涂层附着力划痕测试仪

【网络会议】：划痕技术在涂层检查和表征中的应用【讲座时间】：2015年09月24日 10:00【主讲人】：魏岳腾2011年博士毕业后进入中国科学院高能物理研究所工作，任助理研究员。在中科院纳米生物效应与安全性重点实验室从事纳米荧光探针的设计、制备及应用研究。2013年3月加入Bruker纳米表面仪器部担任应用科学家。【会议介绍】 划痕测试是一种快捷有效的薄膜结合力测试方法，它通过检测试验过程中各参数的突变，定量判断薄膜结合力。这种方法能最大程度模拟薄膜的常规失效方式，结果可信度较高。布鲁克CETR-UMT TriboLab机械性能测试机能实现满足ASTM标准的划痕测试，在汽车制造工业、航空航天领域、生物材料、涂层＆薄膜材料、合成橡胶、润滑剂、磁盘和光盘驱动器、纸制品、半导体材料等多个领域均可用于测试相应薄膜或涂层的结合力。该试验机还能针对特殊样品提供多种高级划痕测试，结合多种传感器可有效得到结合力数据。 划痕测试还能提供材料表面的硬度信息，为预测涂层摩擦磨损性能提供参考。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名，通过审核后即可参会。2、报名并参会用户有机会获得100元手机充值卡一张哦~3、报名截止时间：2015年09月24日 09:304、报名参会：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/14565、报名及参会咨询：QQ群—379196738http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015042911235201_01_2507958_3.jpg

[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]

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。

[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。

划痕仪主要用于界定涂层薄膜与基底的结合强度与薄膜的抗划痕强度，主要应用在： 1. 半导体技术(钝化层、镀金属、Bond Pads)； 2. 存储材料(磁盘的保护层、磁盘基底上的磁性涂层、CD的保护层)； 3. 光学组件(接触镜头、光纤、光学刮擦保护层)； 4. 金属蒸镀层； 5. 防磨损涂层(TiN, TiC, DLC, 切割工具)； 6. 药理学(药片、植入材料、生物组织)； 7. 工程学(油漆涂料、橡胶、触摸屏、MEMS)； http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/05/201105252109_296123_2224533_3.jpg

【生活中的分析仪器】微波消解在重金属检测方面的应用微波消解——船舶涂料等特殊油漆涂层中Cu含量的测定前言船舶防腐涂料：常规船舶防腐涂料是在一般条件下，对金属船舶等起到防腐蚀的作用，保护船舶使用的寿命。特性：1.船舶防腐涂料能在苛刻条件下使用，并具有长效防腐寿命，金属防腐涂料在化工大气和海洋环境里，一般可使用10年或15年以上，即使在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度条件下，也能使用5年以上。2.厚膜化，质量好，是船舶防腐涂料的重要标志。3.船舶防腐涂料附着力强：涂层与基体结合力强，涂料组成物中含有羟基（-OH），金属基体提供正离子，能形成化学键结合，在涂料中的偶联剂帮助下，甚至实现共价链的结合。在空间网状结构维系下，涂料组合物中含有的金属、金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体，帮助涂层形成一个致密的界面过渡层，使其综合热力学性质与基体相匹配。4、船舶防腐涂料具有高效方便、施工简便，真正实现无机涂料的常温自固化的优点，可实现优异的抗盐雾，耐老化。涂层具有自我修补性，外力造成的局部划痕仍可受到保护，涂层不受切割及焊接损伤，带涂层焊接不影响焊接质量。5、船舶防腐涂料使用方法灵活：无机聚合物防腐涂料即可单独使用也可作为防腐低层涂层与有机漆配套使用，单层的无机聚合物防腐涂料作为底漆时可与环氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、氯化橡胶系、沥青系等面漆配套使用，附着力强。分类：面漆：1、氟碳面漆系列；2、聚硅氧烷面漆系列；3、环氧面漆系列；4、醇酸面漆系列；5、聚氨酯面漆系列；6、丙烯酸面漆；7、氯化橡胶云铁面漆；8、各色氯化橡胶面漆等。防锈底漆：1、普通防锈底漆：无机硅酸锌车间底漆、云母氧化铁防锈底漆、铁红防锈底漆、铝粉防锈底漆、锌黄防锈底漆、磷酸盐防锈底漆等；2、磷化底漆；3、富锌涂料：环氧富锌底漆、无机富锌底漆；4、带锈涂料：厚浆型带锈涂料。防污漆：1、乙烯共聚体防污漆；2、无锡长效防污漆；3、自抛光防污漆系列；4、绿色环保型防污漆系列；5、渔船防污漆系列等。甲板涂料：可复涂聚氨酯甲板漆系列、环氧甲板漆系列、特种舰船甲板系列等。储罐储槽漆：环氧储罐漆、导静电涂料、无溶剂型环氧储罐、液舱漆。耐高温漆：有机硅耐高温漆系列、环氧酚醛高温漆系列、铝粉耐高温漆。防火涂料：水性膨胀阻燃涂料。船舶防腐涂料是中国涂料行业对外开放最早的领域：在中国经济强劲增长的拉动下，中国涂料行业近年来呈现高速增长的态势。除建筑涂料大幅增长外，工业涂料中成长最快、占市场份额最高就是船舶涂料和防腐涂料。包括船舶、集装箱、海洋工程、石油化工、铁路、公路、桥梁、基础设施、建筑钢结构、地坪等众多领域用的防腐涂料产量达100多万吨。注：前言资料介绍整理自百度。实验部分1. 材料船舶用特种油漆2. 试剂及分析仪器硝酸，盐酸，氢氟酸，Cu标准溶液。微波消解仪，ICP-OES。3. 前处理 称取约100 mg 样品放于消解罐中，向每个消解罐中加入8mL HNO3和1 mL HF，待样品在室温下与酸的初始反应结束后，根椐微波仪器说明书将消解罐密封。在大约20分钟内，将样品升温到190℃，然后保持15分钟。冷却开罐后加入过量硼酸至每个消解罐中，让它与HF络合以保护ICP 的石英等离子体炬。 CEM的微波消解仪，采用easyprep的超高压消解罐http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/09/201309031249_461903_2329805_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/09/201309031238_461897_2329805_3.jpg看到没，有点浅蓝，含有铜离子。。。4. 仪器分析条件

