色漆和清漆漆膜厚度的测定.docx

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色漆和清漆漆膜厚度的测定

GB/T13452.2-2008色漆和清漆漆膜厚度的测定

色漆和清漆 漆膜厚度的测定

   1范围

   本部分规定了一系列用于测量涂敷至底材上的涂层的厚度的方法，包括测量湿膜厚度、干膜厚度、未固化粉末涂层厚度及粗糙表面上漆膜厚度的方法。

在有单个测试方法标准存在时，本部分直接引用这些标准，否则就把这些测试方法详细描述出来。

   附录A给出了测试方法概述，对每个测试方法规定了适用范围、现有标准和精密度。

   本部分也对与漆膜厚度测量有关的术语作了定义。

2规范性引用文件

   下列文件中的条款通过GB/T13452的本部分的引用而成为本部分的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

   IS0463产品几何量技术规范（GPS）尺寸量具机械式千分表的设计和计量学特性

   IS03611 测量外部尺寸用螺旋测微器

   IS04618:

2006 色漆和清漆 术语和定义

   IS08503-1涂装油漆和有关产品前钢材预处理 喷射清理钢材的表面粗糙度特性第1部分：

评定磨料喷射清理表面粗糙度的ISO比较样块的技术要求和定义

3术语和定义

   IS04618:

2006确立的以及下列术语和定义适用于。

3.1

   底材substrate

   涂料涂敷或即将涂敷的表面。

   [IS04618：

2006]

3.2

   涂层 coating

   将涂料单次或多次涂敷至底材后形成的连续层。

   [IS04618:

2006]

3.3

   漆膜厚度 filmthickness

   漆膜表面与底材表面间的距离。

3.4

   湿膜厚度 wet-filmthickness

   涂料涂敷后立即测量得到的刚涂好的湿涂层的厚度。

3.5

   干膜厚度 dry-filmthickness

   涂料硬化后存留在表面上的涂层的厚度。

3.6

   未固化粉末涂层的厚度 thicknessofuncuredpowderlayer

   在粉末涂料涂敷后、烘烤前立即测量得到的刚涂好的粉末涂层的厚度。

3.7

   相关表面区域 relevantsurfaceareal）

   物件表面被涂层覆盖或即将被覆盖的部分，该涂层是物件经久耐用和／或具有漂亮外观所必需的。

3.8

试验区域testarea1）

相关表面区域中有代表性的部分，在该区域内进行商定次数的单次测量作为抽查。

3.9

  测量区域measurementarea1）

      进行单次测量的区域。

3.10

  最低局部漆膜厚度minimumlocalfilmthickness1）

     在特定试样的相关表面区域发现的局部漆膜厚度的最低值。

3.11

  最高局部漆膜厚度maximumlocalfilmthickness1）

     在特定试样的相关表面区域发现的局部漆膜厚度的最高值。

3.12

  平均漆膜厚度meanfilmthickness1）

在试验区域所有单个漆膜厚度测量值的算术平均值或用重量分析法测得的漆膜厚度结果。

3.13

  校准calibration

  测量可溯源校准标准的受控和用文件记载的过程，并确定结果在测量仪器的指定精度范围内。

  注:

