便携式涂层附着力测试仪

[align=center][font='myriad pro'][size=29px]橡胶涂层与金属基材的附着力研究[/size][/font][/align][font='myriad pro'][size=16px] 金属罐[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]或[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]听[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]经常[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]被[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]用于货物的密封包装。在应用中需要对金属进行表面改性，以防止产品与包装相互作用。其中一种方式是使用水性分散剂，将其涂覆在金属表面形成橡胶层。这种应用多见于食品和动物饲料的包装。选用这种包装的客户需要关注橡胶在被[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]涂覆的[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]金属上的附着力。[/size][/font][font='等线 light'][size=21px]样品制备[/size][/font] [font='myriad pro'][size=16px]涂橡胶层[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]([/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]未知粘合剂，客户提供[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px])[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]的薄钢板两组样品[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]([/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]厚度[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]1mm)[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] 用[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]不锈钢[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]支撑板[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]板加固[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]([/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]厚度[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]3[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]毫米[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px])[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] 粘附体[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]:[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]铝质粘附体[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]，粘接面积[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]78.5 mm[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]2[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] 胶粘剂[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]: Scotch Weld DP 490[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]，室温固化[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]24[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]小时[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] 表面处理[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]:[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]用[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]180[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]级砂光纸手工砂光[/size][/font][font='等线 light'][size=21px]实验设计[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] 共检测[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]36[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]个样本[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]([/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]每组[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]18[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]个[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px])[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] 每组切割[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]10[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]个样品的橡胶涂层[/size][/font][font=&][size=16px] 设备[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]:[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px] [/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]LUMiFrac[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]粘附[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]力分析仪[/size][/font][font='等线 light'][size=21px]实验条件[/size][/font] [font='myriad