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上海志辰實業(yè)有限公司 

彩涂板涂層厚度測定方法研究

2013-06-02 09:13來源:寶鋼工業(yè)檢測公司，上海 作者:范純,李鷹

0 引言

彩涂板作為一種廣泛應(yīng)用于建筑、家電、交通運輸?shù)刃袠I(yè)的復合材料，既有金屬的機械強度和易成型等優(yōu)點，又有有機涂層的裝飾性和耐腐蝕性的優(yōu)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(chǎn)成本的增加，而且這也是產(chǎn)品質(zhì)量過剩所造成的浪費。因此，對于彩涂板生產(chǎn)企業(yè)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(nèi)已經(jīng)和正在使用的測定涂層厚度的試驗方法進行了調(diào)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(guī)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(jié)果。根據(jù)寶鋼多年的試驗經(jīng)驗，這4 種方法的適用范圍、檢測精度和優(yōu)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(chǎn)企業(yè)多采用千分尺法測定涂層厚度，而歐美企業(yè)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(nèi)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

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(chǎn)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(jié)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(jié)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(jié)果的波動，且厚度測定結(jié)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(jié)果的準確性。國標規(guī)定每個試樣以3 個點的平均值作為較終測定結(jié)果，但是由于單點測定結(jié)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(jīng)驗，涂層厚度測定結(jié)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(jié)果。隨著彩涂板產(chǎn)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(xiàn)表面有不同紋理效果的產(chǎn)品，這類產(chǎn)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(chǎn)生很大的系統(tǒng)誤差。金相顯微鏡法和DJH法可以用來測定這類產(chǎn)品，但是由于紋理的不規(guī)則波動，使判定測量界面受人為因素影響很大，測定結(jié)果波動也較大。

1.4 測量面積的影響

檢測面積越大，其檢測結(jié)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(jié)果波動較小。

1.5 測定精度及其優(yōu)缺點分析

通過對這4 種方法的測定結(jié)果和操作經(jīng)驗的長期積累，我們以90 g 熱鍍鋅基板的測定結(jié)果為例，分析4 種方法的測定精度和優(yōu)缺點，如表2 所示。

國標中測定方法的精度及其優(yōu)缺點

有鑒于上述原因，國內(nèi)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(nèi)其他方法

國際和國內(nèi)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(jié)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(diào)研和試驗操作后，發(fā)現(xiàn)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(jié)合在一起的設(shè)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(jié)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(jié)語

（1） 對于國內(nèi)彩涂板目前的基板波動現(xiàn)狀來說，千分尺法為較佳方法，具有設(shè)備便宜、操作簡單、檢測精度較高的優(yōu)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(chǎn)品不能檢測；檢測結(jié)果只能精確至整數(shù)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(yōu)點。其缺點為：設(shè)備采購和運行成本較高；檢測結(jié)果受檢測人員主觀影響較大；測定結(jié)果受基板波動影響較大；不能用于檢測冷軋基板的彩涂板。

（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(shè)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(yōu)點。其缺點是受基板表面的平整性和均勻性影響較大。

2005年至2010年期間，我國彩涂鋼板的生產(chǎn)總量將由480萬t增至800萬t，其中用于建筑業(yè)占85%，家電產(chǎn)品為3%，其他產(chǎn)品占12%。可見我國彩涂板產(chǎn)量不少，但是大部分產(chǎn)品都是通用型的，質(zhì)量一般、品種單一，主要用于建筑領(lǐng)域，汽車、家電等高檔產(chǎn)品依靠。量幾乎占國內(nèi)彩涂板市場的一半份額。這就要求我們將關(guān)注重點放在開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠采用新技術(shù)生產(chǎn)具有不同使用特性和花色品種的有機涂層鋼板。

    提高基板質(zhì)量。彩涂基板一般采用冷軋鋼板、熱鍍鋅鋼板、合金化板、電鍍鋅板、鍍鋅鋁板等，某些高檔產(chǎn)品以不銹鋼做基板，無論采用哪種基板都要求其具有較高的表面質(zhì)量、板形及尺寸精度。

    涂料的改良。由較初的醇酸樹脂、塑溶膠、聚酯樹脂、高性能的含氟樹脂到水性涂料、粉末涂料等環(huán)保節(jié)能型涂料的應(yīng)用，涂料的不斷改進使產(chǎn)品具備高耐蝕性、抗紫外線、耐候性、耐褪色性、耐磨損性、耐指紋性、耐溶劑性等，以及較新研制成功的抗菌性、防靜電、保潔性及耐黑變等彩板。

    PET復合貼膜彩色板技術(shù)。PET是指聚乙烯對苯二（甲）酸鹽，一般使用透明的25um厚的膜，PET膜廣泛用作磁性錄音材料、照像、包裝材料等的基膜。其力學性能好，膜的硬度為1～2H；具有良好的耐熱性；除強堿外，具有良好的抗化學腐蝕性、抗溫性、抗污染性、抗去污性和抗溶劑性。

