ISO 16276-2:2017 几种常见的涂层附着力测试方法及测试要点

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涂层附着力测试方法

1.1 划格法

划格法是利用单刃刀、多刃刀或仪器设备，将涂层切割成方格图形，使用软毛刷或压敏胶带将疏松涂层除去后，目视或使用放大镜检查试验涂层的切割区域，根据涂层脱落情况对实验区域进行评级，以此来评价涂层附着性能，划格示意图见图1。

gb/t9286—2021、iso2409:2020、astm d3359—23 方法b都有对划格法适用范围和操作方法的明确规定 。gb/t 9286—2021和iso 2409:2020指出，划格法不适用于总厚度＞250 μm的涂层，对总厚度＞250μm的涂层，推荐使用iso 16276-2 中的划叉法。astm d3359-23 方法 b划格法适用于总厚度＜125μm的涂层，对于厚度＞125μm的涂层，推荐使用方法a划叉法。试验过程中，切割间距和切割道数的选择取决于涂层厚度和底材类型，见表1。使用划格法测试涂层附着力，需要注意以下几点：①试验前需要注意根据选用的标准、涂层厚度及基材情况选择正确的划格间距及切割道数；②需要确认所选用的切割刀具呈 v 字形且刀刃情况良好，刀具夹角在 15~30°，如图 2为单刃刀具的示意图；③试验过程中需要注意固定好涂层样品、导向或间隔装置，避免划线过程中样品或装置出现滑动；④划线时需要保证刀刃能划透整个涂层，确保所有切割都在底材上留下痕迹或划伤底材。gb/t 9286—2021和iso 2409:2020要求底材上的深度应尽可能浅；⑤为了确定漆膜脱落情况，对于gb/t 9286—2021 和iso 2409:2020规定可用软毛刷、压敏胶带或压缩空气或氮气除去疏松涂膜。astm d3359-23 方法 b指定用胶带除去疏松涂膜；⑥关于胶带的选择，gb/t9286—2021 和 iso 2409:2020 仅提到了压敏胶带，未指定型号。astm d3359-23方法 b 规定所用胶带应为 25 mm 宽的透明或半透明压敏胶带，胶带剥离强度在6.34 n/cm（58 oz/in）和7.00n/cm（64 oz/in）之间；⑦关于划格位置和数量，gb/t 9286—2021 和 iso2409:2020要求在试板上至少3个不同位置进行试验，如果3次结果不一致，差值超过一个单位等级，在另外3个位置重复试验。astmd3359-23 方法 b 要求在不同位置进行 3 次试验；⑧关于测试结果的评价，gb/t9286—2021 和 iso 2409:2020规定根据涂层脱落的情况分为0~5共6个等级。其中0级指切割边缘完全平滑，网格内涂层无脱落，5 级指涂层脱落程度超过65%。astmd3359-23 方法 b 中规定，测试结果根据涂层脱落情况分为 5b~0b 共 6 个等级，其中 5b指网格内涂层脱落为0%，0b指网格内涂层脱落＞65%。除了以上提到的 3个标准，一些产品标准或企业标准也规定了划格试验的具体方法。
比如 gb/t9755—2014合成树脂乳液外墙涂料中规定附着力按gb/t 9286的规定进行，并且要求用单刃刀具沿样板长边的平行和垂直方向各平行切割3道，每道间隔为3mm，网格数为4格。