初次校准通常由仪器生产商或有资格的实验室在受控环境中采用有文件记的方法进行。

用户在按规定的时间间隔核查初次校验结果。

采用校准标准得到的测量结果的合成不确定度低于仪器的制定精度。

3.14

核查verification

由用户采用参照标准进行的标准性检验。

3.15

  参照标准referenceatandard

  对照已知厚度的试样的厚度值，用户能够核查测量仪器的准确性。

注：

参照标准可以是已涂漆的厚度标准或薄片，如果合同方商定，对特殊工件，可将试样的每一部分作为厚度标准。

3.16

   调整adjustment

   使测量仪器的厚度读数与参照标准的厚度值一致的操作。

   注：

在涂层或薄片的厚度已知时，大部分电学测量仪器能在厚度标准或薄片上进行调整。

3.17

   准确性accuracy

   厚度标准的测量值与真实值之间的一致性。

1）该性能的测量只有在对漆膜厚度的测量值进行进一步评定时有要求，参见第8章（试验报告）条款k）和1）。

4湿膜厚度的测定

4.1 总则

   附录A给出了测定湿膜厚度的方法概述。

4.2机械法

4.2.1 原理

   在所有机械测试方法中，测试仪器的一部分穿过涂层与底材表面接触，仪器的另一部分则同时与涂层表面接触（见图1），或者随后与涂层表面接触（见图2和图3）。

湿膜厚度即为这两个接触点之间的高度差，该高度差能直接读出。

1-底材；

2-涂层；

3-湿接触点；

4--梳规．

          图1梳规示例

1-底材；

2-涂层；

3-偏心轮缘；  

4-轮规．

 图2轮规示例

4.2.2适用范围

   机械原理适用于所有漆膜-底材组合。

在测试区域，底材至少在一个方向上应是平整的。

允许在某个面上表面弯曲（如管道的内表面或外表面）。

4.2.3 总则

   试验方法分为破坏性方法和非破坏性方法，其归类取决于以下因素：

   a）涂料的流变性；

   b）测试仪器的接触面与涂料间湿接触的性质；

   c）厚度测量是否会使涂层不适合其预期的用途。

   由于不能排除有颜料粒子残留在仪表和底材间，所有机械测量方法都包含系统误差：

显示的漆膜厚度至少比实际湿膜厚度低颜料粒子的一个平均直径。

   在使用轮规时（见.3.5方法1B），轮子需要涂料湿润，如果不湿润，这将意味着会带来进一步的系统误差，使读数偏大，这是下列因素共同作用的结果：

   ——表面张力和涂料的流变性；

   ——轮规的材料；

   ——轮子转动速度。

4.2.4方法1A—梳规

4.2.4.1 仪器说明

梳规是一种由耐腐蚀材料制成的平板，有一系列齿状物排列在其边缘（见图1）。

平板角落处的基准齿形成一条基线，沿着该基线排列的内齿及基准齿之间形成了一个累进的间隙系列。

每一个内齿用给定的间隙深度值表示出来。

市场上能够买到的梳规能测得的最大厚度一般为2000μm，最小增量一般为5μm。

4.2.4.2确保齿状物干净、没有磨损或破坏。

把梳规放在平整的试样表面，是齿状物与试样表面垂直。

应有足够的时间使涂料润湿齿状物，然后取走梳规。

    如果试样的一个面弯曲，梳规应以与弯曲面的轴平行的位置放置。

    厚度测量结果与测量时间有关，因此应在涂料涂敷后尽量测量厚度。

    把被涂料润湿的内齿的最大间隙深度读数记录下来作为湿膜厚度。

4.2.5方法1B——轮规

4.2.5.1仪器说明

    轮规是由一个轮子构成，该轮子由耐腐蚀的的淬火钢制成，轮子上有三个凸起的轮缘。

    两个轮缘具有相同直径且与轮子的轴呈同轴心安装。

第三个轮圆直径较小且是偏心安装的。

外面的一个轮缘上有刻度，从该刻度上能读出相对于偏心轮缘同心轮缘凸起的各个距离。

 ——模型1，偏心轮缘位于两个同心轮中间；

 ——模型2，偏心轮缘位于两个同心轮缘的外面并紧靠其中一个轮缘。

 注：

与模型1不同，模型2的设计使湿膜厚度的读数没有视差．

 市场上能够买到的轮规能测得的最大厚度一般为1500μm，最小增量一般为2μm。

4.2.5.2步骤

   用拇指和食指夹住轮轴来握住轮规，将刻度表上读数最大处与表面接触而将同心轮缘按在表面上。

   如果试样的一个面弯曲，轮规的轴应与该弯曲面的轴平行。

   沿一个方向滚动轮规，然后将轮规从表面上拿起，读取偏心轮缘仍能被涂料润湿的最大刻度读数。

清洗轮规，从另一个方向重复这一步骤。

   用这些读数的算术平均值计算湿膜厚度。

   厚度测量结果与测量时间有关，因此应在涂料涂敷后尽快测量厚度。

   为降低表面张力对结果的影响，观察涂料如何润湿偏心轮缘并记录首次接触点的刻度读数。

只有使用模型2的轮规才可能这样做。

4.2.6方法1C——千分表

4.2.6.1仪器和参照标准

4.2.6.1.1千分表（见图3）

   符合IS0463要求的机械千分表和电子千分表能达到的测量精度一般分别为5μm（机械千分表）和1μm（电子千分表），或者更好。

千分表具有模拟或数字显示功能。

   千分表的下侧有两个长度相同、与活动的冲杆呈等距离排列的接触脚，并且与冲杆在同一直线上。

调整螺钉可对冲杆在导轨中的位置进行微调。

 1-底材；

 2-涂层；

 3-冲杆．

   图3千分表示例

4.2.6.1.2用于千分表调零的参照标准

   要求用平整的参照板进行千分表的调零。

参照板由平整的玻璃板构成，其不平度容限不超过1μm（也可参见IS01101[3]）。

4.2.6.2步骤

   在参照板上将千分表调零，调整测量触点使之刚好与板接触。

   将冲杆从零位旋回。

将千分表的接触脚以与底材表面垂直的方向放在试样上，小心将冲杆旋下使测量触点刚好与涂料接触。

   厚度测量结果与测量时间有关，因此应在涂料涂敷后尽快测量厚度。

   从刻度表上直接读取湿膜厚度值。

4.3重量分析法

4.3.1原理   

   涂敷涂料，将涂敷的涂料质量除以涂料密度以及涂敷的表面面积得到湿膜厚度。

   用式

（1）计算湿膜厚度

，单位为微米（μm）：

.................................