pro'][size=16px]测量温度[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]:25°C[/size][/font] [font='myriad pro'][size=16px]负载增加形式[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]:[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]负载线性增加，速度[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]2 N/s[/size][/font] [font='myriad pro'][size=16px]测试基座[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]:TSU-M (17.09 g)[/size][/font][font='等线 light'][size=21px]测试结果[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121538301204_7262_5247763_3.png[/img][font='等线 light'][size=21px]失效模式[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121538307606_2931_5247763_3.png[/img][font='myriad pro'][size=16px] 由失效模式可以观察发现：未切割涂层的样品在涂层被从基材拉开后，由于涂层本身的弹性特点，和涂层内聚力的影响，涂层粘结范围周边的涂层也[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]被[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]拉开，导致测试结果偏大，而在[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]对[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]粘结范围周边涂层[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]进行[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]环切[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]的[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]样品则不存在这种问题。[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]而测试样品本身如果不是硬质的刚性材料，也会出现类似的问题。如下示意图所示：[/size][/font][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121538310858_9670_5247763_3.png[/img][/align][font='等线 light'][size=21px]结论[/size][/font] a. [font='myriad pro'][size=16px]利用[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]LUMiFrac[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]可以分析橡胶涂层在金属基材的附着强度[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]，同样适用于相似类型的复合材料[/size][/font] b. [font='myriad pro'][size=16px]基材的厚度应足以避免变形，否则要附加刚性的支撑板。[/size][/font] c. [font='myriad pro'][size=16px]柔软或厚的涂层导致更高的[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]破裂强度[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]。[/size][/font] d. [font='myriad pro'][size=16px]建议参照[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]DIN EN 4624:2016-08[/size][/font][font='myriad pro'][size=16px]（色漆和清漆：粘附力拉脱试验）对涂层进行环切，避免涂层厚度及形变造成的影响。[/size][/font]

[b]1 前言与目的[/b]　　在各种产品的表面处理工艺中， 喷漆与底材的附着力差，出现掉漆、起泡、划格法测试不合格的问题会经常出现。 而底材表面不干净，有油污、油尘、指纹等污染物是造成附着力不良的关键原因。而表面处理70%的不良都是在清洗过程造成的。　　德国SITA公司研发的Cleanospector油污清洁度仪是目前世界上唯一可以量化输出金属、陶瓷、玻璃表面清洁度的仪器。SITA Cleanospector油污清洁度仪通过荧光激发法量化检测金属、陶瓷、玻璃上的如油、脂、蜡、胶黏剂、指纹、残留的清洗剂等有机污染物、研究结果与长期的经验表明，这些有机污染物的过量残留是影响后工序如焊接、喷涂效果的主要原因之一，通过SITA Cleanospector油污清洁度仪监控清洗后工件的清洁度，建立清洁度标准，可以避免因胶黏剂残留过量造成的喷涂附着力差、甚至喷涂不上的问题。　　SITA CleanoSpector有两种测量结果的表示方式可供选择。第一种Cleanliness模式，测量仪器以百分比显示的清洁度值的高低。一个100%的清洁度值，表示一个绝对干净和无荧光的表面。第二种Fluolevel模式，测量仪器以RFU值(Relative Fluorescence Units)表示清洁度的高低。RFU为相对荧光强度值，RFU值越大，零件表面的残留污染物含量也越高。此外，通过搭配SITA-Fluoscan软件，在较暗环境下进行手动扫描式测量、扫描时间为30秒，可获得整个样品的清洁度变化曲线。[b]2样品[/b]　　样品背景：深圳某公司的汽车铭牌毛坯在加工过后通过贴膜来防止毛坯板刮花和二次污染。目前的贴膜方式有两种：第一种为静电吸附膜，第二种为丙烯酸胶黏剂(丙烯酸)粘合膜。粘合膜在撕掉后会有胶黏剂残留在毛坯板上，工程师认为这是造成后续工序中喷涂效果不好的主要原因，使喷涂涂层有附着不上或涂层脱落的风险。　　测试目的：　　验证SITA清洁度仪的数据是否能明显区分各种不同样品的表面清洁度。　　例如：是否能区分贴静电膜毛坯板与贴胶粘膜毛坯板的清洁程度 　　样品类别：[table=100%][tr][td] [/td][td]处理与描述[/td][td]测试数量[/td][td]备注[/td][/tr][tr][td]A[/td][td]贴520胶粘膜[/td][td]3[/td][td]使用百分比模式测量，并取其中一个作扫描式测量[/td][/tr][tr][td]B[/td][td]贴静电膜[/td][td]3[/td][td]使用百分比模式测量，并取其中一个作扫描式测量[/td][/tr][/table]　　测试模式：Cleanliness 测量软件：1.SITA-Fluoscan 2. 测量方式：线性扫描　　样品测试采用线性扫描，测量点的直径为1毫米。以图线直观比较。测量的所有数值详见附件。　　注： SITA-Fluoscan是专门作为扫描式测量的软件，单次最长测量时间为30秒。结果以图线呈现。同时，用户可以读取、管理和导出所有数据记录。