PET復合貼膜彩色板一種采用PET膜與油漆復合的涂裝技術(shù)，透明的PET膜層壓到彩涂板的表面；另一種為層壓PET膜底部印畫彩涂技術(shù)，用直接照像印畫法將圖畫印到PET膜上，再用厚約5um聚乙烯類樹脂粘結(jié)劑將印好的PET膜層壓到涂好底漆的基板上，底漆多采用熱固化的環(huán)氧樹脂。

    粉末涂敷工藝。繼幾年前國外粉末槍技術(shù)的應(yīng)用，美國MSC研制出粉末云涂裝技術(shù)：將粉末涂料在強大的靜電場作用下，通過粉末旋轉(zhuǎn)刷產(chǎn)生涂料粉末云，形成粉末云狀、帶有很高電荷的固體涂料顆粒，飛向高速運行的基板，產(chǎn)生足夠大的邊界穿透力，由此，粉末顆粒便均勻地沉積在帶鋼表面上，再經(jīng)過固化、保溫、淬水冷卻處理。此種工藝能適應(yīng)高速高效涂裝，產(chǎn)品抗腐蝕、抗劃傷、抗褪色性能好、色澤均勻、環(huán)保好、成本低。

    我國彩涂板生產(chǎn)無論產(chǎn)量、質(zhì)量和機組數(shù)量上均落后于世界水平，而且據(jù)專家分析，世界彩涂板生產(chǎn)線的開工率通常為70%～85%，我國彩涂業(yè)面臨的形勢還是比較嚴峻的。預(yù)計在未來幾年中，國內(nèi)彩涂鋼市場仍將以建筑行業(yè)為主，家電行業(yè)需求量也將明顯增加，主導產(chǎn)品將向薄規(guī)格、高強度、耐腐蝕性的方向發(fā)展。降低成本、提高質(zhì)量、凈化處理廢物、廢氣等環(huán)保問題以及開拓更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域是我們急待解決的問題。我們應(yīng)投入大量的人力、物力研制新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品，以低成本高質(zhì)量的產(chǎn)品面向國內(nèi)外的市場

馬鋼彩鋼板一代代理商：上海志辰實業(yè)有限公司

馬鋼研發(fā)出國內(nèi)首創(chuàng)的新型建材

金屬覆膜建筑外墻保溫裝飾一體板

將又硬又輕的鋼板，壓制成型后，涂上各種彩色覆膜，再填充巖棉等防火保溫材料，變成可用于內(nèi)外墻裝飾的大理石“石塊”。近日，馬鋼產(chǎn)的金屬覆膜建筑外墻保溫裝飾一體板全新面世。這一新型建材產(chǎn)品，不僅是省內(nèi)唯一，也是國內(nèi)首創(chuàng)，可廣泛用于室內(nèi)外裝飾工程。

該產(chǎn)品的成功面市，為馬鋼大家庭再添新成員，同時，也是馬鋼延伸產(chǎn)業(yè)鏈，拓展產(chǎn)品市場，實施“調(diào)轉(zhuǎn)促”的一項重要舉措。

高品質(zhì)金屬覆膜板酷似“大理石”

金屬覆膜建筑裝飾一體板是將馬鋼鍍鋅鋼板與國際先進的美國杜邦氟碳膜技術(shù)相結(jié)合，制造出的一種新型金屬覆膜板，并將金屬覆膜板與保溫材料集成為金屬覆膜建筑外墻保溫裝飾一體板，用于替代傳統(tǒng)的外墻材料（大理石、外墻磚等），該建材產(chǎn)品不僅節(jié)能環(huán)保，同時，具有保溫和裝飾的雙重功能。

10月24日，在馬鞍山軟件園愛普信息產(chǎn)業(yè)園里，記者看到，3米多高的外墻，全都裝上了這種金屬覆膜建筑一體板。從外觀上看，該裝飾面板圖案美觀，表面光潔，酷似“大理石”。

領(lǐng)導們蒞臨參觀愛普信園·大美墅

2015年，馬鋼與江蘇歐邦塑膠有限公司合資組建馬鋼歐邦彩板科技有限公司（以下簡稱馬鋼歐邦），并正式落戶馬鞍山愛普軟件園。 馬鞍山愛普軟件園為落戶的馬鋼歐邦彩板科技有限公司提供工業(yè)設(shè)計和品牌推廣服務(wù)，正在構(gòu)架金屬覆膜一體板產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟微信平臺和網(wǎng)站。 江蘇歐邦致力于材料表面涂裝工藝技術(shù)標準的研究與開發(fā)，擁有160多項發(fā)明專利和實用專利，擬開發(fā)鋼鐵、玻璃、塑料等13個類別的貼膜產(chǎn)品。美國杜邦公司授權(quán)江蘇歐邦使用杜邦Tedlar薄膜商標。江蘇歐邦獲杜邦特能（Tedlar）薄膜技術(shù)支持。馬鋼歐邦生產(chǎn)的金屬覆膜建筑裝飾一體板，基板采用馬鋼彩鋼板，經(jīng)貼“膜”處理后，其檔次明顯優(yōu)于彩涂工藝的彩鋼板。這將是一場彩鋼板產(chǎn)品檔次的全面升級。

