彩涂板具有经济实用、耐蚀性好、色彩鲜艳、外观漂亮、易于加工成型，使用寿命长等优点，因而已广泛应用于建筑业、家用电器、家具和办公器具等各个领域。专家刘振作先生在本文中叙述了我国彩涂板产业的发展与彩涂板生产的质量状况，并对国内彩色涂层钢板试验技术的开发与应用现状作了重点介绍。

The colored zinc plated steel possesses many advantages including low cost, good anticorrosion ability, beautiful color, wonderful apperance, easy to be mouled and long life to use. It is widely applied in the fields of architecture, household appliance, furniture and office equipments. The expert Mr. Liu Zhenzuo presents in this paper the development of China’s colored zinc plated steel industry and the quality status of colored zinc plated steel manufacture. The development and its application situation of native colored zinc plated steel testing technology are stressed.

 

1、我国彩涂板产业的发展

彩涂板具有经济实用、耐蚀性好、色彩鲜艳、外观漂亮、易于加工成型，使用寿命长等优点，因而已广泛应用于建筑业、家用电器、家具和办公器具等各个领域。

彩涂板生产技术1927年首创于美国，1936年建成第一条涂层钢板生产线，1955年又建成世界第一条带钢连续彩涂板生产线。自二十世纪60年代始，彩涂板生产在北美、西欧和日本等一些工业发达国家获得迅速发展，目前全世界已拥有400多条彩涂板生产线，年产已达1400万吨。

我国彩涂板生产起步较晚，自上世纪80年代末才陆续筹建彩涂板生产线，且主要建于钢铁厂或合资企业，而彩涂工艺设备和质检仪器基本上是从国外配套引进的。至1999年底，国内已先后在武钢、宝钢等国有大型冶金企业和北京、苏州、珠海 、大连、青岛等地的一些大型企业集团建成8条生产线，其设计生产能力可达年产60万吨，2000年全国实际生产彩涂板约40万吨，预测2005年我国彩涂板总消费量将达到125～140万吨。

2、国产彩涂板的质量状况

我国于1991年制订发布了GB/T 12754-91《彩色涂层钢板及钢带》的产品国标，继而于1992年又制订发布了GB/T 13448-92《彩色涂层钢板及钢带试验方法》的方法国标。上述标准的发布实施，强化了国内彩涂板生产的质检手段，严格规范了彩涂板的产品质量，有效地促进了我国彩涂板生产技术的总体发展。关于国产彩涂板的质量，以宝钢产品为例，从总体上看，若按企业标准评定，均高于国标要求，基本上可满足建筑业的使用需求；若按国外的检验方法和要求检测，其性能指标也相当于国外的同类产品的质量水平。

尽管如此，国产彩涂板仍时有以下质量问题发生：(1)宽度超出公差，有的多达10mm以上，因而这对于有严格公差要求的建筑制品则不能使用。(2)偶尔发生小批量彩涂板出现加工时涂层产生不同程度的开裂或脱落。(3)时而出现彩涂板中两层钢板粘接现象。(4)有时发生周期性粘层和条状漏涂现象。(5)偶尔产生彩涂板背面涂层结合力差、造成复合板的芯材仅与彩涂板的背涂层粘结而与基板脱离。(6)涂层表面有时出现凹坑、压痕和划伤等缺陷。上述这些质量缺陷大多有可能来源于基板自身，或属基板板形不良，因而在涂层辊压时产生划痕；或因生产工艺(其中包括涂料质量)不稳定造成涂层的结合力产生波动。因此国产彩涂质量仍待进一步改善提高。国家标准GB/T 12754—91对彩涂钢板及钢带的性能作出严格的规定(如表1所示)。本文拟重点叙述彩涂钢板试验技术的开发与应用现状。

3、彩涂钢板试验技术的开发状况

国家标准GB/T 13448—92《彩色涂层钢板及钢带试验方法》中规定的9项性能试验包括涂层厚度测定、涂层镜面光泽测定、弯曲试验、冲击试验、铅笔硬度试验、划格试验、盐雾试验、潮湿试验和加速气候试验，并对各项试验的方法、试样、仪器、试验步骤、结果计算和试验报告都作出明确的规定。

3.1 涂层厚度测定

彩涂钢板的涂层厚度测定，其目的在于合理选择和有效监控所采用不同类型涂料的涂层厚度，以获取与其相关联的各项机械物理性能和耐候性的最佳应用效果。

表1 国家标准GB/T 12754-91对彩涂钢板及钢带的性能规定

 

彩涂钢板的涂层厚度测定，推荐采用磁性测厚仪法(GB/T 4956-85)、杠杆千分尺法(GB/T 1764-79)和金相显微镜法(GB/T 13452.2-92；用于仲裁试验)三种测定方法。

