上海泛標紡織品檢測技術有限公司
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閱讀：2747發(fā)布時間：2022-8-19
國內(nèi)外常用的涂層耐磨性試驗方法及其主要技術特征，介紹了國產(chǎn)涂層耐磨性試驗儀器的開發(fā)應用現(xiàn)狀。耐磨性。由此可見，各種材料耐磨性的優(yōu)劣對于評價和控制產(chǎn)品質量至關重要，因而在經(jīng)濟上占有*的
磨損是致使材料破壞，失效的形式之一。據(jù)有關文獻報導，對我國冶金礦山，農(nóng)機、煤炭、電力和建材5個工業(yè)部門的不*統(tǒng)計，每年由于磨損而需要補充的配件達106t，價值15～20億元。由此可見，各種材料耐磨性的優(yōu)劣對于評價和控制產(chǎn)品質量至關重要，因而在經(jīng)濟上占有*的地位。
迄今，工業(yè)發(fā)達國家對于不同材料均有相應的磨損試驗方法，如日本工業(yè)標準JISH8503規(guī)定了有關金屬鍍膜耐磨性試驗方法；JISH8615敘述了鉻電鍍層的耐磨性試驗；又如美國材料試驗協(xié)會標準ASTMD968—93和ASTMD658—81(86)分別規(guī)定用落砂法和噴砂法測定有機涂層的耐磨性；而在國際標準ISO7784.2—97中則采用旋轉磨擦橡膠輪法測定色漆和清漆的耐磨性；在IS08251—87和JISH8682中均規(guī)定用磨擦輪磨耗試驗機測定鋁和鋁合金表面陽極氧化膜的耐磨系數(shù)。我國已有國家標準GB／T1768—79(89)《漆膜耐磨性測定法》，近年又在GB／T5237.5—2000中規(guī)定用落砂耐磨試驗機測定鋁合金建筑型材表面氟碳漆膜的耐磨性。綜上所述，不難看出，目前國內(nèi)外涂料鍍層耐磨性試驗，方法多樣，各具特色。盡管對于上述各種試驗方法及其應用性能的評價人們在認識上不盡相同，但就多項檢測手段的開發(fā)和推廣應用來說，仍以采用旋轉磨擦橡膠輪法、落砂法和噴砂法較為普遍。本文擬重點探討這些常用試驗方法的技術特征與相關儀器的開發(fā)應用現(xiàn)狀，供業(yè)內(nèi)人士參考。
1、涂層耐磨性的試驗方法
涂層耐磨性系指涂層表面抵抗某種機械作用的能力，通常采用砂輪研磨或砂粒沖擊的試驗方式來測定，它是使用過程中經(jīng)常受到機械磨損的涂層的重要特征之一，而且與涂層的硬度、附著力、柔韌性等其它物理性能密切相關。國內(nèi)外常用的涂層耐磨性試驗方法及其主要技術特征如表1所示。
1.1旋轉磨擦橡膠輪法(Taber試驗)
國際標準ISO7784．2--97規(guī)定用旋轉磨擦橡膠輪法測定涂層的耐磨性，即在旋轉盤轉速為60r／min、加壓臂承載一定負荷的規(guī)定試驗條件下，采用嵌有金剛砂磨料的硬質橡膠磨擦輪磨耗涂層表面，其耐磨性可分別以經(jīng)規(guī)定研磨轉數(shù)研磨后涂層質量損耗(失重法)的平均值或以磨損某一厚度涂層所需的平均研磨轉數(shù)(轉數(shù)法)2種方法表示與評價。二者相比較，失重法對試樣的稱重精度要求嚴格，但它不受涂層厚薄的影響；而轉數(shù)法測定時直觀方便，不需稱重，但對涂層研磨厚度的測量要求甚嚴。國家標準GB／T1768--79(89)中規(guī)定的方法與儀器雖然工作原理與其相同，但未對旋轉盤轉速作明確規(guī)定，而且試驗結果只以經(jīng)規(guī)定研磨轉數(shù)研磨后的涂層質量損耗(失重法)的單一方法表示。旋轉磨擦橡膠輪法可廣泛用于涂層、鍍層和金屬、非金屬材料的耐磨性試驗，但是用作研磨的橡膠砂輪需要經(jīng)常修整和適時更新。
1.2落砂沖刷試驗法
ASTMD968—93規(guī)定用落砂耐磨試驗器測定有機涂層的耐磨性，即采用規(guī)定產(chǎn)地的天然石英砂作磨料，通過試驗器導管從一定高度自由落下，沖刷試樣表面，以磨損規(guī)定面積的單位厚度涂層所消耗磨料的體積(L)，并通過計算耐磨系數(shù)來評價涂層的耐磨性。采用這種試驗方法，天然砂磨料的選擇將對試驗結果產(chǎn)生直接影響，因此對砂粒的硬度、粒度和幾何形狀要求嚴格。國家標準GB/T5237.5—2000規(guī)定采用符合GB/T178—77標準要求的標準砂作磨料。應當指出，在采用落砂沖刷試驗法的上述2項標準中，盡管都采取了主要技術參數(shù)*相同的耐磨性試驗器，但由于所用天然砂磨料的粒度不同，因而同性流出體積為2L磨料的流速成并不相同，前都規(guī)定為21～23.5s，后者規(guī)定為16～18s。
1.3噴砂沖擊試驗法