1.2 划叉法

划叉法是利用锐利的刀具切割并穿透涂层，形成 “×”形切口。 用胶带除去松散涂层后，根据观察到的 破坏程度进行评级，进而评价涂层的附着性能，划叉 示意图见图3。 gb/t31586.2—2015、iso 16276-2: 2017和astmd3359-23方法a中都有划叉法的明确 规定。 gb/t31586.2—2015 和 iso 16276-2:2017 指 出，划叉法不受涂层厚度的限制，对于硬涂层可能不 适合使用划格试验时，应采用划叉法。 同时规定，切 割时每道切割线约40mm长，两道切割线间的交叉角 度应在30~45°。 astmd3359-23中指出，对于厚度＞ 125μm 的涂层，推荐使用方法 a 划叉法。 同时也规 定，切割时每道切割线约40 mm 长，两道切割线间的 交叉角度应在30~45°。使用划叉法测试涂层附着力，需要注意以下几 点：①gb/t 31586.2—2015 和 iso 16276-2: 2017 划叉 法所用到的试验刀具和胶带与iso 2409 中对试验刀 具和胶带的要求一致。 astmd3359-23 方法 a 划叉 法所用到的试验刀具和胶带与astm d3359-23 方法 b中对试验刀具和胶带的要求一致。 测试前需要确 认所选用的切割刀具呈v 字形且刀刃情况良好，刀 具夹角在15~30°；②试验过程中需要注意固定好涂 层样品和辅助工具，避免划线过程中样品或辅助工 具出现滑动；③划线时需要保证刀刃能划透整个涂 层，确保所有切割都在底材上留下痕迹或划伤底材；④关于测量次数，gb/t 31586.2—2015 和 iso 16276- 2:2017根据检查区域定zui低测量次数。 当检查区域 ≤1000 m 2 时，要求每满200m 2 的面积或剩下不足200m 2 的各进行1 次测量。 当检查区域＞1000 m 2 时，要求 做5次测量，并要求面积每增加1000m且增加不足 1000m 2 时各增加1 次测量。 astmd3359-23 方法 a 要求在不同位置进行3 次试验；⑤关于测试结果的评 价，gb/t31586.2—2015 和 iso 16276-2:2017 规定根 据涂层脱落的情况分为0~5 共 6 个等级，其中没有涂 层的剥落或分离的情况为0 级，在切割区域外有涂层 脱落的情况为5 级。 astmd3359-23 方法 a 中规定， 测试结果根据涂层脱落情况分为5a~0a共6个等级， 其中涂层没有剥离或脱落为5a 级，在切割区域外有 涂层脱落为0a级。

1.3 划圈法

划圈法附着力是将试板固定在一个可移动的平台 上，在平台移动时，使用一个长针划透涂层，形成重叠 的圆滚线，依据圆滚线划痕范围内的涂层完整程度进 行评级，以级别来表示涂层的附着力，划圈示意图见图 4。 gb/t1720—2020规定了划圈试验相关要求。 标 准规定，划圈法适用样品底材为马口铁版或钢板的涂 漆板。 试验设备为手动/自动漆膜划圈试验仪。划圈试验应注意如下几点：①试验前应检查转针 针尖锐利程度，并按供应商推荐的使用次数定期更换 转针；②试验中应固定好涂漆板样品，并将涂漆面朝 上固定；③试验过程中应均匀摇动摇柄，转速控制在 80~100r/min；④试验后应用软毛刷除去划痕上的漆 屑；⑤观察划痕时应在自然日光或人造日光下，如有 需要可采用4 倍放大镜；⑥试验结果的表示是按圆滚 线划痕上1~7 个部位相应分为 7 个等级，1 级zuihao。 如图5，按顺序检查各部位漆膜的完整程度，某一部 位的格子有70%及以上完好，则定为该部位是完好 的。 如部位1 漆膜完好定为 1 级； 部位1 漆膜坏损而 部位2 完好，定为 2 级。 依此类推，7级为结果zui差；⑦应进行3次试验。采用gb/t 1720—2020这种经验性的试验方法测 得的性能，除了取决于该涂料对底材的附着力外，还 取决于其他各种因素，因此不能将这个试验方法看作 是测定附着力的一种方法，但可用于评定漆膜从底材 上的脱落程度。

