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    涂膜耐磨性的Taber磨耗试验方法

    这篇文章介绍了Taber磨耗试验方法,用于评估涂层抵抗机械磨损的能力,比如地板、家具或汽车内饰的涂层。试验通过旋转磨轮在试样上产生摩擦,模拟真实使用中的磨损。详细说明了原理、所需仪器(如Taber磨耗机和天平)、环境条件、操作步骤——从清洁试样、称重、安装到定期监测磨损。结果通过质量损失或膜厚减少来计算,并强调磨轮需定期修整,试验取三次平均值以确保准确。

    试验方法

    涂膜耐磨性是衡量涂层抵抗机械磨损能力的重要指标,尤其适用于地板、家具、汽车内饰等表面涂层。Taber磨耗试验通过旋转磨轮在试样上产生可控磨损,模拟实际使用中的摩擦行为。本方法基于ISO 7784-2、ASTM D4060等标准,规定试验条件、操作步骤及结果评定,旨在提供可重复的评估手段。

    试验原理

    将涂层试样固定于水平转盘上,两个指定磨轮以一定负荷压在试样表面。转盘旋转时,磨轮与涂层产生相对滑动摩擦,导致涂层逐渐减薄或出现磨损痕迹。通过测量质量损失、膜厚减少或出现底材所需的转数,量化耐磨性能。

    涂膜耐磨性的Taber磨耗试验方法配图1

    仪器与材料

    必备设备包括:Taber磨耗试验机(可调节转速及磨轮)、称量天平(精度0.1mg)、膜厚计。磨轮选用CS-10或H-22型,依涂层硬度及标准需求决定。试样需为平板状,尺寸约100mm×100mm,中心开孔以适应试验机转轴,且涂层表面平整无缺陷。

    试验条件设置

    环境温度控制在23±2℃,相对湿度50±5%。试验前后试样需在标准环境下调节至少24小时。磨轮负荷通常选500g或1000g,转速固定60r/min。每一试样记录初始质量及膜厚,试验过程中每500转监测一次,直至达到预设终点(如质量损失达5mg或出现底材)。

    操作步骤

    1. 清洁试样表面,称量并记录初始质量(m0),测量膜厚(d0)。

    2. 安装试样于转盘,确保固定牢固。将磨轮放置于涂层表面,落下负荷砝码。

    3. 启动试验机,设定目标转数(通常1000转或5000转)。运行过程中避免中断。

    4. 每1000转暂停,用软刷清除磨屑,称量当前质量(mi)并测量膜厚(di)。

    5. 重复步骤4直至终点。试验结束后,移除试样,记录最终质量(mf)及膜厚(df)。

    结果计算

    质量损失率按公式(1)计算:

    Δm = (m0 - mf) / (N / 1000)(1)

    式中,Δm为每千转质量损失(mg/1000r),N为总转数。膜厚减少率按公式(2)计算:

    Δd = (d0 - df) / (N / 1000)(2)

    Δd单位为μm/1000r。若以出现底材为终点,记录临界转数。

    试验记录表格

    参数记录内容
    试样编号S-001, S-002, ...
    初始质量 (m0, mg)1523.4, 1487.2, ...
    最终质量 (mf, mg)1508.2, 1472.6, ...
    总转数 (N)1000, 2000, ...
    质量损失率 (Δm, mg/1000r)15.2, 14.6, ...
    涂层厚度初值 (d0, μm)50, 52, ...
    涂层厚度终值 (df, μm)45, 47, ...
    膜厚减少率 (Δd, μm/1000r)5.0, 5.0, ...

    注意事项

    磨轮需定期修整以保持锐度,每次试验前用砂纸处理。磨轮使用一定次数后(如1000次)应更换。试样表面不得有油污或划痕。负荷砝码垂直施力,避免倾斜。试验结果取三次平行测试的均值,相对偏差应小于10%。

    引用文章

    [1] ISO 7784-2:1997, Paints and varnishes — Determination of resistance to abrasion — Part 2: Abrasion with abrasive wheels.

    [2] ASTM D4060-19, Standard Test Method for Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser.

    [3] 王明. 涂膜耐磨性测试方法比较. 表面技术, 2018, 47(3): 112-118.