心概念:什么是“剥离”?
在涂层测试中,“剥离”通常指的是测量涂层从基材上分离所需的力。这直接反映了涂层的附着力。测试结果可以用于质量监控、工艺优化和失效分析。
常用测试方法分类
一、 定性/半定量方法(简单、快速、现场适用)
这些方法通过观察涂层破损的形态来评估附着力等级。
1. 划格法 / 十字划格法
适用对象: 厚度小于250微米的薄涂层,特别是硬质基材(金属、玻璃、硬塑料)上的涂层。
标准: ISO 2409, ASTM D3359 Method B。
所需工具: 划格器(刀片间距1mm或2mm)、软毛刷、透明压敏胶带(如3M 600号)。
操作步骤:
准备: 将涂层样品放在坚硬、平整的表面上。
切割: 使用划格器,以均匀的力度和速度,在涂层上切割出相互垂直的、间距相等的网格线(例如6x6或11x11),要切透涂层到底材。
清洁: 用软毛刷轻轻沿网格对角线方向清扫几次,去除松动的涂层碎屑。
粘撕: 将透明胶带牢固地贴在网格区域,用手指抹平确保完全接触。等待60-90秒后,以180°角度快速猛地撕下胶带。
评估: 对照标准图谱,观察网格区域涂层脱落的比例,进行0-5级(ISO/ASTM标准不同)评级。0级最好(无脱落),5级最差(大面积脱落)。
优点: 快速、便宜、操作简单。
缺点: 主观性强,仅适用于薄层,结果比较粗略。
2. 划X法 / 胶带法
适用对象: 与划格法类似,更简便。
标准: ASTM D3359 Method A。
步骤: 用锋利刀片在涂层上划一个“X”形切口,穿透至底材。贴上胶带后撕下,观察切口交界处涂层是否剥离。分级评价(5A为无剥离,0A为超过65%剥离)。
二、 定量方法(精确、数据化、实验室常用)
这些方法能直接测出附着力的具体数值(如MPa或psi)。
1. 拉开法 / 拉拔法
这是最权威、最直接的定量测试方法。
适用对象: 几乎所有类型的涂层和基材(金属、混凝土、木材、塑料等),涂层可以较厚。
标准: ISO 4624, ASTM D4541。
所需工具: 拉拔式附着力测试仪、专用胶黏剂(高强度环氧或丙烯酸类)、铝合金或钢质测试锭。
操作步骤:
内聚破坏: 涂层自身内部断裂 → 涂层强度不足。
附着破坏: 涂层与底材界面分离 → 附着力不足。
胶黏剂层破坏: 胶黏剂内部或与测试锭分离 → 测试无效,需重做。
混合破坏: 以上多种情况同时存在,需记录各占比例。
准备样品与锭子: 清洁涂层表面。将测试锭的端面打磨粗糙并清洁。
粘接: 使用高强度、固化后无收缩的专用胶黏剂,将测试锭垂直粘接到涂层表面。确保胶黏剂均匀分布且无气泡。
固化: 按照胶黏剂要求充分固化(通常需要24小时或加热加速)。
切割隔离: 固化后,用环形切割器或刀片,围绕测试锭将涂层切透至底材,以隔离测试区域,避免周边涂层影响。
测试: 将测试仪与测试锭对中连接,匀速、垂直地施加拉力,直至涂层被拉开。
读数与评估: 记录失效时的最大拉力值(F)。根据测试锭的横截面积(A),计算附着力强度:σ = F / A(单位:MPa或psi)。
失效模式分析: 这是关键步骤! 观察测试锭分离面的状况,判断失效发生在哪一层:
优点: 结果精确、客观、可比性强。
缺点: 操作复杂、耗时长、需要专用设备和耗材,对操作人员要求高。
2. 划痕法
适用对象: 特别适用于非常薄、硬的涂层(如PVD、CVD、电镀层、陶瓷涂层),或评估涂层在不同载荷下的结合性能。
原理: 一个标准尺寸的金刚石压头,在逐渐增加的垂直载荷下划过涂层表面,同时监测声发射、摩擦力等信号。当载荷达到临界值时,涂层会发生剥落,此值即为临界附着力载荷(Lc)。
设备: 需要专业的划痕测试仪。
优点: 可测极薄涂层,提供连续变化的载荷数据。
缺点: 设备昂贵,主要用于研发和高端质量控制。
测试流程通用关键点
无论使用哪种方法,以下几点都至关重要:
样品准备:
测试区域必须清洁、干燥、无油污。
涂层需完全固化。
样品背面应平整,测试时需有牢固支撑。
环境控制:
温度和湿度会影响涂层和胶黏剂性能。尽量在标准条件(如23±2°C, 50±5% RH)下进行,并在报告中注明。
操作规范性:
严格遵循相应测试标准(ISO, ASTM, GB等)的操作细节。
对于定量测试,对中、垂直、匀速施加力是保证数据准确的关键。
重复性与统计分析:
单个数据点偶然性大。应在同一样品不同位置或平行样品上进行至少3-5次有效测试,取平均值和评估分散性。
结果记录与报告:
必须详细记录:测试方法标准、设备型号、环境条件、测试数值、失效模式(附图最佳)、以及任何异常情况。
如何选择测试方法?
| 方法 | 优点 | 缺点 | 最佳适用场景 |
|---|---|---|---|
| 划格法 | 快速、便宜、简单 | 半定量,主观,仅限薄层 | 生产现场快速质检,喷涂、电泳等薄层 |
| 拉开法 | 定量、权威、适用广 | 操作复杂、耗时、需专业设备 | 研发、验收、仲裁、各类厚/薄涂层 |
| 划痕法 | 对超薄硬涂层敏感 | 设备昂贵、解释复杂 | 真空镀层、耐磨硬质涂层的研究 |
总结建议
对于常规工业质量检查: 从划格法开始,它足以发现大部分附着力不良的问题。
对于需要出具正式报告、合同验收或深入研究: 必须使用拉开法,它能提供无可争议的量化数据和失效分析依据。
对于特殊功能性薄涂层: 考虑使用划痕法。





