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彩涂板涂层厚度测定方法研究

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彩涂板涂层厚度测定方法研究

0 引言
彩涂板作为一种广泛应用于建筑、家电、交通运输等行业的复合材料，既有金属的机械强度和易成型等优点，又有有机涂层的装饰性和耐腐蚀性的优点。彩涂板的涂层厚度将直接影响其加工和使用性能。涂层过薄，加工时极易划伤涂层进而影响彩涂板的装饰性和耐腐蚀性。对于过薄的涂层，即使能确保其加工时不被破坏，在使用时，其耐老化性和耐腐蚀性能也会大大降低［1］。但是，过厚的涂层又会造成彩涂板生产成本的增加，而且这也是产品质量过剩所造成的浪费。因此，对于彩涂板生产企业来说，准确测定和严格控制彩涂板的涂层厚度十分重要。本文对目前国际、国内已经和正在使用的测定涂层厚度的试验方法进行了调查研究，针对不同类型的彩涂板提出了合适的涂层厚度测定方法。

1 GB/T 13448—2006 方法
1.1 4 种涂层厚度检测方法的比较
在GB/T 13448—2006《彩色涂层钢板及钢带试验方法》［2］中介绍了4 种彩涂板涂层厚度试验方法：磁性测厚仪法、千分尺法、金相显微镜法和钻孔破坏式显微观察法，其中金相显微镜法规定为仲裁方法。无论采用何种方法测定彩涂板的涂层厚度，彩涂板的基板和涂层都会直接影响测定结果。根据宝钢多年的试验经验，这4 种方法的适用范围、检测精度和优缺点方面等的比较如表1 所示。
国标中涂层厚度检测方法的比较
目前，我国彩涂板生产企业多采用千分尺法测定涂层厚度，而欧美企业则较多采用钻孔破坏式显微观察法。造成这种差异的主要原因除国内人力成本低于欧美外，各种检测方法本身的局限性也是主要原因。
1.2 基板的影响
彩涂板基板一般包括冷轧钢板、电镀锌钢板、热镀锌钢板和热镀铝锌钢板。冷轧基板由于没有镀层，且生产工艺决定基板本身厚度和表面粗糙度的均匀性较好，因此无论采用哪种检测方法，其涂层厚度的测定结果都比其他基板的检测误差小。有镀层基板的厚度和表面粗糙度的波动决定了采用国标中磁性测厚仪法和千分尺法在进行单点厚度测定时，测定结果会受到较大影响。因为磁性测厚仪法先要测定涂镀层总厚度，然后测定镀层厚度；而千分尺法先要测定彩涂板总厚度，再测定基板厚度，这两种方法的两次分别测定厚度的操作无法确保测定位置在同一点上，因此都会受到基板和镀层波动的影响，造成测定结果的波动，且厚度测定结果的波动与基板的波动成正比。金相显微镜法和DJH 法虽然能确保测定位置不变，但是由于基板的波动会造成检测界面很难划分清楚，从而也会影响单点测定结果的准确性。国标规定每个试样以3 个点的平均值作为终测定结果，但是由于单点测定结果本身的波动，因此采用平均值的方式也无法消除测定误差。按照宝钢的实
际检测经验，涂层厚度测定结果的离散性与基板波动的大小成正比。
1.3 涂层性能的影响
彩涂板涂层表面的粗糙度同样也会影响国标中4种检测方法的准确性，而涂层本身的弹性会影响磁性测厚仪法和千分尺法的测定准确性。这两种方法都使用检测探头，探头对涂层或基板压下的程度会影响到每次测量所得的厚度，从而影响测定结果。随着彩涂板产品品种的不断丰富，涂层表面不再是单一的光滑表面效果，出现表面有不同纹理效果的产品，这类产品用磁性测厚仪法和千分尺法根本无法测定涂层厚度。因为其纹理的深度少能达到5~10 μm，磁性测厚仪法和千分尺法测定时把纹理的深度都计为涂层厚度，产生很大的系统误差。金相显微镜法和DJH法可以用来测定这类产品，但是由于纹理的不规则波动，使判定测量界面受人为因素影响很大，测定结果波动也较大。
1.4 测量面积的影响
检测面积越大，其检测结果的代表性就越好，检测精度也会随之提高。磁性测厚仪的检测探头直径一般为1.5 mm，千分尺的检测探头直径为6.3 mm，金相显微镜法的测量长度一般不会超过1 mm，而DJH 法的测量直径一般也在1 mm 左右。因此在相同条件下，这4 种检测方法中千分尺法测定结果波动小。
1.5 测定精度及其优缺点分析
通过对这4 种方法的测定结果和操作经验的长期积累，我们以90 g 热镀锌基板的测定结果为例，分析4 种方法的测定精度和优缺点，如表2 所示。
国标中测定方法的精度及其优缺点
有鉴于上述原因，国内较多采用检测精度较高且速度较快的千分尺法作为彩涂板涂层厚度的检测方法。而国外由于基板波动较小，DJH 法的测定波动也就较小，因此较多采用受人为因素影响小的DJH 法。
2 国际、国内其他方法
国际和国内对涂层厚度的其他测量方法主要包括楔切法、厚度差测量法、称重法、X 射线荧光法、β 射线反射法、磁性测量法及涡流测量法等。彩涂板国标中的磁性测厚仪属磁性测量法，千分尺法属厚度差测量法，钻孔破坏式显微观察法属于楔切法，金相显微镜法为仲裁试验方法。称重法操作十分繁琐，不适用于快节奏的工厂试验室；X 射线荧光法和β 射线反射法是通过对涂层中某一特征元素含量的测定来计算涂层厚度，对于彩涂板这种涂料配方不固定的样品不适用。在对涡流测量法进行了调研和试验操作后，发现目前测定彩涂板涂层厚度准确也简便的是一种将磁性测量法和涡流测量法结合在一起的设备，通过组合探头同时测定涂镀层总厚度和镀层厚度，计算得到涂层厚度。这种测定方法由于测定的是同一点的涂镀层总厚度和镀层厚度，从而避免了磁性测厚仪法所受到的镀层波动的影响，测定结果的精度得到明显提高。对于基板波动越小的试样，其检测精度越高，例如，冷轧板和电镀锌基板的彩涂板，其涂层厚度检测精度可达0.5 μm。
3 结语
（1） 对于国内彩涂板目前的基板波动现状来说，千分尺法为佳方法，具有设备便宜、操作简单、检测精度较高的优点。其缺点为：对试验人员的操作技能要求较高；对于涂层表面有纹理效果的产品不能检测；检测结果只能精确至整数位。
（2） 对于表面有纹理效果的彩涂板，DJH 法为佳方法，具有操作方便、快速、可以分别测定界面清晰的各个涂层的优点。其缺点为：设备采购和运行成本较高；检测结果受检测人员主观影响较大；测定结果受基板波动影响较大；不能用于检测冷轧基板的彩涂板。
（3） 磁性- 涡流相位法测定涂镀层厚度方法也是一种很好的方法，具有设备成本合理、操作简单、快速、单点测定精度高（可精确至0.5 μm）的优点。其缺点是受基板表面的平整性和均匀性影响较大。