[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。

耐划伤测试仪最新参数解析　　　　测试原理：　　耐划痕试验是 ( 标准规定的模拟安全试验项目。耐划痕试验仪能在标准条件下，在规定形状和尺寸 (40° 锥端 ) 的钢针轴在线施加试验压力 (10N) ，按一定的划痕速度 (20mm/s) 和一定的倾斜角度 (80° ～ 85°) 对 呈水平状态的印刷电路板试品表面单向施划若干次，以试品涂层是否松脱、刺透，并能否耐受规定的抗电强度试验来对印刷电路板的耐划痕性进行评定。耐划痕试验 仪适用于照明设备、低压电器、家用电器、机床电器、电机、电动工具、电子仪器、电工仪表、信息技术设备、音频视频设备等产品及其部件的研究、生产和质检部 门，也适用于绝缘材料、印刷电路板行业。　　　　技术参数：　　1、划痕钢针：淬硬钢针，锥端，锥顶角 40° 倒圆半径 0.25mm±0.02mm( 可更换 )　　2、施划速度：20mm /s± 5mm /s　　3、施划角度：划针移动平面垂直试品表面，顺向施划倾角 80 ° 或 85°( 可调换 )　　4、钢针轴向力： 10N±0.5N　　5、施划长度：max 200mm ( 可调节 )　　6、平移距离：max 170mm ( 可调节 )　　7、试品尺寸：厚 0.2mm ～ 6.0mm ，面积 max 300mm×190mm　　8、外形尺寸：宽 500mm× 深 400mm× 高 500mm　　9、电源功率：0.2kVA 220V 50Hz。　　　　测试方法：　　1、操作者升起刮擦重锤至其上部位置。　　2、重锤固定在上部位置，如有必要，可通过释放销将重锤移除。双面胶带用于将样品粘至下部测试平面，然后降低重锤。　　3、按下按钮开始试验。机器将自动运行一个周期然后停止。通过视觉检查样品。　　汽车材料耐刮擦试验探究　　　　多功能刮擦仪：　　适用范围：　　本仪器适用于各种汽车用内饰材料，如塑料、橡胶、皮革、织物、涂层材料、非涂层材料及其他复合材料等的耐刮擦性能检测。　　多功能耐刮擦仪是适用各类汽车内饰材料刮擦性能测试仪器，仪器集成国内三个测试标准(五指刮擦法、百格法、塑料刮指刮擦法)。　　　　刮擦原理：　　　　本测试方法是用来测试表面材料抵抗由刮指引起伤害的能力。按照材料使用中可能接触到的指甲或其他硬质物，采用不同材料的刮指，按照规定的方向、行程、速度，以一定的压力作用于样品表面，刮擦头和样品做相对运动，产生单向的、非往复的直线刮擦轨迹，刮痕之间保持平行。最终评定材料的刮痕感官等级，刮擦区域和未刮擦区域的色差，或样品表面遭到损坏时的最小刮擦力。　　　　仪器特征：　　1. 仪器由电机驱动机构、刮擦组件、样品夹持固定装置等组成。　　2. 刮擦组件包括刮擦支架、刮指、刮指定位套、加压装置(砝码及砝码支撑杆)等。　　3. 仪器可自由安装、更换、拆卸不同规格的刮指，能够在不同负荷下实施匀速单向直线刮擦运动。　　4. 采用嵌入式系统、人机界面操作对测试流程进行自动化控制，采用精密的伺服电机、滚珠丝杠传动，对于在相关标准下的刮擦速度控制精确度具有决定性的作用。　　5. 采用碳化钨材质做刮指，增加仪器适用寿命。　　6. 采用铝合金及不锈钢材质，外观简洁轻便且耐腐蚀。　　　　技术参数：　　1. 行程范围：10-200mm;　　2. 速度范围：10-200mm/s;　　3. 速度缓冲：10±1mm;　　4. 金属刮擦头直径：0.5mm、0.75mm、1mm(Erichsen318)、3mm、5mm、7mm;　　5. 金属刮擦头材质：碳化钨;　　6. 加压砝码及刮擦组件总重量：2N，3N，5N，7N，8N，10N，12N，15N，20N (可任意配选)质量误差不超出1%;　　7. 塑料刮指：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);　　i. 直径 16mm 厚度 1mm;　　ii. 刮指边缘的半径为0.5mm;　　iii. 硬度为shore D85。　　8. 电源：AC220V±10%，50Hz。　　　　耐刮擦测试　　塑料制品表面有好几种明显损坏的方法，其中有尖锐物体的划痕；磨料摩擦产生的磨损；改变表面性能或光泽的表面损伤；或者钝化物体轻微刮擦造成的“写入效果”。　　根据汽巴精化的高级研究员Ashu Sharma博士的解释，材料在压入力和滑动力或横（侧）向力的作用下发生屈服，产生延性/脆性破坏从而造成刮痕。在刮痕中，不平的表面产生不均匀的光散射和“刮痕发化”。　　改善刮痕性能的解决方法包括尽可能减小聚合物底面粗糙程度和降低刮痕的胎肩，以产生尽可能少的光散射以及尽可能小的刮痕可见度。准确地测量耐刮擦性能，弄清楚表面破坏背后的材料科学知识对于形成改善方案是重要的。　　检测表面损害的试验方法有好几种。一种是五指刮痕试验（five-finger scratch test），它是在不同载荷刮擦后，根据经验比较刮痕可见度，美国的汽车OEM商们常常要求使用这种方法。　　而欧洲的汽车行业广泛采用的是伊利其逊十字形切口试验（Erichsen cross cut test），它检测的是刮痕应力发白发生的颜色变化。美国德克萨斯A&M 大学（TAMU）聚合物技术中心的刮痕联盟（Scratch Consortium）已经开发出刮痕试验设备和新的试验方法，最近已得到美国材料试验协会（ASTM）的批准，标准号为D7027-5。该刮痕试验的测试方法所具有的较少主观性已经得到了汽车行业的肯定。作为联盟会员的汽巴（Ciba）公司正为了能使这三个方法相互关联起来而积极努力，希望这三个方法都能在短期内得以使用。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/04/201604121518_590081_2964_3.png