（1）

式中：

——未涂漆试样的质量，单位为克（g）；

m——已涂漆试样的质量，单位为克（g）；

A——涂敷的表面面积，单位为平方米（m2）；   

——涂敷的液体涂料的密度，单位为克／毫升（g/mL）。

   注：

涂敷的液体涂料的密度可按GB/T6750、IS02811-2、IS02811-3或1S02811-4中的规定进行测定．

4.3.2适用范围

   只要液体涂料中高挥发性物质的量较少，重量分析原理通常是适用的。

4.3.3 总则

   采用重量分析原理测得的是整个涂敷区域湿膜厚度的平均值。

特别是在采用喷涂法施工时，试样的背面应遮住以避免由于背面的部分涂敷（喷逸）造成的测量误差。

在称量已涂漆试样前，试样背面的任何遮蔽物都应除去。

4.3.4方法2——质量差值法

4.3.4.1仪器

   要求天平的最大称量范围为500g，精度为1mg。

4.3.4.2步骤

   先称量未涂漆试样的质量，然后再称量已涂漆试样的质量，根据式

（1）计算湿膜厚度。

4.4光热法

4.4.1 原理

   通过测定向涂层辐射的热波与返回的波（可以是热波或超声波）之间的时间差来测定漆膜厚度（见图4）。

1-底材；

2-涂层；

3-返回的热辐射；

4-被涂层吸收的辐射（取决于涂层厚度和涂层材料）；

5-热辐射；

6-热波；

7-超声波；

8-表面形变。

图4光热厚度测量法中辐射与试样的相互作用（显示表面形变）

   不管采用何种激励或检测方法，所有光热法原理相同：

即以热的形式向试样施加周期性或脉冲式能量，然后检测局部温度的升高情况。

   将在试样上测得的时间差与采用相同仪器在固定条件下（激励能量、脉冲长度、激励频率等），对已知厚度的膜测得的值进行比较得到漆膜厚度（见4.4.4.2）。

4.4.2适用范围

   光热原理基本适用于所有漆膜-底材组合。

只要多涂层体系中各涂层之间在导热性和反射性方面能很好地相互区分，该方法也可用于测定各单一涂层的厚度。

   所要求的最低底材厚度因所用的测量系统（见4.4.4.1.1）和漆膜一底材组合而异。

4.4.3总则

   测试方法分为破坏性方法和非破坏性方法，其归类取决于涂层的用途。

由于产生的局部热效应，涂层吸收热能对涂层可能会有影响（见图4中8）。

4.4.4方法3——用热性能测定

4.4.4.1仪器和参照标准

4.4.4.1.1 测量系统

   有许多方法可在涂层材料上产生热波及检测试样中加热部位产生的热效应（参见EN15042-2[18]）。

热辐射源（如激光源、发光二极管、白炽光源）主要用作涂层的激励系统。

   可用下列检测方法：

   ——检测返回的热辐射（光热辐射测量）；

   ——检测折射指数的变化（在测量区域上方的热空气中测量）；

   ——热电检测（测量热流）。

4.4.4.1.2参照标准

   校准时需要用具有不同吸收性能和不同膜厚范围的参照标准（参见EN15042-2[18]）。

4.4.4.2校准

   对每一种漆膜一底材组合（尤其是对每一种涂料），用参照标准（见4.4.4.1.2）校准测量系统。

4.4.4.3步骤

   按生产商说明操作仪器和测量漆膜厚度。

5干膜厚度的测定

5.1 总则

   附录A给出了测定干膜厚度的方法概述。

5.2机械法

5.2.1原理

   用测微计或千分表（见5.2.4方法4A）来测量漆膜厚度，即底材加漆膜的总厚度与底材厚度间的

差值。

   有两种测定漆膜厚度的方法：

   a） 在除去涂层前后测量（破坏性方法）

   先测量规定区域的总厚度，然后在除去测量区域的涂层后再测量底材的厚度。

   b）在涂敷涂料前后测量（非破坏性方法）

   先测量底材厚度，在涂敷涂料后再测定相同测量区域的总厚度。

   漆膜厚度可从两个读数的差值计算得到。