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上海志辰实业有限公司 张振兴


前用于彩色涂层钢板的涂料种类有聚酯涂层（PE）、氟碳涂层（PVDF）、硅改性涂层（SMP）、高耐侯涂层（HDP）、丙稀酸涂层、聚氨脂涂层（PU）、塑料溶胶涂层（PVC）等。
聚酯(PE、Polyester )
PE涂料对于材质有良好的附着性，彩涂钢板易于加工成型，价廉且产品多，颜色和光泽的选择余地大。在一般环境直接曝露下，其防蚀年限可长达7—8年，但于工业环境或污染严重的地区，其使用寿命会相对降低，但聚酯涂料对耐紫外光性与涂膜耐粉化性，并不理想，因此PE涂料的使用仍需受到一些限制，一般用在空气污染不严重的地区或需多次成型加工的产品。
硅改性聚酯（SMP,SiliconeMobified Polyester)
由于聚酯含有活性基-OH/-COOH,极易和其它高分子化和物反应，为改良PE的耐阳光性与粉化性，以色泽保持性与耐热性优的Silicone树脂作变性反应，和PE的变性比可于5%—50%之间，SMP提供钢板更好的持久性，其防蚀年限可长达lO－12年，当然其价格也比较PE为高，但因Silicone树脂对材质的附着性和加工成型性并不理想，因此SMP彩涂钢板并不适用于需多次成型加工的场合，大部分用于建物之屋顶及外墙。
高耐侯聚酯(HDP、High durable Polyster)
对于PE和SMP的缺点，英国HYDRO公司（现被BASF收购）、瑞典的BECKER等在2000年初其开发出可达到PVDF涂层60-80%耐候性HDP聚酯涂料，且优于普通的硅改性聚酯涂料，其户外耐候性达到15年。高耐候聚酯树脂在合成时采用含环己烷结构的单体，来达到树脂的柔韧性、耐候性和成本的平衡，采用不含芳香族的多元醇和多元酸来减少树脂对UV光线的吸收，达到涂料的高耐候性能。涂料配方中加入紫外线吸收剂和位阻胺（HALS）提高漆膜耐候性能。高耐候聚酯卷材涂料在国外已被市场认可，该涂料性价比十分突出。