涂料经过涂装施工成为涂层，涂层经过干燥或交联固化后发挥其保护、装饰和功能性作用。在涂装后，涂层有时会出现缺陷甚至失效现象，如粉化、失光、褪色、脱落等现象。若这些涂层衰减处于涂层保质期内，或其未对涂层的保护、功能性作用造成本质影响，则此涂层质量的降低属于涂层质量的正常递减。但若涂层在各种因素的作用下，在物理化学和机械性能方面出现不可逆的变化，即涂层性能被明显破坏，则称之为涂层的失效。 涂层失效的原因很多，一般归咎于四个主要的方面：涂料施工不当，涂料本身有质量缺陷，涂料品种选择不当，涂层服役环境苛刻等。另外，除以上宏观原因，涂层失效还有着更深层次、更本质的失效原理和失效模式。本文将对涂层失效的现象及原理、涂层失效的分析方法进行深入解析。[b]一.涂层失效的现象及原理 1. 开裂、脱落现象[/b] [align=center][img=,298,198]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807101008496463_1610_2879355_3.jpg!w298x198.jpg[/img][/align][align=center]Figure 1-1 涂层的开裂、脱落现象[/align] 涂层发生开裂、脱落现象是涂层失效常见的表现形式，如Figure 1-1所示。原理：交联固化后的涂层可视为一种“粘弹性”固体，当受到外界应力时，会发生形变来消除应力。常见的形变情形有：涂层在一定温度和湿度下的膨胀、收缩，基材受力引起的振动、冲击等。Figure 1-2所示为涂层中树脂的应力-应变曲线：A为屈服点，A点以前为弹性区域（可恢复原样），A点以后为永久变形区域（不可恢复原样）。[align=center][img=,298,212]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807101009599788_2251_2879355_3.jpg!w298x212.jpg[/img][/align][align=center]Figure1-2 涂层中树脂的应力-应变曲线[/align] 如应用于木器漆上的涂层，由于温度和湿度的变化会发生膨胀和收缩。如果膨胀/收缩力发生在该涂层应力-应变曲线上的屈服点之前，涂层不会发生不可逆形变而导致失效；如果膨胀/收缩力发生在应力-应变曲线上的屈服点之后，则涂层会通过以下两种方式进行应力消除：(1) 涂层与基材之间附着力良好，发生开裂现象；(2) 涂层与基材之间附着力较差，发生脱落分层现象。 如果涂层基材是底漆，则底漆根据自己的应力-应变行为，可能会发生面漆开裂、面漆与底漆脱落分开、底漆从基材上剥离等现象。[b] 2. 化学腐蚀现象 [/b][align=center][img=,298,178]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807101010367783_7623_2879355_3.jpg!w298x178.jpg[/img][/align][align=center]Figure 2 涂层的化学腐蚀现象[/align] 化学腐蚀也可认为是作用于涂层上的一种应力，如Figure 2所示，其作用原理可解释如下：若涂层中树脂主要含有碳碳单键、醚键等化学键，则其耐化学侵蚀性能就相对稳定，如酚醛树脂、乙烯基树脂。若涂层中树脂含有羟基、羧酸基、酯基、胺基和酰胺基等基团，则其极易受到酸、碱和氧化剂的侵蚀，如醇酸树脂则易在碱性潮湿环境中会迅速发生水解而失效。有些颜料对酸和碱也很敏感。如铝粉，在碱性较强的环境中，会很快发生变质失效。[b] 3. 黄变、粉化现象[/b] [align=center][img=,298,194]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807101011031053_8400_2879355_3.jpg!w298x194.jpg[/img][/align][align=center]Figure 3 涂层的黄变、粉化现象[/align] 涂层的黄变、粉化现象一般是由涂层的应力老化引起。应力老化是指涂层中树脂在光（主要是紫外光）、热等气候因素的作用下发生高分子链的断裂和降解的情况，如芳香族聚氨酯可能会发生黄变，环氧树脂可能会粉化。[b] 4. 