Badania powłok
Aby badanie mogło być uznane za wiarygodne, sposób jego
przeprowadzenia oraz zastosowane przyrządy powinny znajdować oparcie we
właściwej normie (ISO, PN, DIN, ASTM, BS). Wybór odpowiedniej normy powinien
być uzgodniony z wykonawcą i inwestorem przed rozpoczęciem prac.
•
Warunki i sposób prowadzenia badania;
•Rodzaje przyrządów i zasadę ich działania;
• Sposoby interpretacji wyników.
Wybrana do prowadzenia badań norma
powinna w jednoznaczny sposób
podawać:
Do najczęściej badanych parametrów powłok należą:
• Grubość warstwy mokrej;
•
Grubość warstwy suchej;
•
Twardość;
•
Szczelność;
• Przyczepność.
Pomiary warunków
klimatycznych
Warunki klimatyczne panujące
w strefie prowadzenia zabezpieczeń
powłokowych
determinują
możliwość
wykonywania
prac.
Podczas
nakładania
powłoki
ochronnej obecność wilgotności na
zabezpieczanej powierzchni lub w
najbliższym
otoczeniu,
jest przyczyną złych wyników prac.
Metody pomiaru grubości i
twardości wykładzin
Badania grubości powłok można podzielić na:
• Metody badania powłok
mokrych;
• Metody badania powłok
suchych.
Pomiar grubości powłoki
mokrej
• Pomiar
przybliżony,
• Stosowany w celu
sprawdzenia
grubości w
procesie aplikacji
Badanie grubości powłok
mokrych
•
TS - grubość warstwy suchej, m
•
Tm - grubość warstwy mokrej, m
•
p - zawartość części lotnych w wyrobie, %
•
dw - gęstość wyrobu, g/cm3
•
dr - gęstość rozpuszczalnika
r
w
m
S
d
d
p
T
T
100
1
Pomiar grubości powłoki
suchej
•
Można przeprowadzić różnymi sposobami;
•
Wybór zależy od wymaganej dokładności pomiaru;
Metody pomiaru powłok
suchych
•
za pomocą mierników mechanicznych;
•
za pomocą mierników elektronicznych;
•
za pomocą mierników ultradźwiękowych;
•
za pomocą mierników ingerencyjnych;
Pomiar za pomocą mierników
mechanicznych
• Stosowany do podłoży stalowych;
• Grubość powłoki wywiera wpływ na
zmianę przyciągania magnetycznego;
• Wartość odczytuje się jako miejsce
zatrzymania wskazówki, po oderwaniu
stałego magnesu od powłoki.
• Szeroki zakres pomiarowy;
• Duży błąd pomiaru oraz brak możliwości
kalibracji.
Pomiar za pomocą mierników
elektronicznych – podłoża
ferromagnetyczne
• Działają na zasadzie indukcji
magnetycznej
• Ocena grubości powłok
niemagnetycznych na podłożach
magnetycznych (lakiery, farby,
tworzywa sztuczne, emalie, gumy,
ceramika, powłoki galwaniczne)
• Kształt próbek dowolny,
• Szeroki zakres pomiarowy.
Pomiar za pomocą mierników elektronicznych – podłoża nieferromagnetyczne
•
Działają na zasadzie prądów wirowych,
• Ocena grubości powłok niemagnetycznych na podłożach niemagnetycznych (lakiery,
farby, tworzywa sztuczne, emalie, gumy, ceramika, powłoki galwaniczne)
• Kształt próbek dowolny,
• Szeroki zakres pomiarowy.
Zalety mierników
elektronicznych
• Pomiar powłoki;
• Przechowywanie danych;
• Ocena statystyczna;
• Prowadzenie dokumentacji
pomiarowej (wydruki,
historiogramy)
Pomiar za pomocą mierników
ultradźwiękowych
• Nieniszczący pomiar grubości
powłok z farb, lakierów, plastików i
innych pokryć izolacyjnych.
• Możliwość oceny grubości całkowitej
powłoki wielowarstwowej, jak i
grubości poszczególnych warstw.
• Współpraca z komputerami i
drukarkami wyników.
Pomiar za pomocą mierników
ingerencyjnych
• Praktyczne zastosowanie ma
metoda nacięć klinowych;
• Grubości powłok na metalu,
drewnie, plastikach;
• Można wyznaczyć grubość
całkowita powłoki jak i
poszczególnych warstw.
Zasada pomiaru
Przyrządem tnącym wykonać nacięcia powłoki pod kątem ostrym do podłoża.
Grubość
powłoki,
m
Kąt
nacięcia,
tg
20 – 2000
45
1.0
10 – 1000
26.6
0.5
8 – 800
21.8
0.5
2 –200
5.7
0.1
1,5 -150
4.3
0.075
Ocena wyników badań
tg
b
s
b – szerokość rzutu nacięcia mierzonego
pod mikroskopem, m
- kąt u podstawy przyrządu tnącego,
stopnie
•
Metody wahadłowe – tylko w laboratorium;
•
Metody ołówkowe;
•
Metoda badania śladu odcisku;
•
Metoda zadrapań;
Pomiar twardości powłoki
Metody ołówkowe
•
Ołówki (od 6B do 9H) – w laboratorium
•
Urządzenia pozwalające uzyskać stały i niezmienny nacisk na powłokę - teren
Badanie twardości powłok.
