1.12 涂膜质量及常规性能的检测

涂装质量的好坏，最终会体现在涂膜质量的优劣上。因此，涂装后的涂膜质量检测是评判涂装质量的最终依据和确保涂装质量的重要环节。

涂膜性能的检测，包括涂膜的力学性能（如附着力、柔韧性、冲击强度、硬度、光泽等）和具有保护功能的特殊性能（如耐候性、耐酸碱性、耐油性等）两个方面。其中，力学性能是涂装质量检测中必须检测的基本常规项目，而具有保护功能的特殊性能则可根据不同的使用要求选择性地进行检测。

涂膜质量检测的标准检测方法有：

1）GB/T 1768—2006《色漆和清漆 耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法》

2）GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》

3）GB/T 1741—2007《漆膜耐霉菌性测定法》

4）GB/T 6739—2006《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》

5）GB/T 1731—1993《漆膜柔韧性测定法》

6）GB/T 1732—1993《漆膜耐冲击测定法》

7）GB/T 5210—2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》

8）GB/T 1720—1979《漆膜附着力测定法》

9）GB/T 1735—2009《色漆和清漆 耐热性的测定》

10）GB/T 5370—2007《防污漆样板浅海浸泡试验方法》

11）GB/T 1770—2008《涂膜、腻子膜打磨性测定法》

12）GB/T 1730—2007《色漆和清漆 摆杆阻尼试验》

13）GB/T 1766—2008《色漆和清漆 涂层老化的评级方法》

14）GB/T 6742—2007《色漆和清漆 弯曲试验（圆柱轴）》

15）GB/T 1771—2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》

16）GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》

17）GB/T 1740—2007《漆膜耐湿热测定法》

18）GB/T 1865—2009《色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》

1.涂膜外观的测定

根据国家标准GB/T 4054—2008，涂膜外观等级分为四级（见表1-32）。

表1-32 涂膜外观等级

涂膜外观的测定方法有目测法和光学测定法两种。

（1）目测法 该方法是直接用眼晴观察涂膜表面有无缺陷，如颗粒、气泡、针孔、麻点、斑点、开裂、划伤等。

（2）光学测定法 该方法是用各种光学仪器来测定涂膜的颜色、色泽均匀性、光亮度及平整度。

1）光泽度是指光线以一定入射角度投射到涂膜表面，并以相应角度反射出去的光量大小。其测定原理如图1-4所示。

以一定入射角观察，如果涂膜表面粗糙、平整度差、散射光多及反射光少，则光泽度就低。

2）鲜映性是指涂膜反映影像的清晰程度，以DOI值表示。

由于光源将图像映射在涂膜表面上，并被涂膜反射至目镜中，因此可用人眼来观察被反射的图像。由于涂膜表面的平整度有差别，故反射图像的清晰度就有差别。鲜映性的测试原理如图1-5所示。

图1-4 光泽度测定原理示意图

图1-5 鲜映性测试原理

1—图像板 2—涂膜 3—目镜

数码板上有13排大小依次变化的数字，每排数字旁都有标注的DOI值，分别是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0等。DOI值越高，该排数字越小，也越难辨认。测试时能够清晰地辨认的最小那排数字，其旁边标注的DOI值就是该涂膜的鲜映性。

涂膜鲜映性是对高光泽涂层的平整性所作的进一步的等级评定，也就是说高装饰涂层需要有这方面的性能评价。

3）桔纹是类似桔皮一样的涂层表面波纹，与底材表面粗糙度、涂料流平性和施工工艺有很大关系。

其测定方法是采用激光桔皮仪进行表面波纹的扫描测试。激光桔皮仪的测试原理如图1-6所示。

图1-6 激光桔皮仪测试原理

激光以60°角照射到被测表面上，在反射光一侧的60°角方向通过狭缝滤波对反射光进行测量。测量时，仪器在被测表面移动10cm的距离，发射1250次激光。当激光照到波顶或波谷时都可接收到最强反射光，当激光照射到波纹的斜坡上时反射光最弱。得到的光线形态曲线与肉眼观察到的表面波纹的光学轮廓相对应，其波纹曲线的频率是粗糙度仪测得的机械轮廓曲线频率的两倍。

长度在0.6mm以上的波纹记作长波，长度在0.6mm以下的波纹记作短波。在一定距离内，长、短波纹数越少，桔皮程度就越轻。

短波纹主要是受底材表面粗糙度的影响，长波纹则主要由施工工艺所引起。

4）颜色是光刺激人的视神经在大脑中所引起的反应，因此光与颜色密切相关，测色时必须在标准规定的光线下进行。

目测法是在天然散射光或CIE（国际照明委员会）标准光源下，将试样与标准色板重叠1/4面积，眼睛与样板成120°～140°进行对比的方法，也可以将试板与标准色卡（具体可参照国家标准GB/T 3181—2008）进行对比。

