彩涂板涂層厚度測定方法研究

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彩涂板涂層厚度測定方法研究

0 引言
彩涂板作為一種廣泛應用于建筑、家電、交通運輸等行業的復合材料，既有金屬的機械強度和易成型等優點，又有有機涂層的裝飾性和耐腐蝕性的優點。彩涂板的涂層厚度將直接影響其加工和使用性能。涂層過薄，加工時極易劃傷涂層進而影響彩涂板的裝飾性和耐腐蝕性。對于過薄的涂層，即使能確保其加工時不被破壞，在使用時，其耐老化性和耐腐蝕性能也會大大降低［1］。但是，過厚的涂層又會造成彩涂板生產成本的增加，而且這也是產品質量過剩所造成的浪費。因此，對于彩涂板生產企業來說，準確測定和嚴格控制彩涂板的涂層厚度十分重要。本文對目前國際、國內已經和正在使用的測定涂層厚度的試驗方法進行了調查研究，針對不同類型的彩涂板提出了較合適的涂層厚度測定方法。

1 GB/T 13448—2006 方法
1.1 4 種涂層厚度檢測方法的比較
在GB/T 13448—2006《彩色涂層鋼板及鋼帶試驗方法》［2］中介紹了4 種彩涂板涂層厚度試驗方法：磁性測厚儀法、千分尺法、金相顯微鏡法和鉆孔破壞式顯微觀察法，其中金相顯微鏡法規定為仲裁方法。無論采用何種方法測定彩涂板的涂層厚度，彩涂板的基板和涂層都會直接影響測定結果。根據寶鋼多年的試驗經驗，這4 種方法的適用范圍、檢測精度和優缺點方面等的比較如表1 所示。
國標中涂層厚度檢測方法的比較
目前，我國彩涂板生產企業多采用千分尺法測定涂層厚度，而歐美企業則較多采用鉆孔破壞式顯微觀察法。造成這種差異的主要原因除國內人力成本低于歐美外，各種檢測方法本身的局限性也是主要原因。
1.2 基板的影響
彩涂板基板一般包括冷軋鋼板、電鍍鋅鋼板、熱鍍鋅鋼板和熱鍍鋁鋅鋼板。冷軋基板由于沒有鍍層，且生產工藝決定基板本身厚度和表面粗糙度的均勻性較好，因此無論采用哪種檢測方法，其涂層厚度的測定結果都比其他基板的檢測誤差小。有鍍層基板的厚度和表面粗糙度的波動決定了采用國標中磁性測厚儀法和千分尺法在進行單點厚度測定時，測定結果會受到較大影響。因為磁性測厚儀法先要測定涂鍍層總厚度，然后測定鍍層厚度；而千分尺法先要測定彩涂板總厚度，再測定基板厚度，這兩種方法的兩次分別測定厚度的操作無法確保測定位置在同一點上，因此都會受到基板和鍍層波動的影響，造成測定結果的波動，且厚度測定結果的波動與基板的波動成正比。金相顯微鏡法和DJH 法雖然能確保測定位置不變，但是由于基板的波動會造成檢測界面很難劃分清楚，從而也會影響單點測定結果的準確性。國標規定每個試樣以3 個點的平均值作為較終測定結果，但是由于單點測定結果本身的波動，因此采用平均值的方式也無法消除測定誤差。按照寶鋼的實
際檢測經驗，涂層厚度測定結果的離散性與基板波動的大小成正比。
1.3 涂層性能的影響
