彩涂板涂層厚度測定方法研究
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彩涂板涂層厚度測定方法研究
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0 引言
彩涂板作為一種廣泛應用于建筑、家電、交通運輸等行業的復合材料，既有金屬的機械強度和易成型等優點，又有有機涂層的裝飾性和耐腐蝕性的優點。彩涂板的涂層厚度將直接影響其加工和使用性能。涂層過薄，加工時極易劃傷涂層進而影響彩涂板的裝飾性和耐腐蝕性。對于過薄的涂層，即使能確保其加工時不被破壞，在使用時，其耐老化性和耐腐蝕性能也會大大降低［1］。但是，過厚的涂層又會造成彩涂板生產成本的增加，而且這也是產品質量過剩所造成的浪費。因此，對于彩涂板生產企業來說，準確測定和嚴格控制彩涂板的涂層厚度十分重要。本文對目前國際、國內已經和正在使用的測定涂層厚度的試驗方法進行了調查研究，針對不同類型的彩涂板提出了較合適的涂層厚度測定方法。

1 GB/T 13448—2006 方法
1.1 4 種涂層厚度檢測方法的比較
在GB/T 13448—2006《彩色涂層鋼板及鋼帶試驗方法》［2］中介紹了4 種彩涂板涂層厚度試驗方法：磁性測厚儀法、千分尺法、金相顯微鏡法和鉆孔破壞式顯微觀察法，其中金相顯微鏡法規定為仲裁方法。無論采用何種方法測定彩涂板的涂層厚度，彩涂板的基板和涂層都會直接影響測定結果。根據寶鋼多年的試驗經驗，這4 種方法的適用范圍、檢測精度和優缺點方面等的比較如表1 所示。
國標中涂層厚度檢測方法的比較
目前，我國彩涂板生產企業多采用千分尺法測定涂層厚度，而歐美企業則較多采用鉆孔破壞式顯微觀察法。造成這種差異的主要原因除國內人力成本低于歐美外，各種檢測方法本身的局限性也是主要原因。
1.2 基板的影響燁輝高耐久性HDP彩鋼板銷售公司 放心品質
彩涂板基板一般包括冷軋鋼板、電鍍鋅鋼板、熱鍍鋅鋼板和熱鍍鋁鋅鋼板。冷軋基板由于沒有鍍層，且生產工藝決定基板本身厚度和表面粗糙度的均勻性較好，因此無論采用哪種檢測方法，其涂層厚度的測定結果都比其他基板的檢測誤差小。有鍍層基板的厚度和表面粗糙度的波動決定了采用國標中磁性測厚儀法和千分尺法在進行單點厚度測定時，測定結果會受到較大影響。因為磁性測厚儀法先要測定涂鍍層總厚度，然后測定鍍層厚度；而千分尺法先要測定彩涂板總厚度，再測定基板厚度，這兩種方法的兩次分別測定厚度的操作無法確保測定位置在同一點上，因此都會受到基板和鍍層波動的影響，造成測定結果的波動，且厚度測定結果的波動與基板的波動成正比。金相顯微鏡法和DJH 法雖然能確保測定位置不變，但是由于基板的波動會造成檢測界面很難劃分清楚，從而也會影響單點測定結果的準確性。國標規定每個試樣以3 個點的平均值作為較終測定結果，但是由于單點測定結果本身的波動，因此采用平均值的方式也無法消除測定誤差。按照寶鋼的實
際檢測經驗，涂層厚度測定結果的離散性與基板波動的大小成正比。
1.3 涂層性能的影響
彩涂板涂層表面的粗糙度同樣也會影響國標中4種檢測方法的準確性，而涂層本身的彈性會影響磁性測厚儀法和千分尺法的測定準確性。這兩種方法都使用檢測探頭，探頭對涂層或基板壓下的程度會影響到每次測量所得的厚度，從而影響測定結果。隨著彩涂板產品品種的不斷豐富，涂層表面不再是單一的光滑表面效果，出現表面有不同紋理效果的產品，這類產品用磁性測厚儀法和千分尺法根本無法測定涂層厚度。因為其紋理的深度較少能達到5~10 μm，磁性測厚儀法和千分尺法測定時把紋理的深度都計為涂層厚度，產生很大的系統誤差。金相顯微鏡法和DJH法可以用來測定這類產品，但是由于紋理的不規則波動，使判定測量界面受人為因素影響很大，測定結果波動也較大。