现在经常采用的是采取三刺激值和色度坐标系统，用分光光度计或色差仪来测量颜色差别并以数值表示的方法。

色差单位为NBS（National Bureau of Standards Unit），以NBS为单位的色差数值与人眼感觉的颜色差别的关系见表1-33。

表1-33 色差数值与人眼感觉的颜色差别的关系

2.涂层硬度的测定

涂层硬度是表示涂层力学强度的重要性能之一，其物理意义可理解为涂层被另一种更硬的物体穿入时所表现的阻力。

涂层硬度与涂料品种及涂层的固化程度有关。

涂层硬度的测定可以采用摆杆硬度测定法、铅笔硬度测定法和压痕硬度测定法。

（1）摆杆硬度测定法 基本原理：接触涂膜的摆杆以一定的周期摆动，涂膜越软，则摆杆的摆幅衰减越快。

根据国家标准GB/T 1730—2007中的A法，摆杆有科尼格（Konig）摆和珀萨兹（Persoz）摆两种。

1）科尼格摆在测试前，应先在标准玻璃板上将摆杆6°～3°的阻尼时间校正为（250±10）s。

2）珀萨兹摆则应先在标准玻璃板上，将摆杆从12°摆至4°的阻尼时间至少调整到420s。

根据国家标准GB/T 1730—2007的B法，阻尼试验采用双摆，测试前应将从5°摆至2°的摆动时间校正到（440±6）s。

其测定结果以涂膜表面的阻尼时间与玻璃表面的阻尼时间的比值表示。

（2）铅笔硬度测定法 用一套已知硬度的铅笔笔芯端面的锐利边缘，与涂膜成45°角划涂膜，以不能划伤涂膜的最硬铅笔硬度表示。

（3）其他硬度测定方法 主要有以下几种：

1）巴克霍尔兹硬度为压痕试验，仅对硬质涂膜比较有效。

2）克利曼硬度为划痕测试（Scratch Test），观察在一定负荷下涂膜是否被划透，以涂膜被划透的最小负荷表示。

3）斯华特硬度是以金属圆环在涂膜表面来回摆动的次数来衡量的，灵敏度差，但测试要比摆杆阻尼法快，一般用于对涂膜的粗略测定。

4）测试仪法有手动型和自动型，仲裁试验必须采用自动测试（参见GB/T 9279—2007）。

硬度测定通常采用摆杆法和铅笔硬度法。铅笔硬度法由于测试快捷、方便，因此应用比较广泛。

3.涂膜附着力的测定

涂膜附着力是指涂膜对底材表面物理和化学作用的结合力的总和。

测定方法分直接法和间接法两种。

（1）直接法 主要是拉开法（参见GB/T 5210—2006），测量把涂膜从底材表面剥离下来时所需的拉力。

（2）间接法 一般用划圈法和划格法来测试涂膜附着力，操作快捷方便。

1）划圈法（GB/T 1720—1979）是用划圈附着力测定仪进行测定的，并按照划痕范围内的涂膜完整程度来进行评定，以级表示，如图1-7和图1-8所示。

图1-7 划圈附着力测定仪示意图

1—荷重盘 2—升降棒 3—卡针盘 4—回转半径调整螺栓 5、8—固定样板调整螺栓 6—试验台 7—半截螺帽 9—试验台丝杠 10—调整螺栓 11—摇柄

图1-8 附着力评级图

划圈法的基本步骤是将马口铁板固定在测定仪上，为确保划透涂膜，酌情添加砝码，按顺时针方向，以80～100r/min均匀摇动摇柄，以圆滚线划痕，标准圆长7～8cm，然后取出样板，评级。

操作注意事项如下：①先试着刻划几圈，划痕应刚好划透底板，若未露底板，则酌情添加砝码，但不要加得过多，以免加大阻力，磨损针头。②测定仪的针头必须保持锐利，否则无法分清1、2级的区别，应在测定前先用手指触摸，感觉是否锋利，或在测定十几块试板后酌情更换。③评级时可从7级（最内层）开始评定，也可从1级（最外圈）开始评级，按顺序检查各部位的涂膜完整程度，如果某一部位有70%以上完好，则认为该部位是完好的，否则认为坏损。