彩涂板涂層表面的粗糙度同樣也會影響國標中4種檢測方法的準確性，而涂層本身的彈性會影響磁性測厚儀法和千分尺法的測定準確性。這兩種方法都使用檢測探頭，探頭對涂層或基板壓下的程度會影響到每次測量所得的厚度，從而影響測定結果。隨著彩涂板產品品種的不斷豐富，涂層表面不再是單一的光滑表面效果，出現表面有不同紋理效果的產品，這類產品用磁性測厚儀法和千分尺法根本無法測定涂層厚度。因為其紋理的深度較少能達到5~10 μm，磁性測厚儀法和千分尺法測定時把紋理的深度都計為涂層厚度，產生很大的系統誤差。金相顯微鏡法和DJH法可以用來測定這類產品，但是由于紋理的不規則波動，使判定測量界面受人為因素影響很大，測定結果波動也較大。
1.4 測量面積的影響
檢測面積越大，其檢測結果的代表性就越好，檢測精度也會隨之提高。磁性測厚儀的檢測探頭直徑一般為1.5 mm，千分尺的檢測探頭直徑為6.3 mm，金相顯微鏡法的測量長度一般不會超過1 mm，而DJH 法的測量直徑一般也在1 mm 左右。因此在相同條件下，這4 種檢測方法中千分尺法測定結果波動較小。
1.5 測定精度及其優缺點分析
通過對這4 種方法的測定結果和操作經驗的長期積累，我們以90 g 熱鍍鋅基板的測定結果為例，分析4 種方法的測定精度和優缺點，如表2 所示。
國標中測定方法的精度及其優缺點
有鑒于上述原因，國內較多采用檢測精度較高且速度較快的千分尺法作為彩涂板涂層厚度的檢測方法。而國外由于基板波動較小，DJH 法的測定波動也就較小，因此較多采用受人為因素影響小的DJH 法。
2 國際、國內其他方法
國際和國內對涂層厚度的其他測量方法主要包括楔切法、厚度差測量法、稱重法、X 射線熒光法、β 射線反射法、磁性測量法及渦流測量法等。彩涂板國標中的磁性測厚儀屬磁性測量法，千分尺法屬厚度差測量法，鉆孔破壞式顯微觀察法屬于楔切法，金相顯微鏡法為仲裁試驗方法。稱重法操作十分繁瑣，不適用于快節奏的工廠試驗室；X 射線熒光法和β 射線反射法是通過對涂層中某一特征元素含量的測定來計算涂層厚度，對于彩涂板這種涂料配方不固定的樣品不適用。在對渦流測量法進行了調研和試驗操作后，發現目前測定彩涂板涂層厚度較準確也較簡便的是一種將磁性測量法和渦流測量法結合在一起的設備，通過組合探頭同時測定涂鍍層總厚度和鍍層厚度，計算得到涂層厚度。這種測定方法由于測定的是同一點的涂鍍層總厚度和鍍層厚度，從而避免了磁性測厚儀法所受到的鍍層波動的影響，測定結果的精度得到明顯提高。對于基板波動越小的試樣，其檢測精度越高，例如，冷軋板和電鍍鋅基板的彩涂板，其涂層厚度檢測精度可達0.5 μm。
3 結語
（1） 對于國內彩涂板目前的基板波動現狀來說，千分尺法為較佳方法，具有設備便宜、操作簡單、檢測精度較高的優點。其缺點為：對試驗人員的操作技能要求較高；對于涂層表面有紋理效果的產品不能檢測；檢測結果只能精確至整數位。
（2） 對于表面有紋理效果的彩涂板，DJH 法為較佳方法，具有操作方便、快速、可以分別測定界面清晰的各個涂層的優點。其缺點為：設備采購和運行成本較高；檢測結果受檢測人員主觀影響較大；測定結果受基板波動影響較大；不能用于檢測冷軋基板的彩涂板。
（3） 磁性- 渦流相位法測定涂鍍層厚度方法也是一種很好的方法，具有設備成本合理、操作簡單、快速、單點測定精度高（可精確至0.5 μm）的優點。其缺點是受基板表面的平整性和均勻性影響較大。

