(guī)定要求必須使用自動的中心拉開式儀器，而不能使用手動機(jī)械式（例如Elcometer 106），至少要求達(dá)到5.0MPa。對于防火涂料，水泥型的要求達(dá)到2.0MPa，對于環(huán)氧類產(chǎn)品要求為3.0MPa認(rèn)可為合格。
ISO 12944-6 中對于涂層系統(tǒng)（干膜厚度大于250微米時）的附著力要求為按照ISO 4624拉開法附著力測試，至少要達(dá)到5MPa，并且不低于原的50%（在GB 中為70%）
對于舊涂層的維修，參考數(shù)值至少要達(dá)到2MPa，才能認(rèn)定為原涂層具有一定的附著力，可以保留。否則舊涂層予以去除。
《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》JTJ 275－2000中對新建結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層與混凝土表面的附著力不得到小1.5MPa，如果涂層系統(tǒng)已達(dá)到設(shè)計使用年限的附著力仍不小于1.0MPa，且表面無裂紋、氣泡和嚴(yán)重粉化時，被認(rèn)為可以繼續(xù)使用。
5．結(jié)束語
防腐涂層的附著力測試有多種方法，上面介紹的劃X和劃格法測試結(jié)果不理想時，拉開法可以作為主要的參考方法。
根據(jù)ISO12944－6的規(guī)定，涂層性能測試要在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境養(yǎng)護(hù)3周（21天）后進(jìn)行。在現(xiàn)場的測試，盡管涂層固化環(huán)境不穩(wěn)定，但是經(jīng)過21天的風(fēng)化后，涂層系統(tǒng)進(jìn)入了更為穩(wěn)定的狀態(tài)，此時進(jìn)行附著力測試其結(jié)果更為準(zhǔn)確，更具有科學(xué)說服力。
為了測試結(jié)果的公平公證性，在工程現(xiàn)場測試時，需要業(yè)主、監(jiān)附理、承包商、施工方以及涂料供應(yīng)商一起參與附著力的檢驗測試。相關(guān)的測試報告中還要注明涂層系統(tǒng)、施工時間、固化情況、測試點(diǎn)的漆膜厚度、測試用儀器和參考的標(biāo)準(zhǔn)等，對于測試結(jié)果要慎重對比地相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，力求準(zhǔn)確地進(jìn)行描述，并作記錄。
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