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近年來，隨著內(nèi)飾造型視覺效果趨勢的發(fā)展，汽車內(nèi)飾零件如主副儀表板、門護(hù)板已廣泛采用高光黑效果裝飾件。噴涂高光黑色涂料（也稱鋼琴漆）是汽車內(nèi)飾零件實(shí)現(xiàn)高光黑效果的常用途徑，但是，涂覆了高光黑色涂料的零件在汽車座艙內(nèi)的使用時(shí)耐刮擦性有待提高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以分為：（1）長期耐磨風(fēng)險(xiǎn)，用戶在車內(nèi)操作和清潔時(shí)，人手、織物等對零件表面的長期頻繁的摩擦導(dǎo)致劃痕和光澤的損失；（2）短期耐刮風(fēng)險(xiǎn)，不當(dāng)操作時(shí)硬物（指甲、鑰匙等）對零件表面的侵入，導(dǎo)致劃痕。由于高光黑零件又黑又亮的外觀屬性，使其表面缺陷被放大，相對更易被用戶察覺到表面外觀質(zhì)量的變化。

 

對于內(nèi)飾高光黑色涂膜，目前國內(nèi)大部分主機(jī)廠沿用塑料件的耐刮擦試驗(yàn)方法進(jìn)行管控，專門評價(jià)高光黑色涂膜耐刮擦性能的測試方法還比較少。因此，文中開展了耐刮擦試驗(yàn)方法的研究，希望得到適用于評價(jià)內(nèi)飾零件表面高光黑色涂料耐刮擦性的方法。

 

1、實(shí)驗(yàn)部分

 

1.1樣品信息

 

本文選取了10款高光黑色涂料試驗(yàn)樣板（如表1所示），均為量產(chǎn)車型零件同工藝制備的油漆樣板。

表1  高光黑色涂料試驗(yàn)樣板信息

 

1.2主要設(shè)備儀器

 

便攜式三角度光澤度計(jì)：BYK-4563，德國BYK公司；臺式分光色差儀：Color-Eye7000A，美國x-rite公司；往復(fù)式磨耗儀：TABER5900，美國TABER公司；電動十字劃格儀：430P型，德國Erichen公司；TABER磨

 

耗儀：AB-101，日本TESTERSANGYO公司。

 

1.3測試方法

 

所有測試方法按照表2中各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

表2 國內(nèi)汽車廠內(nèi)飾零件耐刮擦試驗(yàn)方法

 

2、結(jié)果與討論

 

2.1國內(nèi)汽車廠內(nèi)飾零件耐刮擦試驗(yàn)方法概況

 

結(jié)合其他研究成果，本文將國內(nèi)部分汽車廠內(nèi)飾零件耐刮擦性能的測試方法歸總可分為3類，如表2所示。

 

結(jié)合表2可知，第1類，本文稱“壓入法”，用尖銳物體的侵入來測試表面硬度，以塑料件常用的洛氏硬度測試為代表；第2類，本文稱“劃痕法”，尖銳物體在一定載荷下與試樣表面做相對運(yùn)動，一般為單次，評價(jià)表面劃痕情況，以鉛筆硬度測試、硬度筆實(shí)驗(yàn)、五指刮擦測試、十字劃格測試方法為代表；第3類，本文稱“磨損法”，采用特定的摩擦介質(zhì)（如摩擦布、砂紙、砂輪等）做一定軌跡（如直線、圓形、特定曲線）的長周期往復(fù)相對運(yùn)動，評價(jià)表面磨損情況，評價(jià)指標(biāo)包括色差、灰度等級變化、質(zhì)量損失、光澤變化等。

 

2.2“壓入法”研究

 

洛氏硬度測試是一種以壓痕塑性變形深度來確定硬度值的方法，是金屬材料以及硬塑料最常用的硬度評價(jià)指標(biāo)，是一種定量的評價(jià)。10款高光黑色涂料樣板按照GB/T3398.2—2008進(jìn)行洛氏硬度測試，結(jié)果如圖1所示。

圖1 高光黑色涂料樣板的涂層面和基材面的洛氏硬度

由圖1可見，涂層面的洛氏硬度與基材面洛氏硬度變化趨勢一致，且測試值非常接近，說明高光黑色涂料涂層面的洛氏硬度基本取決于基材，由于涂層較?。ㄒ话?5~30μm），涂層對洛氏硬度的貢獻(xiàn)無法體現(xiàn)。即，不適合用洛氏硬度的評價(jià)方法來評價(jià)高光黑色涂層的耐刮擦性能。

 

2.3“劃痕法”研究

 