彩鋼板的基本知識
4、涂層鋼板
(1)彩鋼板涂層
根據建筑物周圍環境不同可選用不同的涂層類型。主要分為四種類型:聚酯(PE)
硅改性聚指(SMAP)、高耐候聚(HDP)、聚偏氟乙稀(PDF)
聚酯:也就是我們通常講的PE(普通)涂層。主要特點是附著力良好、顏色豐富、在成型性和室外耐久性方面范圍較寬、耐化學藥品性中等、成本低。(涂層使用壽命5-7)硅改性聚酯:也叫SMP涂層,主要的特點是涂膜的硬度、耐磨性和耐熱性良好,以及良好的外部耐久性和抗粉化性、光澤保持性、柔初性一般、成本中等。(涂層使用壽命10-高耐候聚酯:也叫HDP涂層,主要的特點是顏色的保持性和抗紫外線性能優良、室外耐久性和抗粉化性優良、漆膜附著力好、顏色豐富、優異的性價比。(涂層使用壽命15年)
聚偏乙烯:也叫PVDF涂層,主要的特點是顏色的保持性和抗紫外線性能優異,室外耐久性和抗粉化性優異、良好的成型性、抗脹性、但顏色有限、成本高。(涂層使用壽命10-15年）

隨著我國鋼產量的增長及國家對鋼結構產業政策的調整,鋼結構建筑的興建日益增多.輕型鋼結構建筑以其自重輕、抗震性能好、施工快和污染小等獨特的發展優勢，已經廣泛應用于工業廠房、庫房、體育館、展覽管等工程項目中。但隨著時間的推移，輕鋼房屋的彩鋼屋面出現滲漏的現象日益突出。板縫滲漏、天溝兩側板沿返水、采光帶與屋面板結合處滲漏、屋脊包件漏水等是普遍存在的現象，影響彩色輕型鋼屋面防水質量的因素很多，以下就從彩鋼屋面的構造、面板選材及連接形式、漏水原因、防治措施幾個方面簡要分析一下。
1． 彩鋼屋面的構造 彩鋼屋面由結構層、保溫層和面板層構成，結構層以“C”型鋼和“Z”型鋼為主；保溫層現場填充時多為玻璃絲棉、巖棉，當保溫層為聚苯或聚氨酯時，通常與彩鋼板在工廠內預先復合成型（稱為彩鋼復合夾芯板）；面板層主要有彩色壓型鋼板、彩鋼復合夾芯板。 依據面板層的選用不同，彩鋼屋面可大致分為單層彩鋼板屋面、雙板現場復合屋面和彩鋼復合夾芯板屋面。

2．面板選材及連接形式 彩鋼屋面一般采用彩鋼壓型板或彩鋼復合夾芯板。彩鋼壓型板是采用鍍鋅（或鍍鋁鋅）基板涂覆彩色涂層后形成的彩涂板軋制成型。單層彩鋼壓型板重量輕、強度高、制作安裝方便，但導熱系數大，隔音效果差；對有保溫、隔音要求的屋面，可采用雙層彩鋼壓型板中間填充保溫材料（如玻璃絲棉、巖棉等）或采用彩鋼復合夾芯板，彩鋼夾芯板為雙層彩鋼板與保溫材料在工廠通過粘結劑預先復合成型，因此具有抗彎剛度高、整體性能好等優點，使用范圍越來越廣。 彩鋼壓型板基板厚度一般為0.3mm～1.0mm，壓型后具有一定的剛度和承載能力，屋面外板應盡量選用厚度較大、鍍鋅基層質量好的彩板軋制，因為彩板過薄，經過一段時間的使用，外板腐蝕或受溫度影響變形，板材搭接縫增大，容易造成漏水；而壓型板基板鍍鋅基層質量不好時，涂層太薄，致使壓型板使用壽命短，易銹蝕損壞造成雨水滲漏。屋面常用的壓型鋼板規格有YX25-205-820、YX25-210-840、YX75-380-760、YX48-410-820等多種板型。屋面板的長向連接主要是搭接，即上坡板壓下坡板，搭接處設置專用防水密封膠；屋面板側向連接方式主要有搭接連接、暗扣式連接、咬合暗扣式連接。搭接連接是把壓型鋼板搭接邊重疊，并用自攻螺絲連成整體，屋面螺釘外露，波峰均比較低。暗扣式連接是先將壓型板固定支座固定在屋面檁條上，再將壓型板與固定支座扣合，屋面無螺釘外露，由于支座與檁條用螺釘連接而無法控制熱脹冷縮的變形。咬合暗扣式連接是比較先進的屋面板連接方式，屋面系統通過滑動支架來固定屋面板，既有利于屋面防水和保持屋面的整體性，又能有效的控制因熱脹冷縮引起的變形。