   深度规（见5.2.5方法4B）或表面轮廓仪（见5.2.6方法4C）能直接测量漆膜厚度，即漆膜表面与暴露的底材表面间的高度差。

   注：

只有“除去涂层”的测量方式可采用深度规或表面轮廓仪（方法4B和方法4C）进行测定．

5.2.2适用范围

   机械原理基本适用于所有漆膜-底材组合。

在使用机械仪表测量时，底材和漆膜应有足够的硬度以免测量触点会产生压痕而导致读数错误。

   测微计或千分表（方法4A）也适合测量具有圆形截面的圆柱形试样的漆膜厚度（如电线、管道）。

   在有争议时，表面轮廓扫描仪（方法4C）为仲裁方法。

5.2.3 总则

   在“涂敷涂料”测量方式下，用有标记孔的样规来保证是在同一点测量底材厚度和总厚度。

   注1：

如果是塑料底材，最好采用“涂敷涂料”法，因为在大多数情况下很难在没有造成破坏的情况下就将底材暴露出来．   

   在“除去涂层”的测量方式下，可在测量区域画圆并作标记。

应小心、完整地除去测量区域的涂层而没有造成底材机械性或化学性损伤。

在涂敷涂料前可用胶带将底材部分遮住以得到很好确定的由一层至另一层的层次。

   在使用深度规或表面轮廓扫描仪（方法4B和方法4C）时，测量区域未除去的涂层应保持完好。

   采用表面轮廓扫描仪（方法4C）时，应能很好地确定底材与漆膜表面间的凸起部分。

   对硬底材（如玻璃），涂层可用机械方法除去；但对次硬的底材（如钢板），可用化学方法除去涂层，如使用溶剂或脱漆剂。

   注2：

对次硬的底材，如钢板，可用直径为lOmm的空心钻切透漆膜，然后用溶剂或脱漆剂将形成的涂层圆片除去．

   所有需要接触或测量的表面（涂层、底材、试样背面）应干净，没有漆膜残渣。

5.2.4方法4A——厚度差值法

5.2.4.1仪器说明

5.2.4.1.1测微计

   测微计测量时应能精确到5μm。

测微计应配有齿杆以限制测量杆对测试表面施加的力。

   模型1——固定在基座上

   将具有平整测量面的测微计的一端夹紧在有平整基板的刚硬基座上，以使其高度能调节。

测量面与基板的上表面平行对准。

   模型2——手握式（见图5）

   这类仪器的通用名是外卡规测微计，尽管它还被称为测量外部尺寸用的螺旋测微器（见IS03611）。

测微计应符合IS03611的要求。

测量杆的测量面和基准面应平整且相互平行。

 图5外卡规测微计

5.2.4.1.2千分表

   符合IS0463要求的机械千分表和电子千分表的测量精度通常分别为5μm（机械千分表）和1μm（电子千分表），或更好。

千分表应配有能抬起测量触点的装置。

应根据需要测试厚度的涂层材料的硬度选择测量触点的形状（对硬材料选择球形，对软材料选择平面形）。

   模型1——固定在基座上

   如图6所示将千分表夹紧在基座上。

如果使用平面形测量触点，测量面与基板的上表面平行对准。

   图6 固定在基座上的千分表

 模型2——手握式

 这类千分表应配有手柄。

用于提起冲杆的装置的形状应构造成能用一只手操作该厚度测试仪。

基准面的可拆卸触点应位于可移动的测量触点的对面。

应根据待测材料的硬度选择测量触点的形状（对硬材料选择球形，对软材料选择平面形）。

   如果测量触点和基准面都是平面形状（如图7所示测量薄片厚度的仪表），测量面应相互平行。

   1-仪表孔隙．

                     图7测量薄片厚度的仪表

5.2.4.2步骤

   按5.2.3规定准备“除去涂层”和“涂敷涂料”不同测量方式用试样（见5.2.1）。

   当采用“除去涂层”或“涂敷涂料”不同测量方式时，在操作所有仪器时，都应分别使试样的涂漆面或待涂漆的面面向测量杆（测微计，见5.2.4.1.1）或接触元件（千分表，见5.2.4.1.2）。