1.4 測量面積的影響燁輝高耐久性HDP彩鋼板銷售公司 放心品質
檢測面積越大，其檢測結果的代表性就越好，檢測精度也會隨之提高。磁性測厚儀的檢測探頭直徑一般為1.5 mm，千分尺的檢測探頭直徑為6.3 mm，金相顯微鏡法的測量長度一般不會超過1 mm，而DJH 法的測量直徑一般也在1 mm 左右。因此在相同條件下，這4 種檢測方法中千分尺法測定結果波動較小。
1.5 測定精度及其優缺點分析
通過對這4 種方法的測定結果和操作經驗的長期積累，我們以90 g 熱鍍鋅基板的測定結果為例，分析4 種方法的測定精度和優缺點，如表2 所示。燁輝高耐久性HDP彩鋼板銷售公司 放心品質
國標中測定方法的精度及其優缺點
有鑒于上述原因，國內較多采用檢測精度較高且速度較快的千分尺法作為彩涂板涂層厚度的檢測方法。而國外由于基板波動較小，DJH 法的測定波動也就較小，因此較多采用受人為因素影響小的DJH 法。
2 國際、國內其他方法
國際和國內對涂層厚度的其他測量方法主要包括楔切法、厚度差測量法、稱重法、X 射線熒光法、β 射線反射法、磁性測量法及渦流測量法等。彩涂板國標中的磁性測厚儀屬磁性測量法，千分尺法屬厚度差測量法，鉆孔破壞式顯微觀察法屬于楔切法，金相顯微鏡法為仲裁試驗方法。稱重法操作十分繁瑣，不適用于快節奏的工廠試驗室；X 射線熒光法和β 射線反射法是通過對涂層中某一特征元素含量的測定來計算涂層厚度，對于彩涂板這種涂料配方不固定的樣品不適用。在對渦流測量法進行了調研和試驗操作后，發現目前測定彩涂板涂層厚度較準確也較簡便的是一種將磁性測量法和渦流測量法結合在一起的設備，通過組合探頭同時測定涂鍍層總厚度和鍍層厚度，計算得到涂層厚度。這種測定方法由于測定的是同一點的涂鍍層總厚度和鍍層厚度，從而避免了磁性測厚儀法所受到的鍍層波動的影響，測定結果的精度得到明顯提高。對于基板波動越小的試樣，其檢測精度越高，例如，冷軋板和電鍍鋅基板的彩涂板，其涂層厚度檢測精度可達0.5 μm。
3 結語
（1） 對于國內彩涂板目前的基板波動現狀來說，千分尺法為較佳方法，具有設備便宜、操作簡單、檢測精度較高的優點。其缺點為：對試驗人員的操作技能要求較高；對于涂層表面有紋理效果的產品不能檢測；檢測結果只能精確至整數位。
（2） 對于表面有紋理效果的彩涂板，DJH 法為較佳方法，具有操作方便、快速、可以分別測定界面清晰的各個涂層的優點。其缺點為：設備采購和運行成本較高；檢測結果受檢測人員主觀影響較大；測定結果受基板波動影響較大；不能用于檢測冷軋基板的彩涂板。燁輝高耐久性HDP彩鋼板銷售公司 放心品質
（3） 磁性- 渦流相位法測定涂鍍層厚度方法也是一種很好的方法，具有設備成本合理、操作簡單、快速、單點測定精度高（可精確至0.5 μm）的優點。其缺點是受基板表面的平整性和均勻性影響較大。

不同地區彩涂鋼板的選擇主要考慮的是當地的風雪載荷以及腐蝕環境。風雪載荷主要是考慮建筑物的安全系數，這盡管和彩涂鋼板的力學性能有關，但更多的和壓型鋼板的板形、厚度以及板與板之間的連接有關。而定量描述一個地區的腐蝕環境相對困難，影響彩涂鋼板的腐蝕因素有很多。如:溫度、濕度、晝夜溫差、日照時間和日照強度、降雨量和降雨的酸度、風向和風速、腐蝕性沉降物等。


● 彩涂鋼板抗腐蝕影響的要素

它們分別為涂料種類、涂料厚度、涂料供應商、鍍層種類、鍍層厚度、預處理種類、鋼板厚度、涂層結構等。



● 施工設計對腐蝕的影響

安裝或加工質量：它主要體現在加工時涂層是否損壞，是否在低溫下涂層脆性時加工，安裝時拖動鋼板導致損傷，安裝時結構焊接鐵屑掉落在涂層上，施工完畢不對屋面板進行清掃等，這樣都會引起材料的腐蝕。