Informacje ogólne.
Norma DIN 55 945 definiuje twardość,
jako: „odporność powłoki na mechaniczne
oddziaływania takie jak nacisk,
zadrapanie lub zarysowanie”.
PN-79 / C-81530 - Oznaczanie
twardości powłok
Norma została wprowadzona zamiast normy
PN-73/C-81530.
Wprowadzono nową metodę oznaczania twardości powłok lakierowych za pomocą
aparatu Buchholza.
Możliwość badań w laboratorium jak
i w warunkach produkcyjnych.
Przedmiot normy
Przedmiotem normy są metody oznaczania twardości powłok lakierowych
Rodzaje metod
A - oznaczanie względnej twardości
powłok
wahadłem Persoza i wahadłem
Königa
B - oznaczanie twardości powłok
przyrządem
Buchholza
Wahadło Köeniga - metoda
laboratoryjna
Twardość względna > 0,5
Kulki ze stali stopowej
twardość HRC 63 ± 3,
d = 5 ± 0.05 mm
Okres wahań 1,4 ± 0,02s
Stała szklana 250 ± 10 s
Masa 200 ± 0,2g
Wahadło Persoza - metoda laboratoryjna
Twardość względna < 0,5
Kulki ze stali stopowej
twardość HRC 59 ± 1,
d = 8 ± 0.05 mm
Okres wahań 1,0 ± 0,01s
Stała szklana 420 s
Masa 500 ± 0,1g
Warunki prowadzenia oznaczeń
Płytki do badań powinny być gładkie i równe.
Powłoka na płytkach powinna być gładka, wolna od nierówności,
np.wtrąceń pigmentów, kurzu, zacieków itp.
Grubość powłoki powinna wynosić 30 ±5 m
Badania twardości powłok należy przeprowadzić w temperaturze
20 ± 2°C i przy wilgotności względnej 65 ± 5%.
Dodatkowe wyposażenie
Obliczanie wyniku oznaczenia
Twardość względną powłoki (X) oblicza się ze wzoru:
X = a/b
gdzie:
a -
czas zanikania wahań wahadła na powłoce badanej, s
b-
stała szklana, s
Badanie twardości powłok lakierowych
• Aparat Buchholz’a
Zasada pomiaru polega na badaniu zagłębienia narzędzia w materiał.
Długość śladu pozosta-wionego przez ciężarek
o określonych normą kształcie i wadze.
Parametry przyrządu
Wyposażenie dodatkowe
Lupa o powiększeniu 20-krotnym z podziałką o działce
elementarnej 0,1 mm wyposażona we własne źródło światła
(kąt padania 60°).
Sekundomierz.
Wynik końcowy oznaczenia
Za wynik należy przyjąć średnią arytmetyczną co najmniej
trzech oznaczeń, których wyniki nie różnią się więcej od wyniku
średniego niż 5%
Raport z badań powinien zawierać
•Odniesienie do odpowiedniej normy;
•Rodzaj i symbol handlowy badanego wyrobu;
•Technologię przygotowania powłoki;
•Rodzaj podłoża;
•Wynik testu jako twardość powłoki wg Buchholtza, XB;
•Datę wykonania badania.
Badanie twardości powłok lakierowych
Twardość powłoki oznaczana metoda ołówkową jest własnością
charakteryzującą odporność powłoki lakierowej na wtłaczanie
ostrza określonego ołówka powierzchnię powłoki.
Przyrządy i materiały
Zestaw ołówków składający się z 17 ołówków
o następujących twardościach:
6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H,
9H
Waga uchylna o maksymalnym obciążeniu 2kg
Papier ścierny o ziarnistości 400
Wykonanie oznaczenia
•Płytkę umieszcza się na szalce wagi;
•Przesuwać ołówek po powierzchni powłoki na odcinku ok. 10 cm (przez 1
s) w kierunku do siebie;
•Obciążenie wagi powinno wynosić podczas przesuwania 750 g;
•Badanie rozpoczynać od ołówków miękkich
Interpretacja wyników
Twardość ołówkową powłoki określa się przez podanie numerów
dwóch kolejno po sobie następujących ołówków zestawu.
Na przykład zapis
2H-3H
oznacza, że ołówek 2H pozostawia ślad
grafitu na powłoce, podczas gdy 3H wgłębia się w nią.
Wynik oznaczenia
Badania należy przeprowadzić na co najmniej 3 próbkach, z
których 2 powinny wykazywać te sama twardość ołówkową.
Wahadło Persoza - metoda
laboratoryjna
Twardość
względna < 0,5
Kulki ze stali
stopowej
twardość HRC 59
± 1,
d = 8 ± 0.05 mm
Okres wahań 1,0 ±
0,01s
Stała szklana 420 s
Masa 500 ± 0,1g
Warunki prowadzenia
oznaczeń
Płytki do badań powinny być gładkie i
równe.
