ISO 27307 通过横向划痕试验评估热喷涂陶瓷涂层的附着力和内聚力

国际标准化组织 (ISO) 标准“ISO 27307 热喷涂 - 通过横向划痕试验评估热喷涂陶瓷涂层的附着力和内聚力”描述了一种通过横向划痕试验评估热喷涂陶瓷涂层-基材体系的附着力和内聚力的方法。该国际标准适用于厚度从 50 μm 到 1,000 μm 以上的热喷涂陶瓷涂层。它也适用于测试通过其他喷涂工艺（例如冷喷涂）和气溶胶沉积沉积的陶瓷涂层。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 附着力是指涂层和底层基材通过界面力结合在一起的状态，该界面力可能由价力或互锁力或两者组成。
• 内聚力是指路面结构元素之间的结合强度。

划痕测试涉及将已知几何形状的压头划过涂层-基材系统。在该测试中，压头的材料、尺寸和几何形状已知，例如洛氏锥体金刚石压头。测试在恒定载荷下在指定长度上进行。如果将涂层从基材上移除，则可以评估涂层-基材系统的附着力，并根据类似的涂层-基材系统组合对附着力水平进行评级。如果仅热喷涂陶瓷涂层发生失效，则表明涂层具有固有的内聚力。如果没有观察到失效，则可以增加测试载荷，直到涂层失效。标准附录（附录A）概述了划痕测试过程中的各种涂层失效模式。

在划痕测试过程中，压痕后方产生的拉应力会抵消前部的压摩擦应力，从而导致裂纹形成。裂纹的形成可以通过安装在划痕测试仪压痕支架上的声发射传感器进行检测。此外，还可以监测压痕与测试表面之间的切向力，以进一步了解失效情况。这种切向力通常被错误地称为摩擦力，它是压痕与试样之间的摩擦力以及使涂层-基材系统变形所需的犁削力共同作用的结果。

划痕试验机是一种用于施加法向载荷和驱动力的工具，用于牢固地固定压头并产生划痕。通常使用弹簧位移来实现选定的加载方案。磁力驱动组件同样适用。划痕试验机通常由一个刚性安装的金刚石压头组成，其几何形状为洛氏锥形金刚石。目前，建议使用尖端半径为 20 μm 的金刚石压头。所使用的划痕试验机必须按照 ISO 20502 中概述的程序进行校准。

^{划痕测试的样品尺寸因划痕测试机的样品夹具不同而有所差异。通常建议使用}20 x 20 mm² 的样品。喷涂后，将涂层垂直于涂层表面切割，并嵌入合适的材料中，然后进行抛光。按照标准金相程序，在进行划痕测试前，应将涂层的横截面抛光至最大厚度为 0,5 µm（符合 ISO 4287 标准）。由于样品可能对热或压力敏感，建议将其嵌入丙烯酸树脂等低温封固介质中。通常无需进行真空浸渍。划痕测试前，应使用酒精或丙酮清洁测试样品，并使其干燥以去除表面污染物，例如油、油脂和水分。测试区域应避免留下指纹。应从涂层制造商处获取以下信息：基材及其厚度，以及涂层材料及其厚度。

划痕测试需要压头与样品之间的相互作用，而压头对环境条件较为敏感。因此，应监测并控制温度和相对湿度，以确保测试的可重复性。建议的环境条件为：22 摄氏度±2 摄氏度，相对湿度 50%±5%。

划痕试验后，使用捕获的图像确定每种失效模式的百分比。典型的失效模式，包括无裂纹、内聚裂纹和粘结裂纹，列于标准附录（附录A）。粘结失效是指涂层与涂层-基材系统（粘结层/基材或面漆/粘结层）其他组分之间的界面出现裂纹，而涂层内部出现裂纹则表明内聚失效。如果样品组中同时存在两种失效类型，且该失效模式占观察到的失效总数的30%以上，则该失效模式被视为有效。失效示例列于标题为“失效模式评估示例”的表格中。

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