   在使用固定在基座上的仪器（5.2.4.1.1和5.2.4.1.2中的模型1）时，把试样放在基板上。

   在使用手握式仪器（5.2.4.1.1和5.2.4.1.2中的模型2）时，将试样紧贴着固定的测量触点并握住试样。

   注：

5.2.4.1.1和5.2.4.1.2中的模型2中规定的仪器的手柄也能夹紧在基座上，使操作更加方便．   

   在除去漆膜（“除去涂层”方式）或涂敷漆膜（“涂敷涂料”方式）后重复上述步骤进行第2次测量。

   按下述方法进行每次测量：

   ——当使用5.2.4.1.1所述测微计时，移动测量杆至待测表面直到触动齿杆；

   ——当使用5.2.4.1.2所述千分表时，使装有弹簧的接触元件的触头轻轻碰触测试表面。

   漆膜厚度值是总厚度读数与底材厚度读数间的差值。

5.2.5方法4B——深度规   

5.2.5.1仪器和参照标准

5.2.5.1.1模型1-深度测微计（见图8）

   这种类型测微计测量时的测量精度通常为5μm或更好。

测微计应配有齿杆以限制接触元件对底材施加的力，应有一个平整的基座或脚来放在涂漆表面上作为参照平面。

5.2.5.1.2模型2——深度千分表（见图9）

   符合IS0463要求的机械千分表和电子千分表的测量精度通常分别为5μm（机械千分表）和1μm（电子千分表），或更好。

千分表应有一个平整的基座或支脚来放在涂漆表面上作为参照平面。

5.2.5.1.3用作仪表调零的参照标准

   要求用平整的参照板来进行仪器的调零。

参照板为平整的玻璃板，其不平度容限不超过1μm（也可参见IS01101[3]）。

1-底材；

2-涂层；

3-接触元件

4-平整的基座或脚。

图8深度测微计

 1-底材；

 2-涂层；

 3-接触元件。

      图9深度千分表

5.2.5.2步骤

   除去测量区域的涂层。

通过用参照板（5.2.5.1.3）检查仪器的零点并调零，然后：

   a）在使用深度测微计时，把支脚放在涂层表面，使测量杆位于暴露区域的上方，向下旋动测量杆直至触点接触底材并触动齿杆；

  b）在使用深度千分表时，把接触元件放在暴露的底材上方，其接触脚放在涂层上（如果千分表是有接触脚类型的，应小心确保接触脚与试样表面垂直）。

 可从深度读数直接读取漆膜厚度值（如需要，进行零点误差校准）。

5.2.6方法4C——表面轮廓扫描

5.2.6.1仪器说明

   该仪器有一个往复移动的触针，触针与合适的具有放大和记录功能的装置相连。

为了测量漆膜厚度，要先除去涂层的某一部分，再用仪器来记录底材与涂层间形成的凸起部分的轮廓（见图10）。

选择具有与底材和漆膜表面的不平整度最匹配的触针尖端半径且能自由移动的触针的粗糙度仪或轮廓量规是最合适的。

   注：

也可采用光学方法或声学方法进行测量（即不与试样发生任何接触）．

   1-底材；

   2-涂层；

   3-针尖；

   4-刻度盘；

   5-连杆．

   图10表面轮廓扫描仪

5.2.6.2步骤

   按5.2.3的规定准备试样。

用合适的监控绘图仪扫描并记录测量区域的表面轮廓。

 下列因素能对读数产生不利影响：

 ——表面清理得不够干净；

 ——测量系统的震动；

 ——使用不合适的针尖。

   在记录的漆膜表面轨迹（上线）和底材表面轨迹（下线）的平均高度处分别画参照线。

这两条参照线之间的距离即为凸起部分中点处的漆膜厚度。

5.3重量分析法

5.3.1原理

   干膜厚度td，单位为微米（μm），是根据未涂漆试样与已涂漆试样的质量差按式

（2）计算得到：

...................................

（2）

   式中：

——未涂漆试样的质量，单位为克（g）；

   m——已涂漆试样的质量，单位为克（g）；

   A——已涂敷的表面面积，单位为平方米（㎡）；

——涂敷的干涂膜密度，单位为克每毫升（g/mL）。

   注：

可按照GB/T9272测定涂料的干涂膜密度。

5.3.2适用范围

   重量分析法具有通用性。

5.3.3 总则

    采用重量分析法得到整个涂敷表面区域干膜厚度的平均值。

特别是在采用喷涂施工时，试样的背面应遮住以避免因背面的局部施涂而造成的测量误差。

5.3.4方法5——质量差值法

5.3.4.1仪器

    要求天平最大称量范围为500g，精度为1mg。

5.3.4.2步骤

    先称量干净的未涂漆试样的质量，然后将试样涂漆并干燥，在称量已涂漆试样的质量，根据式

（2）计算干膜厚度。

5.4光学法

5.4.1原理

    在截面法（见5.4.4中方法6A）中，沿着与涂层垂直的面磨削/切割试样，这样漆膜厚度能直接使用显微镜测量。

1-底材；

2-涂层1；