7.2 正面涂层性能
7.2.1 涂层厚度
7.2.1.1涂层厚度应不小于20μm，涂层厚度的特殊要求应在订货时协商。
7.2.1.2涂层厚度三个试样平均值应符合表4的规定，单个试样值应不小于表4规定小规定值的90％。
7.2.1.3涂层厚度应在距边部不小于50mm的任意点测量。
7.2.2涂层硬度
7.2.2.1涂层硬度通常用铅笔硬度试验进行评价，如需用耐磨性、耐划伤等试验作进一步评价，应在订货时协商。
7.2.2.2正面涂层铅笔硬度的三个试样值应符合表4的规定，如对铅笔硬度有特殊要求，应在订货时协商。
7.2.3 涂层光泽
7.2.3.1 涂层光泽使用60°镜面光泽表示。光泽分为低、中和高三级，各级别的光泽度公称值应符合表4的规定。
7.2.3.2 三个试样的光泽度均应符合表4的相应规定。对于低光泽涂层，光泽度允许偏差为±3个光泽度单位；对于中光泽涂层，光泽度允许偏差为±10个光泽度单位；对于高光泽涂层，光泽度允许偏差为0～－10个光泽度单位。
7.2.3.3每批产品光泽度差值应不大于10个光泽单位。
7.2.4 涂层柔韧性/附着力
7.2.4.1 涂层的柔韧性/附着力通常用弯曲试验和反向冲击试验进行评价，如需用划格、杯突等试验作进一步评价，应在订货时协商。
7.2.4.2 弯曲试验
7.2.4.2.1弯曲试验三个试样值均应符合表4的相应规定。如对弯曲试验有特殊要求，应在订货时协商。
7.2.4.2.2弯曲试样用胶带剥离后，弯曲处不应有涂层剥落，距试样边部10mm以内的涂层脱落不计。如要求弯曲处无肉眼可见的开裂应在订货时协商。
7.2.4.2.3 彩涂板通常按A级T弯供货，若需B级T弯性能，应在订货时协商。钢窗料通常按照B级T弯供货。对牌号为TS550GD+Z和TS550GD+AZ的彩涂板，T弯性能不作要求。如对T弯性能有特殊要求，应在订货时协商。
7.2.4.3 反向冲击试验
7.2.4.3.1反向冲击试验3个试样的小值应符合表4的规定。如对冲击功有特殊要求，应在订货时协商。
7.2.4.3.2反向冲击试样用胶带剥离后变形区不应有涂层剥落，如要求变形区无肉眼可见的开裂，应在订货时协商。
7.2.4.3.3 对于厚度小于0.40mm及牌号为TS550GD+Z、TS550GD+AZ的彩涂板，反向冲击试验不作要求。
7.2.5 涂层耐久性
7. 2.5.1 涂层耐久性通常用耐中性盐雾试验或紫外灯加速老化试验进行评价，如需采用氙灯加速老化、耐湿热和耐二氧化硫湿热等试验作进一步评价应在订货时协商。
7.2.5.2 耐中性盐雾试验
7.2.5.2.1 涂层的耐中性盐雾试验时间应符合表4的规定，如对试验时间有特殊要求，应在订货时协商。
7. 2.5.2.2在中性盐雾试验规定的时间内，未划线试样的气泡密度等级和气泡大小等级应不大于GB/T1766中表21所规定的3级。
7.2.5.3 紫外灯加速老化试验
7.2.5.3.1 涂层的紫外灯加速老化试验时间应符合表4的规定，如对试验时间有特殊要求应在订货时协商。
7.2.5.3.2 在表4规定的试验时间内，试样应无起泡、开裂。粉化应不大于GB/T 1766中规定的1级。
7.2.5.3.3 涂层为聚酯和硅改性聚酯时，通常用UVA-340进行评价。如用UVB-313进行评价应在订货时说明。涂层为高耐久性聚酯和聚偏氟乙烯时通常用UVB-313进行评价，如用UVA-340进行评价，应在订货时说明。