可替代傳統(tǒng)的外墻材料實現(xiàn)工廠化裝配式建房

10月21日，在馬鋼歐邦舉行的新產(chǎn)品現(xiàn)場交流會上，與會的馬鞍山市經(jīng)信委、市規(guī)劃局、市建管處、市重點局等部門和單位的相關(guān)領(lǐng)導和專家，一致看好馬鋼金屬覆膜建筑裝飾一體板的市場前景。

“該新型建材清潔環(huán)保，重量只有大理石的三分之一；成本優(yōu)勢強，低于大理石、鋁板等建材；既可做外墻板，也可做室內(nèi)的內(nèi)墻板和天花板。”談起該產(chǎn)品的優(yōu)勢，馬鋼歐邦項目經(jīng)理張峰娓娓道來。新面市的馬鋼金屬覆膜建筑裝飾一體板，具有使用壽命長、堅固安全、易于清潔、安裝便捷、節(jié)約成本、造型美觀、綠色環(huán)保等多種優(yōu)勢。可廣泛應(yīng)用于市政建設(shè)、公寓住宅、辦公會所、別墅、舊樓改造等諸多室內(nèi)外裝飾工程。

“其較大優(yōu)勢在于可量身訂制，任何尺寸、任何顏色和圖案的金屬覆膜建筑裝飾一體板都可以事先設(shè)計完成。”張峰介紹說，當前，國家正在大力發(fā)展裝配式建筑。相較于傳統(tǒng)的建筑方式，馬鋼的金屬覆膜建筑裝飾一體板可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，裝配式建房；減少了模板工程和人工工作量，加快了施工速度，這對于降低工程造價意義重大。“傳統(tǒng)的大理石外墻施工，一般需要三道工序。現(xiàn)在，通過工廠式加工，人工費可節(jié)約三分之二。”

響應(yīng)“供給側(cè)改革”延伸產(chǎn)業(yè)鏈，拓展產(chǎn)品市場

近年來，鋼鐵行業(yè)競爭激烈，面對嚴峻的市場挑戰(zhàn)，馬鋼積極響應(yīng)“供給側(cè)改革”，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級，大力研發(fā)生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品，馬鋼歐邦應(yīng)運而生。

“馬鋼有足夠數(shù)量的優(yōu)質(zhì)鋼板，江蘇歐邦是國內(nèi)領(lǐng)先的覆膜生產(chǎn)廠家。雙方合作，可謂強強聯(lián)手。”馬鋼冷軋總廠黨委書記、馬鋼歐邦彩板科技有限公司董事長張鳴告訴記者，馬鋼金屬覆膜建筑裝飾一體板，目前，在國內(nèi)屬首創(chuàng)。該新產(chǎn)品的面市，不僅是馬鋼產(chǎn)品的一次全新拓展，也是馬鋼響應(yīng)供給側(cè)改革、實施調(diào)轉(zhuǎn)促的一項重要舉措。這也是馬鋼優(yōu)質(zhì)板材防腐技術(shù)和“膜”技術(shù)的一次完美結(jié)合。有利于做大做強馬鋼品牌，全面帶動馬鋼鋼板的銷售。

“伴隨著制造業(yè)的環(huán)保升級，彩膜板這個鋼鐵工業(yè)的環(huán)保產(chǎn)品，將會引來越來越多的替代使用。”張鳴對記者說，馬鋼彩板防銹耐腐時間，超過40年，被認定為國內(nèi)外中高檔產(chǎn)品中性價比較具競爭力產(chǎn)品之一。但“產(chǎn)品在升級，服務(wù)領(lǐng)域在拓延，市場在擴展。積累了地氣，為客戶拿出解決問題的方案，客戶才可能問及你，你才可能跑得更遠。

據(jù)介紹，金屬覆膜建筑裝飾一體板，目前已在國外被廣泛使用。而在國內(nèi)市場，產(chǎn)品使用率還非常低。隨著國家對建筑節(jié)能、綠色建材的大力推廣，未來，金屬覆膜建筑裝飾一體板的市場前景廣闊。張鳴表示，下一步，他們將進一步完善技術(shù)標準，實行訂單式生產(chǎn)，逐步打開市場。“預(yù)計2017年，馬鋼歐邦的年產(chǎn)值將達5億元，不出三年，年產(chǎn)值將超過10億元。”