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上海志辰實(shí)業(yè)有限公司 

彩涂板涂層厚度測(cè)定方法研究

2013-06-02 09:13來(lái)源:寶鋼工業(yè)檢測(cè)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(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的復(fù)合材料，既有金屬的機(jī)械強(qiáng)度和易成型等優(yōu)點(diǎn)，又有有機(jī)涂層的裝飾性和耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。彩涂板的涂層厚度將直接影響其加工和使用性能。涂層過(guò)薄，加工時(shí)極易劃傷涂層進(jìn)而影響彩涂板的裝飾性和耐腐蝕性。對(duì)于過(guò)薄的涂層，即使能確保其加工時(shí)不被破壞，在使用時(shí)，其耐老化性和耐腐蝕性能也會(huì)大大降低［1］。但是，過(guò)厚的涂層又會(huì)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(guò)剩所造成的浪費(fèi)。因此，對(duì)于彩涂板生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確測(cè)定和嚴(yán)格控制彩涂板的涂層厚度十分重要。本文對(duì)目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)已經(jīng)和正在使用的測(cè)定涂層厚度的試驗(yàn)方法進(jìn)行了調(diào)查研究，針對(duì)不同類型的彩涂板提出了較合適的涂層厚度測(cè)定方法。

1 GB/T 13448—2006 方法

1.1 4 種涂層厚度檢測(cè)方法的比較

在GB/T 13448—2006《彩色涂層鋼板及鋼帶試驗(yàn)方法》［2］中介紹了4 種彩涂板涂層厚度試驗(yàn)方法：磁性測(cè)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(wú)論采用何種方法測(cè)定彩涂板的涂層厚度，彩涂板的基板和涂層都會(huì)直接影響測(cè)定結(jié)果。根據(jù)寶鋼多年的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，這4 種方法的適用范圍、檢測(cè)精度和優(yōu)缺點(diǎn)方面等的比較如表1 所示。

國(guó)標(biāo)中涂層厚度檢測(cè)方法的比較

目前，我國(guó)彩涂板生產(chǎn)企業(yè)多采用千分尺法測(cè)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(guó)內(nèi)人力成本低于歐美外，各種檢測(cè)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(méi)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(wú)論采用哪種檢測(cè)方法，其涂層厚度的測(cè)定結(jié)果都比其他基板的檢測(cè)誤差小。有鍍層基板的厚度和表面粗糙度的波動(dòng)決定了采用國(guó)標(biāo)中磁性測(cè)厚儀法和千分尺法在進(jìn)行單點(diǎn)厚度測(cè)定時(shí)，測(cè)定結(jié)果會(huì)受到較大影響。因?yàn)榇判詼y(cè)厚儀法先要測(cè)定涂鍍層總厚度，然后測(cè)定鍍層厚度；而千分尺法先要測(cè)定彩涂板總厚度，再測(cè)定基板厚度，這兩種方法的兩次分別測(cè)定厚度的操作無(wú)法確保測(cè)定位置在同一點(diǎn)上，因此都會(huì)受到基板和鍍層波動(dòng)的影響，造成測(cè)定結(jié)果的波動(dòng)，且厚度測(cè)定結(jié)果的波動(dòng)與基板的波動(dòng)成正比。金相顯微鏡法和DJH 法雖然能確保測(cè)定位置不變，但是由于基板的波動(dòng)會(huì)造成檢測(cè)界面很難劃分清楚，從而也會(huì)影響單點(diǎn)測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。國(guó)標(biāo)規(guī)定每個(gè)試樣以3 個(gè)點(diǎn)的平均值作為較終測(cè)定結(jié)果，但是由于單點(diǎn)測(cè)定結(jié)果本身的波動(dòng)，因此采用平均值的方式也無(wú)法消除測(cè)定誤差。按照寶鋼的實(shí)

際檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，涂層厚度測(cè)定結(jié)果的離散性與基板波動(dòng)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(huì)影響國(guó)標(biāo)中4種檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性，而涂層本身的彈性會(huì)影響磁性測(cè)厚儀法和千分尺法的測(cè)定準(zhǔn)確性。這兩種方法都使用檢測(cè)探頭，探頭對(duì)涂層或基板壓下的程度會(huì)影響到每次測(cè)量所得的厚度，從而影響測(cè)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(cè)厚儀法和千分尺法根本無(wú)法測(cè)定涂層厚度。因?yàn)槠浼y理的深度較少能達(dá)到5~10 μm，磁性測(cè)厚儀法和千分尺法測(cè)定時(shí)把紋理的深度都計(jì)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(lái)測(cè)定這類產(chǎn)品，但是由于紋理的不規(guī)則波動(dòng)，使判定測(cè)量界面受人為因素影響很大，測(cè)定結(jié)果波動(dòng)也較大。