7.2.5.4 供方如能保证，可不做涂层的耐中性盐雾性能和紫外灯加速老化性能的检验。
7.2.6涂层色差
涂层色差通常由供方确定，需方如有要求应在订货时协商。
7.2.7 其他性能
如对耐有机溶剂、耐酸碱、耐污染、耐沸水和耐干热等性能有要求，应在订货时协商。
表 4
面漆种类
涂层厚度(μm)
铅笔硬度
60°涂层镜面光泽的公称值180°弯曲a
反向冲击(J)
耐中性盐雾b
紫外灯加速老化c
低中高
厚度≤0.75mm
(钢窗料厚度≤0.80mm)
试验时间(h)
试验时间(h)
A级
B级
UVA-340
UVB-313
聚酯d
高耐久性聚酯
a:厚度>0.75mm（或钢窗料厚度>0.80mm）的钢板及钢带做90°弯曲；试样方向为纵向。
b: 试样为平板试样并进行封边处理。
c: UVA-340采用12小时为1循环周期：8h紫外光照，黑板温度60±3℃℃，4h冷凝，黑板温度50±3℃℃。UVB-313采用8小时为1循环周期：4h紫外光照，黑板温度60±3℃℃，4h冷凝，黑板温度50±3℃℃。
d:用户如有要求，可规定铅笔硬度为HB。
7.3 反面涂层性能
7.3.1 对于2/1M涂层的产品，供方应保证下表面涂层的性能符合表5的规定，但不提供检验数据。
7.3.2除2/1M涂层外的其他产品，当反面涂层为1层时，涂层厚度应不小于5μm；当涂层为2层时，涂层厚度应不小于12μm，用户有特殊要求或者背面清漆除外。供方如能保证，可不提供反面涂层的检验数据。
7.3.3 反面涂层的其他性能，如涂料种类、涂层色差、涂层光泽、涂层硬度、涂层柔韧性/附着力、涂层耐久性等性能通常由供方确定，需方如有要求应在订货时协商。
表 5
涂层结构
涂层厚度
(μm)
铅笔硬度
180°弯曲a
a 180°弯曲仅适用于厚度不大于0.75mm的钢板及钢带。
7.4 表面质量
7.4.1 彩涂板表面不得有气泡、裂纹、漏涂等有害于使用的缺陷。
7.4.2当彩涂板以钢带形式交货时，由于没有机会切除带缺陷部分，因此钢带允许带缺陷交货，但有缺陷的部分不得超过每卷总长度的5％。
7.5彩涂板在使用过程中，涂层会发生老化，出现失光、变色、粉化、起泡、开裂、剥落和生锈等缺陷；同时，由于基板的自然或人工时效，加工过程可能会出现滑移线、折痕等缺陷。如对使用过程中出现的这些缺陷有要求，应在订货时协商。
7.6 印花板
印花板的正面涂层性能由供需双方在订货时协商，其他技术要求应符合7.1、7.3和7.4的规定。
7.7 压花板
压花板的技术要求由供需双方在应订货时协商。供方应保证压花前彩涂板的技术要求符合7.1、7.2、7.3和7.4的规定。
8 检验和试验
8.1彩涂板的外观用肉眼检查。
8.2彩涂板带的尺寸、外形应用合适的测量工具测量。
8.3 取样时，对于彩色涂层钢板，应在每批中任取一张，对于彩色涂层钢带，应在钢带的头部或尾部切取一张。
8.4彩涂板应按批检验，每批应由不大于25吨的同牌号、同规格、同基板（包括基板类型和镀层重量）、以及涂层厚度、涂层结构、涂料种类和涂料颜色相同的彩涂板组成。
8.5每批彩涂板涂层性能的检验项目、试样数量和试验方法应符合表6的规定。
8.6基板的力学性能和镀层重量的检验和试验，应符合相应基板标准的规定。
表 6