[b]　　扫描方式应用：[/b][align=center][img=直线扫描模式]http://www.sita-china.com/literature/m1705/0311460765.jpg[/img][/align]　　使用一个或者多个传感器，连续测量带状平面样品的清洁度[b]　　表面扫描模式[/b][align=center][img=平面扫描模式]http://www.sita-china.com/literature/m1705/0311474942.jpg[/img][/align]　　使用一个X-Y定位驱动装置检测平面样品的清洁度[b]　　自由扫描模式[/b][align=center][img=3D自由扫描模式]http://www.sita-china.com/literature/m1705/031148288.jpg[/img][/align]　　使用3D定位系统测量样品表面的清洁度　　本次测试的扫描方式为：单直线扫描。[align=center][img=,690,335]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/05/201705081116_01_2818848_3.jpg[/img][/align][align=center]测试现场[/align][b]3测试结果分析：[/b]　　 A有胶黏剂样品，扫描图像如图所示[align=center][img=测试样品一]http://www.sita-china.com/literature/m1705/0311525960.jpg[/img][/align]　　B 静电吸附样品[align=center][img=,800,432]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/05/201705081116_02_2818848_3.jpg[/img][/align]　　分析：　　通过比较A、B两样品的清洁度曲线可以发现：　　A样品曲线平稳的地方为底材干净的部位，示值为5RFU左右 示值在中后部有波动，最大值达到了15RFU，说明此区域有胶黏剂残留。　　B样品曲线一直平稳在5RFU左右，几乎没有波动，说明B样品这个板面清洁度很均匀，相对比较干净。[b]4结论[/b]　　1. SITA Cleanospector表面清洁度仪可以很好的检测出的铭牌毛坯板上的丙烯酸胶黏剂。　　2. SITA Cleanospector表面清洁度仪扫描出来的示值可如实反映扫描区域的清洁度情况。　　3. A、B样品曲线比较与预期相符，A结果呈现出在胶黏剂板上的确会有胶黏剂的残留，而且是残留在中间部位。B样品，为静电吸附，理应洁净，结果也说明了其清洁度很好且没有受到二次污染。　　4. 手持式 SITA CleanoSpector适用于工厂车间或实验室的简便快速的清洁度监测，以评估铭牌毛坯在下工序喷涂前的的清洁度质量。

[b][url=http://www.instrument.com.cn/netshow/C27540.htm]恒温恒湿试验箱[/url][/b]可以模拟高温、高湿、低温的自然环境，对产品进行温湿度测试。你可以提前知道产品在这种自然环境下是否会失效。您想知道在恒温恒湿试验箱中涂层会发生什么变化吗？让我们看一看为了测试恒温恒湿试验箱中涂层的情况，我们选择了以下涂料进行测试：[align=center][img=,600,600]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204271620517229_3388_1385_3.jpg!w600x600.jpg[/img][/align]　　水性环氧底漆+腻子+丙烯酸聚氨酯半光漆　　灰白环氧玻璃鳞片漆+腻子+丙烯酸聚氨酯半光漆　　灰白环氧底漆+腻子+飞机灰色氟碳漆　　这三种涂料体系在三种相对湿度环境中通过了2000小时的老化（75%、85%和98%）分别置于恒温恒湿试验箱中。从试验结果来看，75%85%的湿度对涂层的性能影响不大，涂层的外观、光泽度、色差和附着力变化很小。然而，在98%高湿度的环境中，三种腻子涂料都会产生大面积的泡沫。无腻子涂层的水性底漆涂层出现泡沫，丙烯酸聚氨酯涂层和氟碳涂层的外观、色差、光泽度和附着力良好。　　因此，恒温恒湿试验箱可以帮助我们提前筛选涂层，提前预测涂层在高温、高湿环境下是否会失效，这对其在现实生活中的使用更有帮助。同样，恒温恒湿试验箱不仅应用于涂料行业，还应用于许多其他行业，如手机行业、通信行业等。

近期，我看到很多朋友对涂层硬度测试还存在很多误区，因此我写了这个帖子，由于个人知识有限，不足之处，还望指出。随着材料的发展，各行各业对于材料表面的力学性能越来越看重，在这种工业背景下，表面涂层技术为各种功能化部件的使用提供了极大的便利（如图中所示）。因此对表面涂层的检测要求也就越发的重要了，目前表面涂层力学的测量主要为三个方面：表面涂层的硬度、附着力、摩擦磨损寿命http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171420_538589_2169811_3.png http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015031714203246_01_0_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015031714203337_01_0_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015031714203376_01_2169811_3.png 手表（要求涂层硬度、耐磨性、光泽、附着力） 刀具行业（需要涂层硬度、耐磨、耐高温、附着力好、摩擦寿命高等等）http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015031714203417_01_0_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015031714203678_01_0_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015031714203205_01_2169811_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171421_538598_2169811_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171421_538597_2169811_3.png 汽车发动机喷油嘴、活塞环、挺杆、凸轮轴、缸套等等（需要涂层硬度、耐摩擦、耐高温、附着力高）----目前这也正是我们国家发动机一直做不好的重要原因之一（评估方法不成熟）http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171421_538599_2169811_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171421_538600_2169811_3.png人体组织材料（涂层的耐磨性、耐磨寿命） 高分子材料还需要弹性模量 往往人造器官的表面力学性能差很多（有兴趣可私聊）http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171440_538612_2169811_3.png由于表面力学检测技术涉及到三种不同的技术（仪器化压痕仪、仪器化划痕仪、摩擦磨损试验机），由于涉及到篇幅问题，今天我主要介绍一下涂层硬度的测量：传统定义：一种材质可以刻划另一种材质或者被另一种材质刻划的能力常规方法：布氏硬度、微氏硬度、洛氏硬度等等（注意，传统方法忽略了材料的弹性、压痕尺寸是否变形、压痕是否压入基底等等）因此在做涂层测试的时候，随着涂层从厚到薄，传统常规硬度测量方法的准确性也就越来越低，在这种情况下，就诞生了仪器化压痕技术：针对不同的膜厚和不同的硬度涂层，我们可以简单把他们分为三类压痕仪：微米压痕（0-10N）纳米压痕（0-500mN）超纳米压痕（0-50mN）他们的测试原理，主要是根据加载-卸载曲线（力和位移曲线）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171449_538614_2169811_3.png http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503171450_538615_2169811_3.png通过加载力和位移曲线，得出材料刚度S；带入公式得到实际接触深度Hc，由于压头尺寸已知，得出压痕投影面积Ap，然后得出硬度、弹性模量。