2）划格法是采用高合金钢划格刀具纵横交叉切割间距1mm的格子来进行测定的。具体方法可参照国家标准GB/T 9286—1998。划格附着力分级见表1-34。

表1-34 划格附着力分级

4.涂膜柔韧性的测定

涂膜的柔韧性是指涂膜干燥后的样板在不同直径的轴棒上进行弯曲试验后底材上的涂膜不发生开裂和剥落的性能，也叫弹性或弯曲性。

涂料被涂装在物体表面上，经常受使其变形的外力影响，如受外界温度剧变的影响而引起的热胀冷缩使涂层发脆、开裂甚至剥离物体表面。因此，柔韧性的测定对保证涂装效果极为重要。

国家标准GB/T 6742—2007规定了在标准条件下，涂层绕圆柱轴弯曲时的抗开裂性能测试方法（采取的是国际标准ISO 1519的具体实验方法）。

国家标准GB/T 1731—1993规定了使用柔韧性测定器测定涂膜柔韧性的方法。

对于多层涂装系统，可对每一层进行分别测试或对整个体系一起测试，其中最常用的是采用柔韧性测定器测定，并以不引起涂膜破坏的最小轴棒直径表示涂膜的柔韧性。此项测试结果是涂膜弹性、塑性和附着力的综合体现，它受测试时的变形时间和速度的影响。

5.涂膜耐冲击性的测定

耐冲击性是测试涂膜在高速负荷作用下的变形程度，它综合反映了涂膜的柔韧性和与底材的结合力。

涂膜耐冲击的能力与其伸张率、附着力和硬度有关。

根据国家标准GB/T 1732—1993规定，冲击实验器的重锤质量是1000g，凹槽直径为15.0mm±0.3mm，冲头进入凹槽的深度为2.0mm±0.1mm（需经校正），重锤最大滑落高度为50cm，冲击强度以摆锤落于试板上而不引起漆膜破坏的最大高度（cm）表示。

冲击实验的基本操作如下：按标准制备的涂膜样板实干后，将涂膜朝上平放在铁砧上；重锤借控制装置固定在滑筒的某一高度。按压控制钮，使重锤自由地落下冲击样板（试板受冲击部分距边缘不少于15mm，每个冲击点的边缘相距不得少于15mm）。

试验后的质量评定一般采用4倍放大镜观察，以出现裂纹和破损等现象时摆锤的最大高度表征该样品的冲击强度。涂膜承受冲击的高度越高，说明其耐冲击性能就越好。

6.涂膜耐磨性的测定

耐磨性试验测试的是涂膜的抗机械磨损能力。耐磨性是涂膜内聚能与涂膜硬度的综合体现。

实验室多采用橡胶磨轮，并对其施加一定的载荷，以磨穿涂膜的转数或在规定转数下涂膜的失重来表示涂膜的耐磨性。这类仪器统称为Taber磨耗试验仪，国产MH-1型磨耗仪如图1-9所示。

图1-9 MH-1型磨耗仪示意图

生产现场可采用落砂法和喷砂法模拟涂层的自然磨损来检测。

7.涂层检漏试验

涂层的检漏测试是涂装质量管理的一项重要内容。

低电压或高电压漏涂检查仪的操作规程如下：

1）首先检查涂层或衬里表面并测量膜厚。表面应干燥、无油、无灰尘和其他污物。根据涂膜的种类和膜厚，选择相应的漏涂检查仪器及合适的电压。

2）对检测仪器进行连接。

3）将敏感电极平压在涂层或衬里表面，并以不超过0.3m/s的速度移过表面。在漏涂检查中，要始终保持电极和涂层表面充分接触。

4）发出声音信号时，目查涂层或衬里的漏涂、针孔或孔穴，并用无油粉笔标示，以便于后续的修理和再检查。采用高电压漏涂检测仪时，检出漏涂等弊病时会看到火花现象。

5）采用低电压漏涂检查仪时，应先润湿海绵，并使之在检查过程中始终保持润湿状态。

6）若检出漏涂，及时修补处理。

8.涂层的保护和特殊功能的测定

涂料不仅是钢铁、木材、铝质品、混凝土等防腐蚀的重要保护手段，而且还具有装饰作用以及防护和其他特殊功能，被广泛用于船舶、冶金、石油、建筑、家具和仪器仪表等各个行业。

涂装的质量检测，除了包括对涂膜的力学性能和物理性能等基本性能进行检测外，对涂料的某些特殊防护功能也应进行测定和考察，以确保涂装工程的使用效果。

对这些特殊功能的检测均可参照国家标准来进行，表1-35列出了其中的常用检测项目。

表1-35 涂层的常用检测项目

（续）

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① 该标准已经作废，但内容可参考使用。