ASTM D968 滴落磨料测试有机涂层耐磨性的标准试验方法

美国材料与试验协会 (ASTM) 发布的《ASTM D968 滴落磨料介质测试有机涂层耐磨性的标准测试方法》标准描述了用于确定有机涂层对施加在平坦、坚硬表面（例如金属或玻璃板）上的涂层上滴落磨料介质所造成的磨损的抵抗力的测试方法。

该标准涵盖两种基于不同磨料的测试方法：

• 方法A：落砂磨损试验
• 方法B：碳化硅跌落磨损试验

由于使用数值的方法重复性较低，因此这些方法应仅限于在单个实验室内进行测试。使用序数而非数值时，实验室间的一致性会显著提高。

与碳化硅相比，硅砂对有机涂层的磨损速度更慢。它还能为某些涂层类型提供更好的区分度。

虽然两种方法获得的耐磨性等级不同，但它们对涂层的耐磨性得出的评级大致相同。两种方法均可用于评估特定类型涂层的耐磨性。例如，方法A（落砂法）用于评估地板涂层，而方法B（碳化硅落下法）用于评估船甲板涂层。

测试中，将磨料通过导管从预定高度滴落到已涂层的面板上，直至可见基材。单位膜厚的磨料量即为面板涂层的耐磨性。可根据规定使用硅砂或碳化硅。

在材料科学与工程领域，防护涂层的耐久性至关重要。油漆、清漆和亮漆等有机涂层被广泛用于保护表面免受环境磨损、腐蚀和机械损伤。然而，这些涂层最常见的劣化类型之一是由摩擦、冲击或磨粒的磨损作用引起的磨损。标准测试方法对于测量和比较这种耐磨损性能至关重要。ASTM D968 提供了一个可靠的框架来评估涂层的耐磨损性能，帮助制造商、工程师和质量控制专业人员做出明智的决策。该标准确保了汽车、船舶、建筑和消费品等行业的一致性。

ASTM D968 标准包含两种基本测试方法，用于评估应用于金属或玻璃板等坚硬平面的有机涂层的耐磨性。其基本原理简单而有效：模拟真实世界的磨损，让磨料以可控的方式从固定高度流到涂层表面。将涂层磨损至基材所需的磨料量是其耐久性的直接衡量标准。

该标准适用于平坦坚硬表面上的有机涂层。它主要关注的是落下颗粒造成的磨损，而非滑动或摩擦运动（其他标准，例如ASTM D4060中关于泰伯尔磨损的测试，也涵盖了滑动或摩擦运动）。

该标准强调安全性，要求用户建立适当的健康习惯并遵守法律限制，因为磨损测试会产生灰尘和颗粒。

该标准采用两种不同的方法，每种方法使用不同的磨料，产生不同的磨损率。这种二元性使测试人员能够选择最适合其涂层类型或应用需求的方法：

• 方法A——硅砂滴加法
  • 磨料：均质级配的硅砂（通常符合ASTM E11标准，粒度在20至30目之间）。
  • 安装：将涂层板水平放置在试验机中。沙子通过漏斗从料斗中排出，并以可控的速率从约61厘米的高度垂直落到涂层表面。
  • 步骤：持续喷砂，直至涂层在预定数量的点（通常为5-10个）处侵蚀到基材。测量所用砂子的体积。
  • 特性：硅砂的磨损速度比锋利的磨料要慢，因此非常适合用于更厚或更耐用的涂层。它通常能更好地区分相似配方。
• 方法B——碳化硅落下法
  • 磨料：有棱角的碳化硅颗粒（符合 ANSI B74.12 标准或同等级别，通常为 120-220 目）。
  • 安装：与方法 A 类似，但碳化硅从 61 厘米的高度以每分钟约 1,8-2,2 升的速度送入。
  • 程序：持续侵蚀直至记录碳化硅体积。为了保证统计可靠性，测试可能包含多个面板。
  • 特点：由于晶粒锋利，此方法可加速磨损，从而更快地获得结果。该方法尤其适用于高磨损环境下涂层的分选。

两种方法均使用标准测试设备，例如标准中描述的落砂磨损试验装置。该设备包含漏斗、流量调节器和收集托盘。板材需预处理以确保可重复性（例如，在23°C和50%相对湿度下）。耐磨性根据标准中提供的公式计算。数值越高，耐磨性越好。例如，地板覆盖物可能需要200-500升/密耳才能满足方法A下的质量要求。

耐磨性是恶劣环境下路面的一项关键性能指标。耐磨性能差会导致路面过早损坏、增加维护成本，并造成安全隐患，例如道路标志因轮胎和沙子磨损而褪色。

根据该标准规定，硅砂（方法A）对某些涂层的鉴别能力更强，而碳化硅（方法B）的检测速度更快。两者的等级相似，但绝对尺度不同。

该标准的主要工业应用是：

• 船舶和甲板涂料：对于使用尖锐磨料模拟盐和碎片冲击的船舶甲板，最好采用方法 B。
• 地板和工业涂料：方法 A 评估仓库或车库中的耐交通涂料。
• 汽车和航空航天：确保透明涂层能够抵抗道路砂砾和环境影响。
• 建筑：测试桥梁或管道上的保护涂层是否能抵御风沙。

除了合规性之外，ASTM D968 标准还能帮助配方开发。涂料化学家使用它来优化树脂类型、填料或交联剂，以提高耐久性。它也是质量保证的重要组成部分，影响着产品认证和保修。

因此，ASTM D968 标准成为评估有机涂层的基石，将实验室精度与实际可靠性相结合。通过测量耐磨性，该标准助力各行各业开发持久耐用的解决方案。

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