1.4 拉开法

拉开法附着力是用胶黏剂将试柱直接粘接到涂 层表面上，通过拉力试验机将粘接的试验组合拉开， 测出破坏涂层和底材间附着所需的拉力，用拉力/试 柱面积得到的破坏强度来表示试验结果，单位为 mpa。 单试柱法拉开试验结果意图见图6。 gb/t 5210—2006、iso4624:2016、astm d4541-22都 规定了具体的测定方法。gb/t 5210-2006 和 iso 4624:2016 根据样品情况 分为3 个试验方法： ①在坚硬的和易变形的底材上通 用的试验方法(使用两个试柱)； ②使用单个试柱从单 侧进行试验的方法(仅适合坚硬底材)； ③试柱法(其中 一个试柱作为已涂漆底材)。 试验时压力应以均匀的 且不超过1mpa/s的速度稳步增加，使破坏过程在90s 内完成。 要求至少进行6次测量。 astmd4541-22根据测试设备等方面的不同，规 定了a~f 共 6 种测试方法。 并规定试验时压力应以 均匀的且不超过1mpa/s 的速度稳步增加，使破坏过 程在100s内完成。 另外，标准gb/t31586.1—2015 规定了厚度≥10mm的钢底材上任意厚度的防护漆涂 层拉开强度的评定方法。
拉开试验应注意如下几点：①测试前需要注意选 择合适试柱，并注意所用试柱的直径，便于测试后正 确计算结果；②测试前需要注意所选用的胶黏剂要能 和涂层与试柱粘接牢固。 胶黏剂及其未混合的组分 在于涂层接触相当于胶黏剂固化时间的这段时间内， 对受试涂层几乎未产生或没有产生可察觉的变化；③ 测试前需要将试柱表面和涂漆板表面打磨粗糙，便于 更好地将试柱粘在涂漆板表面；④试验过程中需要使 拉力能均匀地作用于试验面积上而没有任何扭曲动 作；⑤试验结束后，有可能发生界面间的附着破环，也 有可能发生涂层自身的内聚破坏，需要根据标准要求 确定破坏类型。 关于拉开法试验样品的破坏类型，上述标准都提 到了需要根据拉开的断面来确定。 其中gb/t 31586.1—2015给出了破坏类型的描述，见图7。
正确评价破坏类型，有助于试验人员科学评价试验成功与否，也有助于指导科研人员改进涂层配方。如果发生了粘接破坏，则说明选用的胶黏剂不合适，可考虑更换其他类型胶黏剂重新试验。如果发生了涂层的附着破坏或内聚破坏，可考虑提高涂层间的附着强度或对应涂层的内聚强度。评价破坏类型时需要结合断面情况和试柱情况一起评价，只根据断面情况评价极易导致评价错误。
图8中给出了样品a和样品b的断面情况和试柱情况。只看样品a的断面情况，无法判断是涂层的内聚破坏还是涂层与胶黏剂的附着破坏。样品 a的试柱可以看到近 60%为涂层，近40%为胶黏剂，所以样品a的破坏类型包括了涂层的内聚破坏和涂层与胶黏剂间的附着破坏。同样，只看样品b的断面情况，能看到近50%的底漆和近 50%的第2道涂层，无法判断是内聚破坏还是附着破坏。而样品 b的试柱只看到了第 2 道涂层，所以可以推断，样品b的破坏类型包括第2道涂层的内聚破坏，也包括底漆与第2道涂层的附着破坏。

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结语

（1）涂层附着强度与涂料本身的物理性质、底材 的材质和粗糙度、预处理等因素都有关。 不同树脂与 固化剂表面张力和化学能不同，选用低相对分子质量 的树脂可以赋予涂层交联后出色的附着力。 基料和 助剂的添加也对附着力有较大影响。 一般基料在配 方中占比越大，附着力越好。 另外也可以通过添加催 化剂提高交联密度，进而提高附着力。 不同涂料体系 提升涂层附着强度的方法不同，研发人员需根据涂料 体系特点进行配方设计。

（2）除了上述提到的附着力测试方法标准、产品 标准，还有很多其他产品标准或企业标准。 相对于方 法标准，产品标准和企业标准的要求可能更为具体和 明确。 比如iso12944-6:2018色漆和清漆—防护涂 料体系对钢结构的腐蚀防护-第6 部分： 实验室性能 试验方法中明确要求，当防护涂料体系干膜厚度≤ 250μm 时，按 iso 2409： 2000用划格法测试附着力； 当防护涂料体系干膜厚度＞250μm 时，按 iso 4624： 2016用拉开法测试附着力。 试验人员需要根据涂层 用途、特性、厚度等参数选择适合的测试方法，以此科 学地评价涂层的附着强度。