從上面這么多對彩涂鋼板腐蝕因素的介紹，以及我們用戶使用情況反饋和暴曬試驗結果分析，我們對不同地區的使用建議如下：


在紫外線強烈的高原（西南和西北）和低緯度地區（廣東及以南地區）考慮彩涂鋼板應該選擇耐久性優越的涂層（PVDF涂層、HDP涂層、SMP涂層等），在高溫高濕地區（南方沿海大部分地方）涂層及鍍層都要選擇耐腐蝕優越的材料，鍍層厚度和涂層厚度至少要達到國家標準要求。


在海邊使用彩涂鋼板，需要厚涂層的彩涂鋼板或者涂層相對致密的涂料品種，因為海水中的氯離子滲透能力很強，它能透過薄涂層或者不致密的涂層直接腐蝕基體鍍層，當然，基板必須是鍍鋅或鍍鋁鋅材料。在海水能濺到的地方，不建議采用彩涂鋼板。
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在工業性環境中，對彩涂的影響主要是酸雨，這些區域集中在湖南、重慶、江西等一帶，聯系采用高鋅層鍍鋅基板的彩涂，彩涂層還是要求厚而致密。在其他不屬于上述地區，用彩涂鋼板的選擇余地就比較大，只要符合彩涂國家標準就可以了。



二、使用環境的影響(不同行業)

不同行業對彩涂鋼板的使用分兩方面來分析，其一就是彩涂鋼板的外板，正常情況下就按不同地區選擇就行了，但也要考慮小環境的影響，即是否在附近有腐蝕介質落到廠房圍護結構上，如燒鍋爐排放的氣體、二氧化硫灰塵等，這在設計時應該考慮煙囪的高度和當地的主要風向等。另外，還有就是廠房密封性如何，也有可能廠房內高溫高濕

帶腐蝕性的氣體冒出來在室外遇冷空氣從而在彩涂鋼板上結露，這種現象要避免，它會加速局部腐蝕的產生；其二是考慮彩涂鋼板的內板（雙層復合鋼板）或背面漆（單層板）。這里要說明的就是相對來說屋面內板比墻面內板更容易腐蝕，如果工人能在該環境下工作，使用彩涂鋼板是可以的。但室內環境的好壞或環保裝置的投入會直接影響

到彩涂鋼板的使用壽命。


有色金屬冶煉廠（銅、鋅、鋁、鉛等）是較挑戰彩涂鋼板使用年限的。但是合理的選擇材料、設計、以及環保投入等能保證或提高彩涂鋼板的使用壽命。10年進行更換或維護是能做到的。鋼鐵廠、發電廠等也會產生腐蝕性的介質，但彩涂鋼板都有長時間使用的經驗。

機械制造業（汽車、汽輪機、機床等）基本上不會對彩涂腐蝕帶來負面影響，但要注意這些行業可能有熱處理爐、鍋爐等也會影響到局部環境，處理不好會帶來彩涂鋼板的腐蝕，尤其在加工損傷處或切邊處。

倉儲物流這個行業發展較快，使用輕鋼也較多，本身不對彩涂板產生腐蝕，它對彩涂鋼板的選擇主要考慮大環境的影響，一般這樣的工程都集中在工業發達及交通繁忙的地方，也就是工業環境以及沿海地區。