Powłoka na płytkach powinna być gładka,
wolna od nierówności, np.wtrąceń
pigmentów, kurzu, zacieków itp.
Grubość powłoki powinna wynosić 30 ±5
m
Badania twardości powłok należy
przeprowadzić w temperaturze 20 ± 2°C
i przy wilgotności względnej 65 ± 5%.
Dodatkowe wyposażenie
Statyw
Skala umożliwiająca odczytanie zmiany
kąta wychylenia w granicach 6 do 3 ° w
przypadku wahadła Koniga oraz 12 do
4° w przypadku wahadła Persoza.
Licznik do zliczania wychyleń wahadła
Płytka szklana do wyznaczenia stałej
szklanej.
Obliczanie wyniku
oznaczenia
Twardość względną powłoki (X) oblicza się ze wzoru:
X = a/b
gdzie:
a -
czas zanikania wahań wahadła na powłoce badanej, s
b-
stała szklana, s
Wynik końcowy oznaczenia
Za wynik należy przyjąć
średnią arytmetyczną co
najmniej trzech oznaczeń,
których wyniki nie różnią się
więcej od wyniku średniego niż
5%.
Badanie twardości powłok
lakierowych
• Aparat Buchholz’a
Zasada pomiaru
polega na badaniu
zagłębienia narzędzia
w materiał. Długość
śladu pozosta-
wionego przez
ciężarek
o określonych normą
kształcie i wadze.
Parametry przyrządu
Częścią zasadniczą przyrządu jest
element wciskający w kształcie
podwójnego stożka ściętego.
Twardość elementu wciskającego – co
najmniej 61 HRC
Materiał – stal nierdzewna
Siła działająca na powłokę – 4,90 ±
0,05 N
Wyposażenie dodatkowe
Lupa o powiększeniu 20-krotnym z podziałką o działce elementarnej 0,1 mm
wyposażona we własne źródło światła
(kąt padania 60°).
Sekundomierz.
l
X
B
100
35
59
24
1,7
35
67
21
1,6
30
71
16
1,5
30
77
14
1,4
25
83
12
1,3
25
87
11
1,2
20
91
10
1,15
20
95
9
1,05
20
100
8
1,0
20
105
7
0,95
20
111
7
0,9
20
118
6
0,85
15
125
5
0,8
Minimalna
dopuszczalna
grubość
powłoki, µm
Twardość
wg
Buchholza, X
B
Przynależna
długości
wciśnięcia,
głębokość, µm
Długość
wciśnięcia,
l, mm
Wynik końcowy oznaczenia
Za wynik należy przyjąć średnią
arytmetyczną co najmniej trzech
oznaczeń, których wyniki nie różnią się
więcej od wyniku średniego niż 5%
Raport z badań powinien
zawierać
•
Odniesienie do odpowiedniej normy;
•
Rodzaj i symbol handlowy badanego wyrobu;
•
Technologię przygotowania powłoki;
•
Rodzaj podłoża;
•
Wynik testu jako twardość powłoki wg Buchholtza, XB;
•
Datę wykonania badania.
Badanie twardości powłok
lakierowych
Metodą stosuje się do badania
powłok i pokryć lakierowych z
wyjątkiem powłok matowych oraz
powłok z wyrobów zawierających
pigment
w postaci łusek.
Metoda ołówkowa (BN-78 /
6111-03)
Twardość powłoki oznaczana metoda ołówkową jest własnością charakteryzującą
odporność powłoki lakierowej na wtłaczanie ostrza określonego ołówka
powierzchnię powłoki.
Polega na rysowaniu badanej powłoki
ołówkiem o stopniowanej twardości i
wybraniu ze zbioru ołówków dwóch
kolejno po sobie następujących,
z których bardziej miękki daje ślad
grafitu a twardszy pozostawia na
powłoce widoczne wgłębienie.
Zasada metody
Przyrządy i materiały
Zestaw ołówków składający się z 17 ołówków
o następujących twardościach:
6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H
Waga uchylna o maksymalnym obciążeniu 2kg
Papier ścierny o ziarnistości 400
Wykonanie oznaczenia
• Płytkę umieszcza się na szalce wagi;
• Przesuwać ołówek po powierzchni
powłoki na odcinku ok. 10 cm (przez 1
s) w kierunku do siebie;
• Obciążenie wagi powinno wynosić
podczas przesuwania 750 g;
• Badanie rozpoczynać od ołówków
miękkich
Interpretacja wyników
Twardość ołówkową powłoki określa się przez podanie numerów dwóch kolejno po
sobie następujących ołówków zestawu.
Na przykład zapis
2H-3H
oznacza, że ołówek 2H pozostawia ślad grafitu na powłoce,
podczas gdy 3H wgłębia się w nią.
Wynik oznaczenia
Badania należy przeprowadzić na co
najmniej 3 próbkach, z których 2
powinny wykazywać te sama twardość
ołówkową.
Protokół z badań powinien
zawierać:
nazwę i symbol handlowy wyrobu
technologie przygotowania powłoki
rodzaj podłoża
wynik badania
datę wykonania oznaczenia