附着力划格测试结果等级划分依据及常见失效模式分析

附着力划格测试是评估涂层与底材、涂层间结合力的经典方法，广泛应用于汽车、家电、建筑等领域。其结果的等级划分直接反映涂层附着力的优劣，而对常见失效模式的分析，则是定位涂层制备与施工问题的关键。本文将系统解析等级划分的核心依据，并深入探讨各类失效模式的成因与表现，为行业从业者提供实用的判断逻辑与解决思路。

附着力划格测试的基本原理与操作规范

附着力划格测试的核心原理是通过机械力破坏涂层的界面结合，模拟实际使用中可能遇到的外力作用。测试时，需根据涂层厚度选择划格器间距：涂层厚度≤60μm用1mm间距，60-120μm用2mm，＞120μm用3mm。划格时需确保刃口完全穿透涂层到达底材，避免因未划透导致结果偏误。

下一步是粘贴胶带：需使用符合标准的压敏胶带（如ISO 2409要求粘性为2.5±0.5N/10mm），用手指或滚筒均匀按压，确保胶带与涂层完全贴合。1-2分钟后，以垂直于涂层表面的方向快速剥离胶带（剥离时间≤1秒）——剥离速度过慢或角度偏离90度，都会导致额外的涂层剥落，影响结果准确性。

最后观察网格区域：需在自然光或白光下，用肉眼或5倍放大镜检查剥落情况。重点关注剥落的位置（是界面还是层间）、面积（占网格的比例）及形态（是边缘碎屑还是整格脱落），这些细节是后续等级判定与失效分析的基础。

等级划分的核心依据：ISO 2409与ASTM D3359标准解析

目前全球最常用的等级划分标准是ISO 2409（国际标准）与ASTM D3359（美国标准）。ISO 2409将等级分为0-5级，等级越低附着力越好：0级为网格边缘完全光滑，无任何剥落；1级为个别划痕边缘极轻微剥落（面积≤5%）；2级为划痕边缘或格内轻度剥落（5%-15%）；3级为中度剥落（15%-35%）；4级为严重剥落（35%-65%）；5级为剥落面积＞65%或整格脱落。

ASTM D3359则分为A法（X型划格，适用于薄膜涂层）与B法（划格法，适用于厚涂层），等级为0-4级。0级对应无剥落，1级为划痕交叉处轻微剥落，2级为划痕边缘剥落但未扩散至格内，3级为格内部分剥落，4级为整格或大面积剥落。两者的核心逻辑一致——通过剥落面积与位置判断结合力强弱，但ASTM更强调对涂层“完整性”的评估，适用于对外观要求较高的产品（如汽车面漆）。

需注意的是，不同标准的等级不能直接对应，需根据测试前约定的标准解读结果。例如，ISO 2409的2级与ASTM D3359的2级，虽然等级数字相同，但剥落面积的定义略有差异，需结合标准文本确认。

等级判定中的关键观察点：涂层剥落的形态与范围

等级判定的核心是“剥落的形态”与“剥落的范围”。形态方面，需区分“边缘剥落”（仅划痕边缘的涂层脱落）、“格内剥落”（网格内部的涂层脱落）与“整格脱落”（整个网格的涂层从底材或下层剥离）。边缘剥落通常是轻微失效，而整格脱落则是严重失效。

范围方面，需准确计算剥落面积占整个网格的比例。例如，ISO 2409的1级要求剥落面积≤5%，需用网格纸或软件辅助测量——若网格是1mm×1mm的100格（10×10），则剥落不超过5格才算1级。若肉眼无法判断，需用5-10倍放大镜观察，避免因视觉误差导致等级误判。

此外，还需关注“底层暴露情况”：若剥落仅涉及面漆，底漆未暴露，说明是层间失效；若底漆与面漆一起剥落，露出底材，则是界面失效。这些细节不仅影响等级判定，也是后续失效分析的关键线索。

常见失效模式1：沿涂层/底材界面的完全剥落

这种失效表现为涂层从底材表面整体剥离，网格区域几乎全部露出底材，对应ISO 2409的5级或ASTM D3359的4级。最主要的成因是底材预处理不充分——底材表面的油脂、氧化层、灰尘等污染物会破坏涂层与底材的化学键合。例如，钢材表面未喷砂处理，残留的铁锈会形成“隔离层”，导致底漆无法与钢材表面的铁原子结合；塑料底材未电晕处理，表面能低（＜38mN/m），涂层无法润湿底材，自然无法附着。