3.漏水原因 導致彩鋼屋面漏水的因素很多，有時候是多種因素共同作用導致的，歸結起來主要有設計因素、施工因素、使用維護因素三項。
（1） 設計因素
○1建筑結構選型缺少綜合考慮 結構剛度小：輕鋼結構與普通鋼結構的不同之處，在于其允許結構產生較大的變形，主要體現在梁的撓度和柱的側移。一方面，如果梁的撓度太大，會導致屋面積水，而積水現象的發生，又進一步加劇了梁的撓度，從而導致漏水更加嚴重。另一方面柱頂側移太大，會導致屋面板的連接部位發生錯位現象，從而引發漏水，漏水的部位很難確定，并且可能改變，所以維修十分困難。針對這些情況，設計之初應綜合考慮結構變形、屋面坡度和屋面板選型因素的影響，排除漏水隱患。 坡度過小：《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》（CECS102:2002）中4.1.5條規定：門式剛架輕型房屋的屋面坡度宜取1/8 ～1/20，在雨水較多的地區宜取其中的較大值。在實際設計工程中，建設單位為節省資金或感官造型原因要求盡量減小屋面坡度，而設計單位往往生搬硬套規定，不了解當地降雨量的實際情況，于是很多工程屋面坡度過小，屋面雨水排泄不暢從而使得屋面積水，造成屋面滲漏現象的發生。 板型選取不當：對于暗扣式和咬合式的板型，由于屋面板板肋較高且不漏螺釘，排水比較通暢，一般適用于屋面坡度比較平緩的屋面，通常屋面坡度為1∶20左右，較小坡度可以做到1∶40。而搭接式彩鋼壓型板一般板肋較低，且螺釘外露，當屋面水波在風力作用下漫過波峰時，極易通過板縫和釘孔造成滲漏，所以一般用于屋面坡度較陡的屋面，常見的屋面坡度在1∶10左右且單坡長度不超過15m。屋面板材型號要根據泄水坡度、坡長合理選擇，坡度小、坡長長的屋面應盡量選用波高較高的暗扣式或咬口式板型。在風力較大的地區，應盡量采用暗扣式或咬口式板型，因為搭接式板在風力作用下板縫容易被掀開或發生變形，加劇滲漏。
○2排水組織不到位 內天溝設計缺陷：許多工程實例表明，內天溝兩側漏水是發生較為普遍的問題，因而在排水組織設計時應優先選擇自由排水或是外天溝排水，盡量避免采用內天溝。內天溝兩側漏水的主要原因有天溝截面過小、厚度過薄、缺少溢流設計。天溝的大小應通過計算屋面排水量確定；天溝應選用厚度不小于3mm的鋼板，厚度過小時焊接時容易焊透形成孔洞缺陷造成漏水；內天溝在有條件時應設計溢流構造，即天溝溢滿之前通過低于天溝上沿的溢流管（槽）泄水（見圖4），減小天溝蓄水壓力。 落水口太少：落水口太少時，天溝的蓄水壓力較大，會造成天溝水通過與屋面板縫隙流入室內甚至漫上屋面，造成事故；落水口的數量和大小應依據屋面排水量和天溝蓄水能力綜合計算確定。
○3構造措施不完善 彩鋼屋面滲漏的多數原因是構造措施不完善造成的，設計者應首先熟悉鋼結構防水構造措施的各種做法，在設計實踐中靈活、科學運用。 檐口部位：檐口部位反水滲漏的主要原因是屋面外板與天溝沿之間未安裝泡沫堵頭，屋面外板波谷為向下彎折，當屋面坡度較小或檐口板端有反翹現象時，水流會沿屋面板波谷下沿反流進室內。解決辦法是在屋面外板下放置泡沫堵頭，且將屋面外板的波谷下折30度。
屋脊部位：屋脊部位漏水的原因主要有兩點，一是屋脊包件縱向搭接采用拉鉚釘連接，熱脹冷縮和風壓作用變形導致鉚釘松動隙變大或鉚釘斷落，造成漏水，二是屋脊包件翻邊尺寸太小，蓋板下沒有堵頭時，雨水在風力作用下流過屋脊處屋面板對接縫，形成大面積滲漏。解決辦法一是加大屋脊包件的翻邊長度和坡度，搭接處打足密封膠，二是屋脊包件與屋面板間增加與板型匹配的泡沫堵頭，并適當將屋面板上端向上彎折，防止雨水流入彩鋼板搭接縫漏水:彩鋼屋面板有長向搭接縫和側向搭接縫,如雨水量過大或水波在風力作用下沒過瓦波時,容易形成大面積漏水,且漏水點不易發覺,檢修很困難。其主要原因是兩張板長向接縫搭接長度不夠、側縫之間搭接不緊、漏打密封膠等。