起泡现象 [/b][align=center][b][img=,175,201]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807101011331821_627_2879355_3.jpg!w175x201.jpg[/img][/b][/align][b][/b][align=center]Figure 4 涂层的起泡现象[/align] 涂层起泡包括渗透起泡和电渗起泡，一般指的是水分、离子等在浓度梯度或电势梯度的作用下渗透到涂层内部，导致涂层内基材腐蚀或涂层脱落、起泡等现象。涂层的起泡现象一般发生在涂层有针孔缺陷或服役环境严苛的情况下，如海边、高温潮湿的环境等。[b] 二.涂层失效的分析方法[/b] 涂层失效的分析方法包括实地考察、仪器分析、模拟实验等。 实地考察一般是考察涂层的服役环境（温度、湿度、地点）、失效现象、失效部位，然后针对失效涂层进行取样等，最后根据综合信息判断失效原因，多数情况下还要结合仪器分析及模拟实验推断失效原因。可用于研究涂层失效的仪器分析手段有很多，如FTIR、SEM-EDS、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]MS、DSC等，分析工具的选择要根据样品的特性以及失效现象来确定。[b] 1. FTIR[/b] FTIR在失效分析中的应用非常广泛，可进行污染物的检测、涂层中树脂种类及填料种类的鉴定、树脂固化程度的鉴定等，还可将从供应商处获得的已知涂料样品信息与待测样品信息进行对比，判断所用涂料种类是否正确等。[b] 2. SEM-EDS[/b] SEM-EDS可以在高的放大倍数和大的景深条件下对样品进行表观形貌观测和元素分析。表面形貌观测可以发现很多涂膜缺陷，如点蚀、异物、气泡、涂层致密度等；正常部位和失效部位元素信息的对比，可以帮助找到失效原因。[b] 3. [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]MS[/b] [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]MS可以对失效涂层的液体留样进行分析，判断涂料中的溶剂类型，判断失效是否是由于稀释剂的配伍不当引起。如无液体样品，可以对固体样品进行顶空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]MS分析，检验涂膜中残留的溶剂。[b] 4. DSC[/b] DSC可用于交联反应的动力学研究和热塑性涂料的玻璃化转变温度的确定，从而考察涂料的相对固化程度。如正常样品和失效样品在同等条件下进行DSC分析，若失效样品的玻璃化转变温度低于正常样品，则可说明失效样品可能是没有充分固化。 模拟实验是根据失效现象和失效部位，针对性模拟涂层在服役环境下的性能，以期找出失效原因。涂层失效分析的工具和方法还有很多，并不局限于以上3，实际进行涂料失效分析时，思路需开阔，根据样品的个性化差异选择适合的分析方法。[b] 三.涂层失效案例 案例背景: [/b]一个涂有白色涂料的金属板，局部出现了涂料从金属基材脱落的现象，需要找到涂料脱落的原因。[b] 案例分析: [/b]通过对失效样品进行观察发现，脱落涂层的背面颜色较暗，且脱落的面积较大。而正常样品的涂层颜色很白，且涂层与基材的附着力较好。[b] 解决方案：[/b]针对“失效样品”与“正常样品”进行对比分析。 （1）对失效样品脱落部位的背面和正常样品涂层的背面进行FTIR分析，两者无明显差异，排除脱落部位有明显污染物的可能性。 （2）对失效样品和正常样品同时进行SEM-EDS分析，发现失效样品的氧元素和铁元素的含量比正常样品都明显偏高，结合失效部位的颜色，判断涂层失效是由金属基材的锈蚀引起。[align=center][img=,618,478]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807101012019253_7276_2879355_3.jpg!w618x478.jpg[/img][/align] 基于涂层失效的表现多样性和原因复杂性，牵扯到涂料、施工、表面处理等方面，分析和解决问题的难度较大，所以仅仅依靠涂料工程师根据涂料的施工、使用环境等角度进行涂层失效原因的判断是不够的，借助于仪器分析对失效涂层进行分析来判断失效原因是非常必要的。[list][*]声明：本文资料为“上海微谱化工技术服务有限公司”原创，未经允许不得私自转载。否则我司将保留追究其法律责任的权利。[/list]

