ISO 27307 透過橫向刮痕試驗評估熱噴塗陶瓷塗層的附著力和內聚力

國際標準化組織 (ISO) 標準「ISO 27307 熱噴塗 - 透過橫向刮痕試驗評估熱噴塗陶瓷塗層的附著力和內聚力」描述了一種透過橫向刮痕試驗評估熱噴塗陶瓷塗層-基材體系的附著力和內聚力的方法。此國際標準適用於厚度從 50 μm 到 1,000 μm 以上的熱噴塗陶瓷塗層。它也適用於測試透過其他噴塗製程（例如冷噴塗）和氣溶膠沉積沉積的陶瓷塗層。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 附著力是指塗層和底層基材透過界面力結合在一起的狀態，該界面力可能由價力或互鎖力或兩者組成。
• 內聚力是指路面結構元素之間的結合強度。

刮痕測試涉及將已知幾何形狀的壓頭劃過塗層-基材系統。在該測試中，壓頭的材料、尺寸和幾何形狀已知，例如洛氏錐體鑽石壓頭。測試在恆定載重下在指定長度上進行。如果將塗層從基材上移除，則可以評估塗層-基材系統的附著力，並根據類似的塗層-基材系統組合對附著力水平進行評級。如果僅熱噴塗陶瓷塗層發生失效，則表示塗層具有固有的內聚力。如果沒有觀察到失效，則可以增加測試負荷，直到塗層失效。標準附錄（附錄A）概述了刮痕測試過程中的各種塗層失效模式。

在刮痕測試過程中，壓痕後方產生的拉應力會抵消前部的壓摩擦應力，進而導致裂縫形成。裂紋的形成可以透過安裝在刮痕測試儀壓痕支架上的聲發射感測器進行檢測。此外，還可以監測壓痕與測試表面之間的切向力，以進一步了解失效情況。這種切向力通常被錯誤地稱為摩擦力，它是壓痕與試樣之間的摩擦力以及使塗層-基材系統變形所需的犁削力共同作用的結果。

刮痕試驗機是一種用於施加法向負載和驅動力的工具，用於牢固地固定壓頭並產生刮痕。通常使用彈簧位移來實現選定的加載方案。磁力驅動組件同樣適用。刮痕試驗機通常由一個剛性安裝的鑽石壓頭組成，其幾何形狀為洛氏錐形鑽石。目前，建議使用尖端半徑為 20 μm 的鑽石壓頭。所使用的刮痕試驗機必須依照 ISO 20502 中概述的程序進行校準。

^{刮痕測試的樣品尺寸因刮痕測試機的樣品夾具不同而有所差異。通常建議使用}20 x 20 mm² 的樣品。噴塗後，將塗層垂直於塗層表面切割，並嵌入合適的材料中，然後進行拋光。依照標準金相程序，在進行刮痕測試前，應將塗層的橫截面拋光至最大厚度為 0,5 µm（符合 ISO 4287 標準）。由於樣品可能對熱或壓力敏感，建議將其嵌入丙烯酸樹脂等低溫封固介質中。通常無需進行真空浸漬。在刮痕測試前，應使用酒精或丙酮清潔測試樣品，並使其乾燥以去除表面污染物，例如油、油脂和水分。測試區域應避免留下指紋。應從塗層製造商取得以下資訊：基材及其厚度，以及塗層材料及其厚度。

刮痕測試需要壓頭與樣品之間的相互作用，而壓頭對環境條件較為敏感。因此，應監測並控制溫度和相對濕度，以確保測試的可重複性。建議的環境條件為：攝氏22 度±2 度，相對濕度 50%±5%。

划痕試驗後，使用捕獲的影像確定每種失效模式的百分比。典型的失效模式，包括無裂紋、內聚裂紋和黏結裂紋，列於標準附錄（附錄A）。黏結失效是指塗層與塗層-基材系統（黏結層/基材或面漆/黏結層）其他組分之間的界面出現裂紋，而塗層內部出現裂紋則表示內聚失效。如果樣品組中同時存在兩種失效類型，且該失效模式佔觀察到的失效總數的30%以上，則該失效模式被視為有效。失效範例列於標題為「失效模式評估範例」的表格中。

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