涂层耐磨性的试验方法

涂层的耐磨性是指涂层表面抵抗某种机械作用的能力，通常用砂轮或砂冲击试验来衡量。它是涂层在使用过程中经常遭受机械磨损的重要特征之一，与硬度、附着力、柔韧性等其他物理性能密切相关。国内外常用的涂层耐磨性测试方法及其主要技术特点。

1.1旋转摩擦橡胶轮法(泰伯试验)

国际标准ISO 7784.2-97规定，涂层的耐磨性由旋转摩擦胶轮法测定，即在规定的转盘以60r/min转速旋转，压臂承受一定载荷的试验条件下，用镶嵌金刚砂磨料的硬质橡胶摩擦轮对涂层表面进行磨损， 并且其耐磨性可以用在规定的研磨转数下研磨后的涂层质量损失的平均值(重量损失法)或磨损具有一定厚度的涂层所需的平均研磨转数(转数法)来表示。 与两种方法相比，失重法对样品的称量精度有严格的要求，但不受涂层厚度的影响。但公转法直观方便，无需称重，但对涂层研磨厚度的测量非常严格。虽然国家标准GB/T 1768-79 (89)中规定的方法和仪器的工作原理是相同的，但没有明确规定转盘的转速，测试结果仅用规定的研磨速度研磨后涂层质量损失的单一方法(失重法)来表示。旋转摩擦胶轮法可广泛应用于涂料、涂层及金属非金属材料的耐磨性试验，但用于磨削的橡胶砂轮需定期修整并及时更新。

1.2落砂和冲刷试验方法

Astm d968-93规定，有机涂层的耐磨性由落砂磨耗试验机测定，即以指定产地的天然石英砂为磨料，试验管从一定高度自由下落冲刷样品表面，从而磨损单位厚度指定面积涂层所消耗的磨料体积(L)，通过计算耐磨系数来评价涂层的耐磨性。采用这种试验方法，天然砂磨料的选择会对试验结果产生直接影响，因此对砂粒的硬度、粒度和几何形状都有严格的要求。国标GB/T 5237.5—2000规定，磨料应采用符合GB/T 178—77标准要求的标准砂。需要指出的是，在上述两个采用落砂冲刷试验方法的标准中，虽然采用了主要技术参数相同的磨损试验机，但由于所用天然砂磨料的粒度不同，2L流出量相同的同性磨料的速度组成也不相同，前者为21 ~ 23.5 s，后者为16 ~ 18 s。

1.3喷砂冲击试验方法

Astm d 658-81 (86)规定，空气喷砂磨损(喷砂)试验用于测量有机涂层的耐磨性。这种方法是通过调节气泵的输出压力，使试验机喷嘴处的空气流量为0.07m 3 /min，从而保证平均每分钟喷出(44±1)g碳化硅束冲击涂层，计算出每单位厚度涂层磨损规定面积所消耗的磨料质量(g)。因此，必须按照标准选择粒度在75微米至90微米范围内的碳化硅作为磨料，气源的输出压力和磨料的均匀喷涂速度成为影响试验结果的决定性因素。

1.4往复运输磨损试验方法

Iso 8251-87和JIS H 8682都规定，铝及铝合金阳极氧化膜的耐磨性应采用摩擦轮磨损试验机进行测量。在该试验方法中，在规定的试验条件下，涂覆层和粘在摩擦轮外缘的砂纸进行平面往复运动。每一对行程后，摩擦轮转动一个小角度(0.9 o)。经过指定次数的研磨后，涂层厚度(微米)或涂层质量(毫克)降低，涂层的耐磨性通过计算其耐磨性来评估。因为这种方法的试验条件容易控制，不存在砂轮修整、老化、砂流量、砂束形状等问题。，这在其他方法中很难控制，测试结果的重复性好。除涂层外，该方法还广泛应用于塑料、橡胶和金属材料的耐磨试验。

磨损是材料破坏和失效的形式之一。据相关文献报道，据我国冶金矿山、农机、煤炭、电力、建材等5个工业部门不完全统计，每年因磨损需要补充配件106吨，价值15 ~ 20亿元。由此可见，各种材料的耐磨性对于评价和控制产品质量非常重要，因此在经济上起着重要作用。

到目前为止，工业发达国家对不同的材料都有相应的磨损试验方法，例如日本工业标准JIS H8503规定了金属涂层的磨损试验方法；JISH8615描述了镀铬层的耐磨性试验；例如，美国材料试验协会的ASTM D 968-93和ASTM D 658-81 (86)规定，有机涂层的耐磨性应分别用落砂法和喷砂法测量。在国际标准ISO7784.2—97中，涂料和清漆的耐磨性是用旋转摩擦橡胶轮法测量的。IS08251—87和JIS H8682中规定，铝及铝合金表面阳极氧化膜的磨损系数应采用摩擦轮磨损试验机测量。我国已有国家标准GB/T 1768—79 (89)《漆膜耐磨性试验方法》，近年来GB/T 5237.5—2000规定铝合金建筑型材表面氟碳漆膜的耐磨性应采用落砂磨耗试验机测定。综上所述，不难看出，目前国内外对涂料和涂料的耐磨性测试方法多种多样，各有特点。

虽然人们对上述测试方法及其应用性能的评价有不同的理解，但就许多检测方法的发展和普及而言，旋转摩擦胶轮法、落砂法和喷砂法仍然很常见。本文重点介绍了这些常用测试方法的技术特点以及相关仪器的发展和应用现状，仅供参考。