《科学》：科学家发明新涂层能自我修复 灵感来自受损后能自我修复的人类皮肤和组织 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/03/200903141608_138489_1644912_3.jpg[/img]图片来自Getty 北京时间3月13日消息，据国外媒体报道，有车一族可能再也不必担心他们的爱车被划。科学家声称已经发明一种“自我修复”涂层，通过日光暴晒，自动修复油漆上的划痕和瑕疵。消除划痕只需要15到30分钟，汽车油漆可能被恢复到新车的程度。 事实上，这种自我修复材料的发明者相信，它可以被用于任何易划的物体，包括压缩光盘、太阳镜、iPod屏幕、手袋、鞋子甚至家具。专家称，虽然目前这种材料仍处于实验阶段，但是可能5年内就能上市。美国南密西西比大学的马雷克乌本是这种智能聚合体的发明人，乌本称，它还可能被用于医学工具。他说：“它的机会很多，基本上任何可能都有。” 几世纪以来自我修复材料一直是工程师们梦寐以求的东西。很多材料的灵感来自受损后能自我修复的人类皮肤和组织。一些材料包括隧道网络或者破损后“出血”的纳米微粒，能填充划痕造成的缝隙。但是，大多数现有产品既复杂又昂贵。现在，这种自我修复的材料便宜多了，也简单多了，该研究公布在《科学》杂志上。 这是一种聚亚胺酯涂层，一种用于塑料、泡沫和胶片的材料，这种材料含壳聚糖，壳聚糖是来自蟹壳、龙虾壳、虾壳和叫做氧杂环丁烷的一种有机化合物。当涂层被划后，氧杂环丁烷的环就会被破坏，化学反应活性部位就会被暴露。紫外线会爆裂壳聚糖分子，另一反应活性部位就暴露在外。氧杂环丁烷和壳聚糖彼此吸引，粘结和闭合划痕。这种材料可能被用于制作汽车油漆，或者屏幕、眼镜或表盘的塑料透明涂层。 修复速度取决于日晒时间和强度。在地中海天气中，汽车划痕消失的速度比在英国天气中快3到4倍。乌本在《科学》杂志上发表的文章中写道：“干燥或者潮湿气候不影响修复过程。”但是，这种涂层是一次性的。在被用油漆和保护性涂层之前，这种材料还需要进行更多试验。