1.4 測(cè)量面積的影響

檢測(cè)面積越大，其檢測(cè)結(jié)果的代表性就越好，檢測(cè)精度也會(huì)隨之提高。磁性測(cè)厚儀的檢測(cè)探頭直徑一般為1.5 mm，千分尺的檢測(cè)探頭直徑為6.3 mm，金相顯微鏡法的測(cè)量長(zhǎng)度一般不會(huì)超過(guò)1 mm，而DJH 法的測(cè)量直徑一般也在1 mm 左右。因此在相同條件下，這4 種檢測(cè)方法中千分尺法測(cè)定結(jié)果波動(dòng)較小。

1.5 測(cè)定精度及其優(yōu)缺點(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)這4 種方法的測(cè)定結(jié)果和操作經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期積累，我們以90 g 熱鍍鋅基板的測(cè)定結(jié)果為例，分析4 種方法的測(cè)定精度和優(yōu)缺點(diǎn)，如表2 所示。

國(guó)標(biāo)中測(cè)定方法的精度及其優(yōu)缺點(diǎn)

有鑒于上述原因，國(guó)內(nèi)較多采用檢測(cè)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(cè)方法。而國(guó)外由于基板波動(dòng)較小，DJH 法的測(cè)定波動(dòng)也就較小，因此較多采用受人為因素影響小的DJH 法。

2 國(guó)際、國(guó)內(nèi)其他方法

國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)涂層厚度的其他測(cè)量方法主要包括楔切法、厚度差測(cè)量法、稱重法、X 射線熒光法、β 射線反射法、磁性測(cè)量法及渦流測(cè)量法等。彩涂板國(guó)標(biāo)中的磁性測(cè)厚儀屬磁性測(cè)量法，千分尺法屬厚度差測(cè)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(yàn)方法。稱重法操作十分繁瑣，不適用于快節(jié)奏的工廠試驗(yàn)室；X 射線熒光法和β 射線反射法是通過(guò)對(duì)涂層中某一特征元素含量的測(cè)定來(lái)計(jì)算涂層厚度，對(duì)于彩涂板這種涂料配方不固定的樣品不適用。在對(duì)渦流測(cè)量法進(jìn)行了調(diào)研和試驗(yàn)操作后，發(fā)現(xiàn)目前測(cè)定彩涂板涂層厚度較準(zhǔn)確也較簡(jiǎn)便的是一種將磁性測(cè)量法和渦流測(cè)量法結(jié)合在一起的設(shè)備，通過(guò)組合探頭同時(shí)測(cè)定涂鍍層總厚度和鍍層厚度，計(jì)算得到涂層厚度。這種測(cè)定方法由于測(cè)定的是同一點(diǎn)的涂鍍層總厚度和鍍層厚度，從而避免了磁性測(cè)厚儀法所受到的鍍層波動(dòng)的影響，測(cè)定結(jié)果的精度得到明顯提高。對(duì)于基板波動(dòng)越小的試樣，其檢測(cè)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(cè)精度可達(dá)0.5 μm。

3 結(jié)語(yǔ)

（1） 對(duì)于國(guó)內(nèi)彩涂板目前的基板波動(dòng)現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，千分尺法為較佳方法，具有設(shè)備便宜、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度較高的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)為：對(duì)試驗(yàn)人員的操作技能要求較高；對(duì)于涂層表面有紋理效果的產(chǎn)品不能檢測(cè)；檢測(cè)結(jié)果只能精確至整數(shù)位。

（2） 對(duì)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(cè)定界面清晰的各個(gè)涂層的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)為：設(shè)備采購(gòu)和運(yùn)行成本較高；檢測(cè)結(jié)果受檢測(cè)人員主觀影響較大；測(cè)定結(jié)果受基板波動(dòng)影響較大；不能用于檢測(cè)冷軋基板的彩涂板。

（3） 磁性- 渦流相位法測(cè)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(jiǎn)單、快速、單點(diǎn)測(cè)定精度高（可精確至0.5 μm）的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)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(guó)彩涂鋼板的生產(chǎn)總量將由480萬(wàn)t增至800萬(wàn)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(jiàn)我國(guó)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**產(chǎn)品依靠。量幾乎占國(guó)內(nèi)彩涂板市場(chǎng)的一半份額。這就要求我們將關(guān)注重點(diǎn)放在開(kāi)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(jī)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**產(chǎn)品以不銹鋼做基板，無(wú)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(shù)脂、塑溶膠、聚酯樹(shù)脂、高性能的含氟樹(shù)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(jìn)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(fù)合貼膜彩色板技術(shù)。PET是指聚乙烯對(duì)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(xué)性能好，膜的硬度為1～2H；具有良好的耐熱性；除強(qiáng)堿外，具有良好的抗化學(xué)腐蝕性、抗溫性、抗污染性、抗去污性和抗溶劑性。