ASTMD658－81(86)規(guī)定用鼓風磨蝕（噴砂）試驗測定有機涂層的耐磨性，這種方法是通過調(diào)節(jié)氣泵輸出壓力，使試驗器噴管處的空氣流速為0.07m3/min，以保證每分鐘平均噴出（44±1）g的金剛砂束沖擊涂層，并以磨損規(guī)定面積的單位厚度涂層所消耗磨料的質量(g)，通過計算其耐磨系數(shù)來評價涂層的耐磨性。因此必須按標準規(guī)定選用粒度范圍為75～90μm的碳化硅作磨料，而氣源輸出壓力和磨料的均一噴速成為影響試驗結果的決定因素。
1.4往復運運磨耗試驗法
ISO8251－87和JISH8682都規(guī)定了用磨擦輪磨耗試驗機測定鋁和鋁合金陽極氧化膜的耐磨性。這種試驗方法是在規(guī)定的試驗條件下，使涂鍍層與膠接在磨擦輪外緣上的研磨砂紙作平面往復運動，每雙行程后磨擦輪轉動一小角度（0.9o），經(jīng)規(guī)定的若干次研磨后，以涂層厚度（μm）或涂層質量（mg）的減少，并通過計算其磨損阻力評價涂層的耐磨性。由于該方法的試驗條件易于控制，而無其它方法所存在的諸如磨輪修整、老化，砂流速率、砂束形狀等較難控制的問題，因而試驗結果的重復性較好，而且除涂鍍層外，這種方法已廣泛用于塑料、橡膠和金屬材料的耐磨性試驗。
2涂層耐磨性的測試儀器
涂層耐磨性試驗方法標準的制訂，統(tǒng)一和規(guī)范了不同材料的檢測手段與質量要求，也為各種制式耐磨性試驗儀器的開發(fā)研制提供了必須遵循的設計依據(jù)。表2列舉了國產(chǎn)典型耐磨性試驗儀器的主要技術特征。
下圖國產(chǎn)涂層耐磨性試驗儀及其主要技術特征
2.1JM－IV型磨耗儀
JM－IV型磨耗儀的突出特點是旋轉盤采取無級變速，其轉速可在0～90r／min范圍內(nèi)任選，因此能滿足多項技術標準對不同轉速的試驗要求，而且根據(jù)不同的試樣可選用不同橡膠輪寬度和不同材料配比的研磨砂輪，從而拓寬了應用領域。
2.2QMX型漆膜磨耗試驗機
該儀器采用齒形帶傳動，因而質量輕、工作噪聲??；由于采取了雙輸出軸結構，可同時研磨雙試樣，提高了工作效率；另外，采用負壓為1.5～1.6kPa的調(diào)頻吸塵裝置，吸塵量可根據(jù)實際需要加以調(diào)控。
上述兩規(guī)格磨耗儀，其試驗原理同屬旋轉磨擦橡膠輪法，因此又都共同面臨橡膠砂輪的加工質量和安裝性能對涂層耐磨性測試精度的影響。應用實踐表明，研磨砂輪的橡膠硬度、含金剛砂比例及其均勻性，以及因磨輪偏擺導致磨耗槽寬窄、深淺的變化，都將直接影響規(guī)定研磨轉數(shù)后涂層的失重。應當指出，通常一項試驗方法標準的制定，僅適用于某一類材料試樣的磨耗試驗，這是因為不同標準所規(guī)定的轉盤軸心線與磨耗輪中心線的間距不同，因而切削角不同，導致磨槽寬窄不一，失重不同。
關于橡膠砂輪的修整，當采用砂輪修整機的金剛石修整刀時，其進刀量必須適度，以防止砂輪邊緣破損，而砂輪修整機主軸的徑向跳動勢必影響其修整直線度。當研磨砂輪的直徑小于45mm時，應予報廢更新。為保證試驗精度，同一轉盤上的兩只砂輪經(jīng)成對同時修整后應各復原位，并通過調(diào)節(jié)平衡砝碼使加壓臂自身恒重。
2.3QML型落砂涂層耐磨性試驗機
采用該儀器測定有機涂層的耐磨性，是在選用標準規(guī)定其粒度范圍的天然砂磨料并控制在16～18s內(nèi)流出2L的前提下，使砂束內(nèi)心正好落在試樣表面被劃定的Φ25mm圓形區(qū)域中心，是保證試驗精度的關鍵，為此每隔一定時間應檢查儀器導管的校準線，標準砂束的下落位置。當標準砂使用50次后，應予更新，而且每次試驗完畢將漏斗和擋板遺留的砂粒清理干凈。
2.4PMJ—重型平面磨耗試驗機
該儀器應用往復運動磨耗試驗原理，要求試樣尺寸為(80～110)mm×(50～70)mm×(1～2)mm；磨擦輪膠接砂紙尺寸為12mm×l58mm，其粒度可分別為W40(用于硝基漆磨耗試驗)和280#碳化硅研磨紙(用于鋁合金氧化膜磨耗試驗)。
實踐表明，應用該儀器必須注意如下事項：一是磨擦輪的軸心線應與試樣安裝臺面平行，即要保證磨擦輪磨耗時在整個12mm的寬度內(nèi)與試樣表面緊密接觸，而無任何間隙；二是砂紙要平直貼實地粘在整個輪緣上，不得歪扭；三是磨耗試驗時應保證磨擦運動平穩(wěn)，不可超負荷運行，如出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，應減少磨擦輪與試樣間的負荷或改用粒度較小的砂紙。
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