CN112630137A

CN112630137A - 一种涂层附着力测试方法

Info

Publication number: CN112630137A
Application number: CN202011472773.1A
Authority: CN
Inventors: 张金钟
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Engineering and Construction Corp
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Engineering and Construction Corp
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本发明属于测试方法领域，具体为一种涂层附着力测试方法。该测试方法包括以下步骤：S1、试样的制作，用涂层基底材料制作两块测试柱，测试柱的一个圆面与另一块测试柱的圆面相对，分别在相对的两个圆面上涂覆涂层，两个圆面之间不接触，待涂层固化后备用；S2、拉力测量，计算涂层附着力，使用力值测试装置，将涂层接触后拉开，并根据粘接面积和涂层拉开力值的大小，计算涂层附着力。采用本发明的测定方法，能更准确地测试涂层材料的具体附着力大小，可更直观的对涂层附着力进行表述。

Description

一种涂层附着力测试方法

技术领域

本发明属于测试方法领域，具体为一种涂层附着力测试方法。

背景技术

涂层是一种重要防腐蚀手段，使涂层下基底收到保护。涂层的附着力是指涂层和基底之间的结合力，是涂层本身的一项重要属性。

随着涂层技术快速发展，出现了很多高性能种类的涂层研发产品和运用，包括现有的一些酸性油气田地面设备中，已有运用范例。附着力作为涂层的基本性能之一，代表涂层附着在基底上的力学特性。目前的涂层附着力测试方法具有局限性，部分方法不能量化评价涂层附着力，部分涂层附着力测试方法受到测试方法的限制，尤其是针对附着力较强，或者材料比较特殊的涂层种类，现有的测试方法便显示出就局限性。使用本专利的测试方法，可以突破现有涂层测试方法的局限性，使用本方法既可以为工程测试提供技术支持。

常规涂层附着力测试方法比较多，基本都分为画叉、画格、画平行线、拉开法等。在这些方法中，画叉、画格、画平行线都是使用刀具在涂层的试样表面刻画不同形状，然后使用刀尖从划痕处挑起，或者是用压敏胶带粘住划痕部位，然后拉开胶带，观察划痕造成的涂层脱落情况，根据涂层脱落的严重程度，判定级别，从而对涂层附着力进行评级判定，这种判定方法只能定性判断，不能量化涂层的附着力大小。拉开法作为一种能够量化判断涂层附着力大小的经典方法，其原理：

X＝F/S (公式1)

其中：X为涂层附着力(单位为MPa)；

F为涂层拉开的力值大小(单位为N)；

s为涂层粘接面面积(单位为mm²)。

根据现有测试方法，在涂层附着力测试过程中都使用了在涂层试样的表面，粘接一个拉头，在测试时候将拉头拉开，通过测量拉开的力值和涂层脱落面面积计算，再根据公式1计算出涂层附着力。粘接拉头的粘胶有环氧树脂、氰基丙烯酸酯、双组份无溶剂环氧化物以及氧化物催化的聚酯胶黏剂等等。这种测试方法相对于画叉、画格、画平行线方法更具有直观性，能够实现涂层附着力量化测量。但是实际测量过程中发现，在进行强度较高涂层种类的附着力测试时，使用这种方法达不到理想的测量效果。分析其原因，主要由于拉头和附着力之间的粘胶剂强度不够，在使用力将拉头和涂层表面拉开时候，往往出现拉头和涂层表面的粘胶被拉脱，或者粘胶和涂层表面被拉开，而涂层和基底没有被拉开。因此测试的力值未能反应涂层和基底的粘接力，而是反应的是拉头和粘胶、或粘胶和涂层表面之间的粘接力。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种涂层附着力测试方法。该方法可以完全量化涂层附着力大小测定，测试过程不使用粘胶，避免了粘胶对测试带来的影响。