很多业主目前还是以价格为主导因素选择彩钢板，实际上这很不科学。尽管一次投资省了。但存在维护费用高，使用寿命缩短等问题。

1建筑结构选型缺少综合考虑 结构刚度小：轻钢结构与普通钢结构的不同之处，在于其允许结构产生较大的变形，主要体现在梁的挠度和柱的侧移。一方面，如果梁的挠度太大，会导致屋面积水，而积水现象的发生，又进一步加剧了梁的挠度，从而导致漏水更加严重。另一方面柱顶侧移太大，会导致屋面板的连接部位发生错位现象，从而引发漏水，漏水的部位很难确定，并且可能改变，所以维修十分困难。针对这些情况，设计之初应综合考虑结构变形、屋面坡度和屋面板选型因素的影响，排除漏水隐患。 坡度过小：《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）中4.1.5条规定：门式刚架轻型房屋的屋面坡度宜取1/8 ～1/20，在雨水较多的地区宜取其中的较大值。在实际设计工程中，建设单位为节省资金或感官造型原因要求尽量减小屋面坡度，而设计单位往往生搬硬套规定，不了解当地降雨量的实际情况，于是很多工程屋面坡度过小，屋面雨水排泄不畅从而使得屋面积水，造成屋面渗漏现象的发生。 板型选取不当：对于暗扣式和咬合式的板型，由于屋面板板肋较高且不漏螺钉，排水比较通畅，一般适用于屋面坡度比较平缓的屋面，通常屋面坡度为1∶20左右，小坡度可以做到1∶40。而搭接式彩钢压型板一般板肋较低，且螺钉外露，当屋面水波在风力作用下漫过波峰时，极易通过板缝和钉孔造成渗漏，所以一般用于屋面坡度较陡的屋面，常见的屋面坡度在1∶10左右且单坡长度不超过15m。屋面板材型号要根据泄水坡度、坡长合理选择，坡度小、坡长长的屋面应尽量选用波高较高的暗扣式或咬口式板型。在风力较大的地区，应尽量采用暗扣式或咬口式板型，因为搭接式板在风力作用下板缝容易被掀开或发生变形，加剧渗漏。

上海志辰实业有限公司座落于经济贸易高度发达的钢铁集散地-----上海宝山区。是一家集钢铁贸易、生产加工、物流配送为一体综合性钢材企业。公司集齐的钢铁销售人才，专业致力于于钢铁涂镀产品。 我公司长期经销上海宝钢（总部）、宝钢黄石、烨辉、联合铁钢、马钢、澳洲BHP（博思格）等国内外各大钢厂的：彩涂卷-彩钢板卷、镀铝锌、热镀锌、冷轧、热轧、电工钢等钢铁产品。在长期销售过程积我们累了丰厚的产品知识。特别是在如：PVDF氟碳彩钢卷、HDP高耐候彩钢板、P硅改性彩涂卷、HPC自洁彩钢板，及抗静电彩钢板等高端涂镀产品方面，有着非常专业的特长和深刻研究。 公司结合现代化专业金属加工厂，尽努为客户采购中带来便利。可遵照客户需求提供开平、纵剪、分卷、冲孔、敷膜、压花等半成品加工服务。在销售同时配备完善钢铁物流体系，可为客户提供汽运、火运、海运等运输服务。保证安全、及时、准确地将货物运送到客户手中。 在经历多年的磨练与成长的过程中，至今公司业务已形成辐射全国各领域的多元化市场格局。与国内外各大钢厂及上万家钢结构企业、家电企业达成了长期稳定的业务合作关系。以专注、专业、诚心、诚信、货真、价实的服务理念赢得了广泛客户的信任和赞赏。 公司秉承：品质、客户至上、服务于行的经营宗旨。配备完善的资金，丰富的资源为广大客户提供的服务，优质的产品，尽一切努为为客户节约成本。 在万商截流的市场经济中以钢为信，以铁为诺，是我们志辰人心中永远的座佑铭。我们的发展归根结底来源于我们客户的信任与支持，客户的满意是我们志辰人永远追求的目标。我们愿与我们的客户唇齿相依、风雨同舟、共同用钢铁搭建我们合作的桥梁，用诚信磊埵我们的丰盛的果实。一起在未来的事业海洋中扬帆起航。.shzc88