采用磁性测厚仪测定，要求涂层厚度在50um以下精确至1um；在50um以上精确至2um，并以求出3个测量点涂层厚度的算术平均值表示测定结果。采用杠杆千分尺测定时，要求读数精确至2um，其测定结果是以先在3个不同部位测出的试样总厚度与基材厚度之差的涂层厚度，再以3次测定的涂层厚度的算术平均值作为试样的涂层厚度。采用金相显微镜测定时，则要求读数精确至2.5um，并以目镜标尺在试样被切割断面7点位置止所测涂层厚度的算术平均值表示试样的涂层厚度。

关于磁性涂镀层测厚仪，国产的代表性产品有北京时代集团的TT220型，上海华阳检测仪器有限公司的HCC-24型。上海现代环境工程技术有限公司的BC100A型和天津市建筑仪器试验机公司的QUC—200型。若采用杠杆千分尺测定，可选用天津市建筑仪器试验机公司应市的QUJ型漆膜测厚仪。

3.2 涂层镜面光泽测定

彩涂钢板的涂层镜面光泽测定，执行试验方法国家标准GB/T 9754-88，通常采用60°入射角测量，当精确测量时，若60°光泽值高于70光泽单位宜选用20°角测度；若60°光泽值低于30光泽单位宜选用85°角测定，并取试样表面3个不同位置测定结果的算术平均值为试样的涂层镜面光泽。

国产的KGZ系统、XGT系列、XGP系列、WGG系列、QZX系列等多厂家推出的镜向光泽计(分别含有单角度和多角度、台式和便携式多种规格)已应市多年，且各项技术指标同于国外同类产品水平，可供选用。

3.3 弯曲试验

用作涂层柔韧性测试的弯曲试验，是通过测定试样弯曲时涂层的抗开裂或抗剥离能力来评价彩涂钢板涂层物理性能的重要项目之一。在GB/T 13448-92中规定该项试验可采用轴弯曲法(GB/T 6742-86)或“T”弯试验法(NCCA《“标准”“T”弯试验方法》)两种方法进行，而从目前国产彩涂板的质检应用看，似采用“T”弯试验法日趋普遍。

轴弯曲法通常用于基板厚度小于1mm的涂层柔韧性测定，并以试样绕多规格不同直径的芯轴弯曲180°后，找出不出现涂层开裂或剥离的最小芯轴的直径表示。“T”弯试验法则规定基板厚度≤0.8mm时弯曲180°；而基板进取度>0.8mm时弯曲90°。当采取180°弯曲时，以试样绕自身的边缘弯曲180°后，使涂层不产生裂纹或剥离的最小试样厚度倍数(如0T、1T、2T、3T……)表示试验结果；而当采取90°弯曲时，则是在试样弯曲90°后，用贴胶带法检查试样弯曲面涂层有无剥离，或用放大镜观察试样弯曲面涂层有无裂纹。

轴弯曲试验器，国内早已开发出QTY—10A型、QTY—32型等多规格产品。近年上海现代环境工程技术有限公司率先研制的WZJ—II型弯折机，可用于彩涂钢板、铝板等基板厚度为0～1.0mm的“T”弯试验。

3.4 冲击试验

彩涂钢板的冲击试验用于评价试样在承受快速变形时涂层抗开裂或剥离的能力。该试验采用冲击试验仪(ASTM D2794—82、ASTM G14—83)进行。在GB/T 13448-92中规定其冲头直径为15.87mm(5/8in)，并以“合格/不合格”和“最大冲击功”(J)两种方式表示试验结果。前者用撕胶带法检查以规定重锤质量和下落高度冲击后的涂层是否剥离，用放大镜观察涂层有无开裂；后者则是通过改变重锤质量和下落高度冲击后，找出涂层不产生开裂或剥离的最大质量和最大高度，并以二者的乘积为最大冲击功。

天津市建筑仪器试验机公司近年开发的QCJ—120系列冲击试验器，其冲头直径为15.87mm，最大冲击高度达120cm，重锤质量有1kg、2kg供选，可满足彩涂钢板涂层的冲击试验要求。

3.5 铅笔硬度试验

彩涂钢板的涂层硬度试验，规定采用铅笔划痕硬度计法(GB/T 6739-86)，即使用从6H～6B范围内14个标号中已知硬度的笔芯犁破涂层，以测定试样表面的相对硬度。这种铅笔划痕硬度试验包括试验机法(采用台式硬度计)和手动法(采用便携式硬度计)两种试验方式。前者规定铅笔划痕时的恒定荷重为(1±0.05)kg。试样移动速度为0.5mm/s；后者则是凭借人工手推铅笔以1mm/s速度使笔芯沿涂层表面向前移动。二者相比，试验精确度当以前者为佳。