解決辦法是加大彩鋼板長向搭接長度并在接縫內打足密封膠（見圖6、圖7），在側縫內打膠或填充丁基防水膠帶（見圖8）。另設計時盡量避免板材長向搭接，可采取現場軋板直接安裝的方案采光板部位：采光板安裝中的膠泥鋪設、防水螺釘是屋面漏水的主要原因，另采光板板型與屋面板板型不匹配也易造成漏水。采光板縱向搭接長度不夠、未在接縫內鋪設膠泥或膠泥老化脫落時，雨水會在毛細水壓和風壓作用下隨著屋面板的振動變形不斷壓進板內造成漏水，采光板與屋面板側縫搭接不嚴、自攻螺絲錯誤施打時，雨水會沿板縫或螺釘孔深入室內造成漏水。解決的辦法是增加采光板長向搭接長度并在接縫內打膠密封，采光板側縫嚴禁在波谷打釘，側縫內打密封膠。以YX48-410-820咬口型屋面板為例，采光板盡量選用與波長相配的25-205-820搭接式，因為咬口型采光板與屋面板側縫連接處無法打釘，很多時候施工人員將螺釘打在波峰中部或波谷處造成漏水，經常采用且有效的措施見圖。
屋面板與磚墻交接部位：通常屋面板與磚墻交接部位要設泛水件，泛水件與墻之間打膠密封，但隨著膠縫老化脫落、屋面振動造成泛水件變形等因素，泛水件與墻之間經常出現拉開的裂縫，雨水直接流入縫內形成滲漏。解決的辦法是仿照屋面卷材防水上翻的做法，在磚墻上割出凹槽，將泛水件折邊嵌入槽內（見圖10），泛水件長向搭接縫內要做密封處理。
屋面開孔及出屋面裝置部位：該部位漏水的主要原因多是節點未進行防水處理，防水包件下未設泡沫堵頭或打膠不嚴，開孔四周預留范圍小，雨水流淌不暢，容易積水。解決的辦法是：完善孔洞四周的節點設計，設置防水包件并鋪設堵頭、密封膠，四周預留范圍必須滿足排水要求，增設結構件減小孔洞周邊的板材變形，整體方案要求嚴密、平整，使水流順暢。 連接細部構造防水：連接件主要有自攻螺絲和拉鉚釘，連接打釘必須在屋面板的波峰上，嚴禁在波谷和波峰中部設計打釘。為防止自攻釘墊圈老化，較好在釘帽下增設EPDM墊圈，在連接采光板時，自攻釘下應增設馬鞍形復合橡膠墊，在所有拉鉚釘連接處均應設計打膠密封。
（2） 施工因素 彩鋼屋面漏水許多時候不單單是設計因素，往往是施工單位在施工中違規操作造成的，所以嚴格控制施工質量也是鋼結構防水的一個重要方面。
○1板材損壞造成漏水 搭接式屋面壓型板在運輸及施工中，因吊繩擠壓或認為碰撞極易造成板邊變形，鋪設后搭接側縫張開，這時水波借著勢能從縫隙中流入形成漏水，還有就是施工中不注意保護屋面，隨意踩踏，時屋面出現下凹、波峰塌陷甚至開裂，造成屋面積水、漏水。
○2違規操作造成漏水 很多時候施工人員在關鍵節點的部位施工馬虎，是造成漏水的直接原因。如防水包件搭接長度不夠、未按要求安裝堵頭、打膠不足或漏打、包件安裝后變形嚴重等，均在不同程

彩鋼板的基本知識
什么叫彩板:指在鋼板上涂上有機涂料,涂料可以有各種不同的色,彩色涂層鋼板
由此而得名,簡稱彩板,也稱有機涂層鋼板。彩涂板有機涂層起了覆蓋隔離作用,可防止
鋼板生銹,使用壽命更長。彩涂板的表面狀態可以分成正常涂層板、壓花板、印花板,市
場用途主要分為建筑、家電和交通運輸。
1、鋼卷的產地
目前國內市場鋼卷產地種類繁多,國內生產鋼卷的廠家有:寶鋼、馬鋼、首鋼、鞍鋼
等;合資的鋼卷廠家有:博思格、江陰聯合、常熟燁輝等
2、鋼卷的顏色
以我司較常用的寶鋼板為例,常用的顏色:海藍、白灰、象牙白、本色、瓷藍、銀色、
緋紅等(色卡見附圖)
3、鋼卷的規格
彩鋼板的寬度可從700mm-1250m不等,我們經常用到的是寬度為1070m、1250mm、
1000mm、1200m、760m等;厚度可從0.35mm-1.2m不等,我們常用的是厚度為0.4mm、
0.45m、0.5m、0.53mm、0.55m、0.6mm等

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