公用及民用建筑美觀、經久耐用是彩涂鋼板首要考慮的因素。因此，涂層抗變色、抗粉化以及涂層表面完整細膩就相當重要。公用及民用建筑關注的人多，且近距離，因此，涂料選擇一般采用PVDF或HDP，并且多選擇淺顏色。
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4 .產品本身（外觀，噴碼，質量證明書）
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上海志辰實業有限公司 張振興
高耐候HDP寶鋼彩鋼板：
高耐候HDP寶鋼彩鋼板是指以高耐久性聚酯為面漆的彩鋼板，高耐候HDP寶鋼彩鋼板尤其適合在氣候條件較差的環境下使用，同時作為高端涂層彩鋼板的一種，價格相比更高級的氟碳PVDF彩鋼板相差1500元/噸左右，是性價比較高的一種產品，也可以用來作為畜牧、化工或者沿海地區中的腐蝕性環境中使用。較好選用熱鍍鋁鋅AZ基板，更好的提供鋼板切面的保護。高耐久性聚酯的研發是針對PE和SMP的缺點，英國HYDRO公司（現被BASF收購）、瑞典的BECKER等在2000初期開發出可以達到氟碳涂層60%-80%耐候性能的HDP聚酯涂料。高耐候聚酯樹脂在合成時采用含環己烷結構的單體，來達到樹脂的柔韌性、耐候性和成本的平衡，采用不含芳香族的多元醇和多元酸來減少樹脂對UV光線的吸收，達到涂料的高耐候性能，并且在涂料配方中加入紫外線吸收劑和位阻胺來提高漆膜的耐候性能。該涂料在國外市場已經被廣泛認可，是性價比非常突出的涂料種類。同時寶鋼的高耐候聚酯彩鋼板，滿足基本要求后還可以提供15年質量保證書。
高耐候HDP寶鋼彩鋼板如何訂貨？
寶鋼任何一種顏色的高耐候彩鋼板一般都需要訂制鋼廠的期貨。個別顏色一段時間內可能會由于其他客戶訂做后使用所剩等原因有一部分庫存，但是量都不會太多。因為寶鋼高耐候彩涂卷的訂貨成本高，銷售流通周期長，給經銷商帶來的資金壓力較大，故一般經銷商均不備有寶鋼氟碳彩板的現貨。客戶需要提前30~40天訂制期貨后再交由寶鋼鋼廠安排生產。
高耐候HDP寶鋼彩鋼板基本參數介紹：
面漆：高耐久性聚酯 涂層結構：2/1、2/1M、2/2
基板：鍍鋅基板/鍍鋁鋅基板 鍍層含量：1.鍍鋁鋅150克/鍍鋅180克或以上（提供15年質量保證）、2.鍍鋁鋅100克/鍍鋅120克（不提供質量保證）。
上海志辰實業有限公司 高耐候彩鋼板同樣分為正品和協議品，寶鋼高耐候彩涂卷協議品與其他協議品一樣不處理任何質量異議，正品寶鋼高耐候彩涂卷則會由寶鋼鋼廠出具15年涂層質量保證書，保證涂層15年內不發生脫落或者粉化，變色也在≤5個色差單位范圍內，粉化率不超過8級。
寶鋼彩鋼板由于涂層種類和基板種類的不同，可適用于不同的使用環境，那么如何選擇適合企業的鋼結構彩鋼板維護材料呢，應當遵循以下原則：
一、相對酸洗環境選擇鍍鋁鋅基板，相對堿性環境選擇鍍鋅基板；
二、高溫高濕地區（南方地區）必須采用相對鍍層厚度大的鍍鋅或鍍鋁鋅基板，具體指標為：鋅層重量≥140克/平方米，鋁鋅層重量≥100克/平方米；
三、沿海地區由于氯離子的因素，涂層、鍍層厚度都要求相對較高，這樣才能防止切口或膜下腐蝕的發生；
四、日照或紫外線強烈的地區（西部或者高海拔）選擇涂層耐久性好的氟碳或高耐候聚酯等；
五、公用及民用建筑不僅要考慮耐腐蝕性，外觀性能也很重要，因此，采用涂層更加細膩的PVDF或HDP都是不錯的選擇；
六、在顏色可以選擇的情況下，從腐蝕角度講選擇淺顏色的彩涂鋼板，耐久性更強；
七、室外用彩涂鋼板涂層光澤度應選擇中低光澤的涂層；
八、在相對坡度比較小的屋面，直接采用鍍鋁鋅光板，又經濟又實用；
九、鋼種的選擇和板型及鋼板厚度有關，采用高強鋼在同樣的荷載情況下可以減少鋼板厚度或采用相對更淺的板型，可以減少材料的使用量。
彩鋼板的顏色確定方式：
上海志辰實業有限公司彩色鋼板的顏色確定一般可以通過以下幾種方式：
1.根據設計圖紙確定，一般由專業設計院出具的工程圖紙對于維護用的彩色鋼板技術參數均有要求，同時也包括了彩板顏色；
2.根據前期工程或者樣板確定，客戶也可提供實物的顏色樣板給我們，再由我們出具依據該樣板調制的新色板進行顏色確認；
3.根據市場上的色卡代碼去確認，常用的色卡有中國建筑色卡、國際標準顏色色卡、RAL色卡、潘通色卡、各鋼廠色卡等，每種色卡上的顏色均有對應的代碼，客戶可直接提供代碼確認顏色。

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