鉛筆硬度測試是評價(jià)涂膜耐刮擦性能比較常用的方法，GB/T6739—2006通過在樣品上推壓已知硬度的鉛筆，以不產(chǎn)生劃痕的鉛筆硬度值給樣品耐刮擦性能定級；以標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)D455523—2010為代表的硬度筆試驗(yàn)采用測試頭直徑0.75mm的318型硬度棒以0~20N范圍內(nèi)選定壓力進(jìn)行一次刮擦，以出現(xiàn)明顯劃痕的臨界壓力作為耐刮擦性能指標(biāo)；以福特汽車標(biāo)準(zhǔn)FLTMBO162-01—2009為代表的五指刮擦試驗(yàn)，采用直徑1mm的測試頭在2N、3N、7N、10N、15N垂直壓力下與樣品做單次相對運(yùn)動，通過樣品劃痕、變色、光澤變化等級對應(yīng)的力值作為耐刮擦性能指標(biāo)；以大眾汽車標(biāo)準(zhǔn)PV3952—2002和通用汽車標(biāo)準(zhǔn)GMW14688—2007標(biāo)準(zhǔn)為代表的十字劃格測試方法選用直徑1mm的刮擦頭在特定的載荷下進(jìn)行橫縱向刮擦形成網(wǎng)格劃痕，通過測試網(wǎng)格劃痕區(qū)域前后的色差變化來評價(jià)耐刮擦性能?；诠尾练绞胶驮u價(jià)方式，以上4種測試方法可歸為2類，即：（1）包括鉛筆硬度、硬度筆和五指刮擦試驗(yàn)方法，均為單次線性刮擦，雖然試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了定量，但是對劃痕的判斷主觀性較強(qiáng)；（2）十字劃格試驗(yàn)方法，橫縱交叉刮擦，定量測試刮擦面的色差?；谠囼?yàn)資源，本文分別選取鉛筆硬度測試和十字劃格試驗(yàn)對這兩類試驗(yàn)方法進(jìn)行了探討。

 

2.3.1鉛筆硬度測試

 

高光黑色涂料樣板的涂層面和基材面的鉛筆硬度測試結(jié)果，如圖2所示。

圖2 高光黑色涂料樣板的鉛筆硬度

由圖2可以看出，涂層和基材的測試結(jié)果集中在F~H，但大部分樣板的涂層和基材的鉛筆硬度存在差異，即鉛筆硬度可以反映出不同涂層的耐劃痕性存在差異。

 

2.3.2十字劃格測試

 

根據(jù)大眾PV3952—2002測試標(biāo)準(zhǔn)，在10N的接觸力下，樣品表面用帶機(jī)械臂的圓鑿（直徑1mm）劃出間隔為2mm的十字格，表3給出了試驗(yàn)區(qū)域ΔL的測試記錄結(jié)果。

表3 高光黑色涂料十字劃格測試結(jié)果

由表3可見，所測高光黑色涂料涂層表面經(jīng)十字劃格后，試驗(yàn)前后色差ΔL變動幅度很?。?lt;1%），原因分析為高光黑面本身黑度值L較小，劃格后涂層表面主要為凹陷，但不會出現(xiàn)類似塑料的發(fā)白現(xiàn)象，故L變化不明顯?？梢姡瑢τ诟吖夂谏繉?，采用十字劃格測試方法評估測試前后色差變化不能較好地反映高光黑色涂層的耐刮擦性能水平及差異情況。

 

2.4“磨損法”研究

 

相對劃痕法，磨損法更適合用來模擬和評估零件在使用中的頻繁摩擦導(dǎo)致的長期磨損失效，表2各種方法中，摩擦介質(zhì)主要有摩擦布、VELCRO帶、砂紙砂輪等，以摩擦布為摩擦介質(zhì)的馬丁代爾摩擦已有文獻(xiàn)介紹，本文選擇以標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)D245011—2009的VELCRO帶摩擦為代表的直線往返摩擦和以日產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)NES-M0141—2012的TABER砂輪圓周往返摩擦為代表進(jìn)行測試研究。

 

2.4.1VELCRO帶摩擦測試

 

VELCRO帶摩擦測試采用龍搭扣帶在9N的荷載下對涂層進(jìn)行多次往返線性磨擦，通過殘余光澤或光澤變化率來判斷高光涂層的耐刮擦性能。圖3給出了高光黑色涂料涂層的VELCRO帶摩擦測試結(jié)果。

圖3 VELCRO帶摩擦測試過程高光黑色涂層表面光澤

由圖3可以看出，高光黑色涂料涂層表面VELCRO帶試驗(yàn)中光澤隨著循環(huán)次數(shù)的增加整體呈現(xiàn)比較規(guī)律的下降趨勢，比較適合用來評價(jià)長期耐磨性能。

 

2.4.2TABER砂輪摩擦

 

日產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)NES-M0141—2012通過Taber磨損試驗(yàn)前后光澤的殘余來評價(jià)表面耐刮擦性能，其中磨輪型號CS-10F，負(fù)載500g，循環(huán)次數(shù)100次，試驗(yàn)后高光黑色涂料樣板60°光澤結(jié)果如表4所示。

表4 高光黑色涂料樣板Taber砂輪摩擦后60°光澤

由表4可見，循環(huán)次數(shù)100次后，涂料樣板光澤就出現(xiàn)斷崖式下降，涂料樣板殘余光澤較低。圖4為試驗(yàn)后的樣品照片，可見該方法磨輪對涂料樣品表面損壞程度非常大，涂層已完全破壞。即，該方法相對比較嚴(yán)苛，不建議用該方法對高光黑色涂料表面進(jìn)行長周期耐磨性能評估。

圖4 高光黑色涂料樣板Taber砂輪摩擦后照片

 

3、結(jié)語

本文概括了國內(nèi)主機(jī)廠內(nèi)飾零件耐刮擦性能相關(guān)的測試方法，并將其分類為“壓入法”、“劃痕法”和“磨損法”3類。根據(jù)高光黑色涂料樣板的測試結(jié)果，推薦以鉛筆硬度測試方法為代表的“劃痕法”評估高光黑色涂料短期耐刮擦性能；以VELCRO帶摩擦為代表的“磨損法”評估高光黑色涂料長期耐磨性能。