为了实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

一种涂层附着力测试方法，包括以下步骤：

S1、试样的制作

用涂层基底材料制作两块测试柱，测试柱的一个圆面与另一块测试柱的圆面相对，分别在相对的两个圆面上涂覆涂层，两个圆面之间不接触，待涂层固化后备用；

S2、拉力测量，计算涂层附着力

使用力值测试装置，将涂层接触后拉开，并根据粘接面积和涂层拉开力值的大小，计算涂层附着力。

涂层附着力测试方法还包括S3、腐蚀环境中的腐蚀测试：

将S1中制好的试样放入腐蚀环境，参照NACE TM 0185-2006腐蚀测试标准，在腐蚀环境中对试样进行腐蚀；将经过腐蚀后的试样采用S2步骤进行测试。

作为本申请中一种较好的实施方式，使用涂层基底材料制作两块测试柱，两块测试柱大小一致，取每个测试柱一个圆面作为涂层附着面，测试表面的表面处理状态要求一致。

作为本申请中一种较好的实施方式，对测试柱进行涂覆时，可以制作一个固定夹具，用以调节两个测试块之间距离，并保证涂层在固化时，不发生位移变化。

作为本申请中一种较好的实施方式，根据实际需要测定的情况，可以改变测试柱的形状和大小。

作为本申请中一种较好的实施方式，涂层拉开的速度为1MPa/s。

作为本申请中一种较好的实施方式，涂层固化的条件为：温度为30±5℃，湿度50±10％。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述测试柱待涂覆涂层的基底须进行表面处理，使表面无可见的油、脂和污物、氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质等等；如果是金属，最好呈现均匀的金属光泽。处理后的基底表面等级应达到GB/T8923规定的Sa2.5级或更高等级要求。

作为本申请中一种较好的实施方式，如果是金属，预处理可采用以下步骤进行处理：先去除基底表面的较明显的锈层，再除可见的油、脂，清洗油污使用丙酮，清洗后再使用无水酒精脱水。按照SY/T 0407规定的喷砂处理方法，对基底表面进行喷砂处理，喷砂处理后再对表面进行除尘。如果是其他材料，则直接进行喷砂处理，使达到要求即可。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(一)、测试方法易行有效，可以有效量化得到涂层附着力大小。

(二)、测试过程不使用粘胶，避免了粘胶对测试带来的影响。

附图说明

图1为采用对比例1中记载的方法进行涂层附着力测试的效果图

图2为本发明所述试样装置的结构示意图

其中，1——测试柱一，材质为涂层对应的基底，2——涂层，涂覆在两个测试柱之间、3——测试柱二，材质为涂层对应的基底。

图3为采用实施例1中记载的方法进行涂层附着力测试的效果图；

图4为实施例2中方法1进行涂层附着力测试的效果图；

图5为实施例2中方法2进行涂层附着力测试的效果图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1：(高性能重防腐涂料)

S1、试样的制作：先使用20#碳钢材料制作测试柱，测试柱为圆柱形，直径20mm，高度为30mm。每一组为两个测试柱(两个测试柱完全一致)，对测试柱的待涂覆涂层的圆面进行表面处理，先去除基底表面的较明显的锈层，先去除可见的油、脂。清洗油污使用丙酮，清洗后再使用无水酒精脱水。按照SY/T 0407规定的喷砂处理方法，对基底表面进行喷砂处理，喷砂处理后再对表面进行除尘。处理后的基底表面等级达到GB/T8923规定的Sa2.5级或更高等级要求，表面无可见的油、脂和污物、氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质，呈现均匀的金属光泽。

处理之后，再用刷子将涂料均匀涂覆在处理过的金属基底表面(涂层厚度不影响结果)，涂敷涂料的方式如图二。然后将试样放入恒温恒湿箱中固化，恒温恒湿箱中，控制温度为30±5℃，湿度50±10％环境中固化，经过168小时完全固化后取出试样。

S2、拉力测量，计算涂层附着力：使用力值测试装置(现有技术可以实现，不赘述)，将涂层接触后拉开，按照标准中规定的速度1MPa/s的速度将试样拉开。记录拉开两个测试柱力值大小；并根据粘接面积和涂层拉开力值的大小，计算涂层附着力。测试后效果见图三。

实施例2：测定改性聚氨酯涂料在非金属复合材料(如塑料)上的附着力

方法一：参照标准ASTM D4541-2009e1标准的中方法E，使用便携式附着力测试仪，测试改性聚氨酯涂料在非金属复合材料上的附着力，使用Araldite AB胶进行拉头和复合金属涂料表面的粘接。测试后效果见图4

方法二：

S1、试样的制作：先使用非金属复合材料制作成测试柱，测试柱为圆柱形，直径20mm，高度为30mm。每一组为两个测试柱(两个测试柱完全一致)，对测试柱的待涂覆涂层的圆面进行表面处理，处理后的基底表面等级达到GB/T8923规定的Sa2.5级或更高等级要求，表面无可见的油、脂和污物、涂层和外来杂质。