试验应从最硬标号的铅笔开始，依次试验每一标号铅笔。直至找出5次划痕中至少4次不能犁破涂层的铅笔为止，此铅笔的硬度即为被测涂层的铅笔划痕硬度。

迄今国内已有QHQ型(台式)和QHQ-A型(便携式)等多规格，多厂家生产的铅笔划痕硬度计应市，可用作该项试验的配套仪器。

3.6 划格试验

彩涂钢板的划格试验，用于评价试样的初涂层与基板的附着力或多层涂层系统中涂层彼此抗分离的能力。该试验采取十字切割涂层(GB/T 9286-88)时，有如下试验技术要求：(1)切割图形每个方向的切割数为6(即采用6刃刀其)；(2)切割刀刀刃间距分别为：涂层厚度为0～60um的硬底材，刀刃间距为1mm；0～60um的软底材或61～120um的硬底材，刀刃间距为2mm；而对于涂层厚度为121～250um的硬或软底材，则刀刃间距均为3mm。

划格试验的结果评定，是以涂层被切割并用胶粘带撕离后的表面损坏状态与GB/T 9286-88中的“试验结果分级”图示进行对比，将试验面按(0、1、2、3、4、5)六个等级作分级表示的。

划格试验器，国内已有QFH型等多规格(6刃、11刃)产品应市，用户可根据各自试验需要和技术标准要求合理选择、配套使用。

3.7 盐雾试验

盐雾试验是目前普遍用来检验涂层耐腐蚀性的方法之一。彩涂钢板的盐雾试验(GB/T 1771-91)，则是为模拟大气自然环境而在盐雾腐蚀试验箱提供的规定温度范围、盐雾沉降量和试验周期的加速腐蚀试验后，检查试样的破坏现象，包括起泡、生锈、附着力下降和由划痕处腐蚀的蔓延等，并按GB/T 1766-95《清漆和色漆涂层老化的评级方法》规定，以(0、1、2、3、4、5)六个等级评定其破坏程度。该项试验对于盐雾箱的试验条件，要求湿度保持在35℃±2℃；配制的氯化钠溶液浓度为5%±1%；pH值为6.5～7.2；经24h周期后计算每个收集器收集的溶液，每80Cm2的面积应为1～2mL/h。

上海现代环境工程技术有限公司开发的FQYoloA型、天津市天宇实验仪器有限公司生产的YW系列盐雾试验箱，均可用于此项试验。

3.8 潮湿试验

潮湿试验又称耐湿热性试验，用于评价涂层对高温高湿作用的抵抗能力。湿热试验也属检测涂层耐蚀性的一种方法，因此通常与盐雾试验同时进行。由于湿热试验中最主要的影响因素是温度和湿度，所以在每次试验的全过程中要特别注意对调温调湿箱这两项指标的调控，以免影响试验结果。对于试样的评定，主要是观察涂层有无起泡、生锈和脱落，并按GB/T 1740-79规定，对其破坏程度分(1、2、3)三个等级进行评定。

天津市天宇实验仪器公司研制的WS系列多规格调温调湿箱可供选用。

3.9 加速气候试验

彩涂钢板的加速气候试验用于评价试样在模拟复杂自然气候环境作用后涂层的耐候性。太阳光谱中紫外线能量虽然只占太阳总能量的4%，但许多材料正是在紫外线区域遭到破坏，因此采用紫外碳弧、阳光碳孤、氙(气)灯等光源辐射，并通过调节温度、湿度及通氧量，可达到与天然曝晒相似的结果。GB/T 13448-92规定彩涂钢板的加速气候试验采用碳弧灯光源或氙灯光源的人工加速老化试验机，并推荐可供选择的“连续光照”、“连续光照间断喷水”和“交替光照和墨暗、间断喷水”的三种试验方式。试验应参照GB/T 1865-97进行，有关试验结果的评价，应按GB/T 1766-95《色漆和清漆 涂层老化的评级方法》评定，主要包括涂层的褪色或变色、失光、粉化、开裂、起泡、剥落、锈蚀等破坏现象。

据有关文献报导，氙灯光化试验机可仿制全部的太阳光谱，包拓紫外光，可见光和红外光，其目的是为了模拟太阳光。而紫外老化试验并不企图仿制太阳光线，它的优势特征在于能模拟较为符合实际的室外潮湿环境对材料的破坏作用，即模仿太阳光的破坏效果。

关于人工加速老化试验设备，至上世纪60年代末，国内大专院校，科研单位多引进美国、西德、日本各国产品。自70年代始，我国已陆续开发出阳光、紫外、氙灯老化仪。近年随着材料科学发展和计算机测控技术的普及应用，国内一批适用于多项试验方法标准要求，可模拟日光、淋雨、凝露、温度、湿度、风速等六种环境气候、拥有微电脑智能控制的新型换代产品(如表2所示)相继研制成功，成为多种高分子材料耐候性试验的理想测试设备。

表2  国产人工加速老化试验机及其主要技术特征

 

 

4．彩涂钢板试验技术的应用实例

2003年2月，由北京机械工业自动化研究所承建的唐山缤纷彩钢有限公司年产8万吨彩涂线第一次试生产成功。产品经检验，涂层主要质量指标全部达到国标GB/T 12754—91要求，如表3如示。

 

表3 彩涂板漆膜物理性能测试报告