PET復(fù)合貼膜彩色板一種采用PET膜與油漆復(fù)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(huà)彩涂技術(shù)，用直接照像印畫(huà)法將圖畫(huà)印到PET膜上，再用厚約5um聚乙烯類樹(shù)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(shù)脂。

    粉末涂敷工藝。繼幾年前國(guó)外粉末槍技術(shù)的應(yīng)用，美國(guó)MSC研制出粉末云涂裝技術(shù)：將粉末涂料在強(qiáng)大的靜電場(chǎng)作用下，通過(guò)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(yùn)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(guò)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(guó)彩涂板生產(chǎn)無(wú)論產(chǎn)量、質(zhì)量和機(jī)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(kāi)工率通常為70%～85%，我國(guó)彩涂業(yè)面臨的形勢(shì)還是比較嚴(yán)峻的。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年中，國(guó)內(nèi)彩涂鋼市場(chǎng)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(dǎo)產(chǎn)品將向薄規(guī)格、高強(qiáng)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(wèn)題以及開(kāi)拓更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域是我們急待解決的問(wèn)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(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)

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馬鋼研發(fā)出國(guó)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(guó)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(shí)，也是馬鋼延伸產(chǎn)業(yè)鏈，拓展產(chǎn)品市場(chǎng)，實(shí)施“調(diào)轉(zhuǎn)促”的一項(xiàng)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(guó)際先進(jìn)的美國(guó)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(shí)，具有保溫和裝飾的雙重功能。

10月24日，在馬鞍山軟件園愛(ài)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(dǎo)們蒞臨參觀愛(ài)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(jiǎn)稱馬鋼歐邦），并正式落戶馬鞍山愛(ài)普軟件園。 馬鞍山愛(ài)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(jì)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(tái)和網(wǎng)站。 江蘇歐邦致力于材料表面涂裝工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與開(kāi)發(fā)，擁有160多項(xiàng)發(fā)明專利和實(shí)用專利，擬開(kāi)發(fā)鋼鐵、玻璃、塑料等13個(gè)類別的貼膜產(chǎn)品。美國(guó)杜邦公司授權(quán)江蘇歐邦使用杜邦Tedlar薄膜商標(biāo)。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(chǎng)彩鋼板產(chǎn)品檔次的全面升級(jí)。

可替代傳統(tǒng)的外墻材料實(shí)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(chǎng)交流會(huì)上，與會(huì)的馬鞍山市經(jīng)信委、市規(guī)劃局、市建管處、市重點(diǎn)局等部門和單位的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家，一致看好馬鋼金屬覆膜建筑裝飾一體板的市場(chǎng)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(shì)強(qiáng)，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(shì)，馬鋼歐邦項(xiàng)目經(jīng)理張峰娓娓道來(lái)。新面市的馬鋼金屬覆膜建筑裝飾一體板，具有使用壽命長(zhǎng)、堅(jiān)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(shì)。可廣泛應(yīng)用于市政建設(shè)、公寓住宅、辦公會(huì)所、別墅、舊樓改造等諸多室內(nèi)外裝飾工程。

“其較大優(yōu)勢(shì)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(jì)完成。”張峰介紹說(shuō)，當(dāng)前，國(guó)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(shí)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(duì)于降低工程造價(jià)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(guò)工廠式加工，人工費(fèi)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(chǎng)

近年來(lái)，鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)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(jí)，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(yùn)而生。

“馬鋼有足夠數(shù)量的優(yōu)質(zhì)鋼板，江蘇歐邦是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的覆膜生產(chǎn)廠家。雙方合作，可謂強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手。”馬鋼冷軋總廠黨委書(shū)記、馬鋼歐邦彩板科技有限公司董事長(zhǎng)張鳴告訴記者，馬鋼金屬覆膜建筑裝飾一體板，目前，在國(guó)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(shí)施調(diào)轉(zhuǎn)促的一項(xiàng)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(qiáng)馬鋼品牌，全面帶動(dòng)馬鋼鋼板的銷售。

“伴隨著制造業(yè)的環(huán)保升級(jí)，彩膜板這個(gè)鋼鐵工業(yè)的環(huán)保產(chǎn)品，將會(huì)引來(lái)越來(lái)越多的替代使用。”張鳴對(duì)記者說(shuō)，馬鋼彩板防銹耐腐時(shí)間，超過(guò)40年，被認(rèn)定為國(guó)內(nèi)外中**產(chǎn)品中性價(jià)比較具競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品之一。但“產(chǎn)品在升級(jí)，服務(wù)領(lǐng)域在拓延，市場(chǎng)在擴(kuò)展。積累了地氣，為客戶拿出解決問(wèn)題的方案，客戶才可能問(wèn)及你，你才可能跑得更遠(yuǎn)。

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