处理之后，再用刷子将改性聚氨酯涂料均匀涂覆在处理过的基底表面(涂层厚度不影响结果)，涂敷涂料的方式如图二。然后将试样放入恒温恒湿箱中固化，恒温恒湿箱中，控制温度为30±5℃，湿度50±10％环境中固化，经过165小时完全固化后取出试样。

S2、拉力测量，计算涂层附着力：使用力值测试装置(现有技术可以实现，不赘述)，将涂层接触后拉开，按照标准中规定的速度1MPa/s的速度将试样拉开。记录拉开两个测试柱力值大小；并根据粘接面积和涂层拉开力值的大小，计算涂层附着力。测试后效果见图五。

两种方法的附着力测试结果见下表：

表1使用两种不同测试方法测试改性聚氨酯涂料在非金属复合材料上的附着力效果对照

实施例3：使用两种方法测试环氧树脂涂料在X65钢材料上附着力

方法1：参照标准GBT 5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力》试验标准规定试验方法，使用了Araldite公司的AB双组份粘胶作为粘连剂。

方法2：按照实施例1中的方法，使用X65材料制作测试柱，然后使用环氧涂料进行粘接。

测试结果如下：

结果：使用两种方法测试结果一致，说明新方法对于附着力低的涂料测试结果和现有方法一致。

实施例4：(腐蚀试验)

试样的制作同实施例1，将制作好的试样放入腐蚀环境，参照NACE TM0185-2006等腐蚀测试标准进行，在腐蚀环境中对涂层试样进行腐蚀。之后再将腐蚀后的试样取出进行S2、拉力测量，计算涂层附着力的。对比例1：

先将涂料涂覆在预先制好的涂层基底上，基底的材料为20#碳钢，基底尺寸为：长×宽×厚＝100mm×50mm×8mm。按照涂料施工工艺，先对金属基底进行表面处理，在涂装试样前，对基底进行预处理。先去除基底表面的较明显的锈层，先去除可见的油、脂。清洗油污使用丙酮，清洗后再使用无水酒精脱水。按照SY/T 0407规定的喷砂处理方法，对基底表面进行喷砂处理，喷砂处理后再对表面进行除尘。处理后的基底表面等级应达到GB/T8923规定的Sa2.5级或更高等级要求，表面无可见的油、脂和污物、氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质，呈现均匀的金属光泽。然后使用刷子将涂料均匀涂覆在处理过金属基底表面，然后方法恒温恒湿箱中，控制温度为30±5℃，湿度50±10％环境中固化，经过168小时完全固化后取出试样。

参照GBT 5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力》试验标准规定试验方法，使用了双组份无溶剂环氧化物作为粘连剂，将拉头粘连在试样的表面，待到粘连剂完全固化后，放到材料试验机上进行力值测试，测试后效果见图一。

将实施例1与对比例1中两种不同测试方法对涂层附着力效果进行测试，结果如表1所示：

表1使用两种不同测试方法测试涂层附着力效果对照

由以上结构分析可知：按照对比例1进行附着力测试，测试得到的附着力数据大小其实反映的涂层和拉头之间粘胶的粘接力大小，在粘胶的有限的粘接力作用下，涂层和金属基底没有被拉开，因此测试数据没能真正测试出涂料在金属基底实际附着力。但是通过本方法(实施例1)就可以直接测试出涂料在金属基底实际附着力，测试结果较对比例1更加稳定，因此本测试方法更加科学。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种涂层附着力测试方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、试样的制作

S2、拉力测量，计算涂层附着力

2.如权利要求1所述涂层附着力测试方法，其特征在于还包括S3、腐蚀环境中的腐蚀测试：

3.如权利要求1或权利要求2所述涂层附着力测试方法，其特征在于：测试柱的形状和大小根据情况改变，但参与同一测试的两个测试柱大小形状一致。

4.如权利要求1或权利要求2所述涂层附着力测试方法，其特征在于：所述的测试柱用夹具进行固定，使两个圆面完全对应并保证测试块之间的距离。

5.如权利要求1或权利要求2所述涂层附着力测试方法，其特征在于：所述测试柱待涂覆涂层的基底须进行表面处理，使表面无可见的油、脂和污物、氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质。

6.如权利要求1或权利要求2所述涂层附着力测试方法，其特征在于：涂层拉开的速度为1MPa/s。

7.如权利要求1或权利要求2所述涂层附着力测试方法，其特征在于固化的条件为：温度为30±5℃，湿度50±10％。

8.如权利要求5所述涂层附着力测试方法，其特征在于：处理后的基底表面等级应达到GB/T8923规定的Sa2.5级或更高等级要求。