另一个原因是底漆选择错误。例如，镀锌钢板表面为锌层，若使用醇酸底漆，醇酸树脂无法与锌发生化学反应（锌的化学活性高于铁），导致底漆与锌层的结合力极弱。施工时底漆未完全固化也会引发此类失效：若底漆中的溶剂未完全挥发，涂覆面漆后，溶剂会在底漆与底材之间形成“汽泡”，破坏界面结合力。

此类失效的解决思路很明确：加强底材预处理（喷砂、磷化、电晕等）、选择与底材兼容的底漆、确保底漆充分固化（按工艺要求控制温度与时间）。

常见失效模式2：涂层间的层间剥离

层间剥离表现为面漆从底漆表面剥落，或中间涂层与底漆/面漆剥离，网格区域露出下层涂层（而非底材），对应ISO 2409的3-4级或ASTM D3359的3级。主要成因是涂层间的兼容性差——不同涂层的树脂体系极性不匹配，无法形成化学键合。例如，环氧底漆（极性强）上面涂聚氨酯面漆（极性中等），若环氧底漆固化过度（表面形成“硬膜”），聚氨酯面漆无法渗透到环氧底漆的微孔中，导致层间结合力弱。

施工污染也是常见原因：底漆固化后，表面若残留灰尘、水汽或油脂，面漆涂覆后会在两层之间形成“隔离层”。例如，汽车涂装线中，底漆打磨后未彻底清洁，表面的打磨粉尘会导致面漆与底漆剥离。此外，面漆施工时的湿膜厚度过大（＞100μm），会因溶剂挥发缓慢产生内应力，破坏层间结合。

解决层间剥离的关键是：选择兼容的涂层体系（如环氧底漆配环氧面漆，或聚氨酯底漆配聚氨酯面漆）、确保涂层表面清洁（施工前用溶剂擦拭或吹尘）、控制面漆的湿膜厚度（按工艺要求调整）。

常见失效模式3：划痕边缘的局部剥落

这种失效表现为仅划痕边缘有少量涂层脱落，网格内部无剥落，对应ISO 2409的1-2级或ASTM D3359的1-2级。成因多与操作不规范或涂层厚度不均有关。例如，划格时刃口不够锋利，无法完全穿透涂层，导致剥离时仅边缘的薄弱涂层脱落；胶带粘贴时未完全贴合，剥离时仅边缘受力；涂层厚度不均（如局部厚度＜30μm），薄涂层的附着力本身较弱，易在划痕边缘剥落。

另一个原因是涂层的“柔韧性”不足：若涂层过硬（如环氧树脂涂层固化过度），受到划格的机械力时，边缘易脆裂脱落。例如，家电外壳的粉末涂层，若烘烤温度过高（＞200℃），涂层会变脆，划格时边缘易产生碎屑。

解决此类失效的方法：确保划格器刃口锋利（定期更换或打磨）、严格按操作规范粘贴与剥离胶带、控制涂层厚度均匀（调整喷涂参数，如喷枪压力、距离）、优化涂层配方（增加增塑剂或弹性树脂，提高柔韧性）。

常见失效模式4：涂层内的内聚失效

内聚失效表现为涂层本身内部断裂，剥落的是涂层碎片（而非整层剥离），网格区域可见涂层的“分层”或“碎裂”，对应ISO 2409的2-3级或ASTM D3359的2-3级。主要成因是涂层配方或固化工艺问题：若涂层中树脂含量过低（＜40%），填料过多，涂层的内聚力会下降；若固化温度不够（如丙烯酸涂层未达到120℃）或时间过短，树脂无法完全交联，涂层内部结构松散。

涂层老化也会引发内聚失效：长期暴露在紫外线或潮湿环境中，涂层中的树脂会发生降解（如聚酯涂层的水解），内聚力下降，划格时易碎裂。例如，户外建筑涂料使用3年后，涂层变脆，划格时会产生大量碎片。

解决内聚失效的关键是：优化涂层配方（提高树脂含量，选择耐老化的树脂）、严格控制固化工艺（按供应商要求调整温度与时间）、选择适用于户外环境的涂层（如丙烯酸聚氨酯涂料）。

失效模式与等级的对应关系：从现象到本质的关联

不同的失效模式对应不同的等级，通过等级可快速反推问题根源：若等级为5级，大概率是底材预处理或底漆选择问题（界面完全剥落）；若等级为3-4级，可能是层间兼容或施工污染问题（层间剥离）；若等级为1-2级，多为操作不规范或涂层厚度不均（局部剥落）；若等级为2-3级且剥落为碎片，需检查涂层配方或固化工艺（内聚失效）。

例如，某汽车零部件的涂层划格测试结果为ISO 2409的4级，观察发现是面漆从底漆上剥落，可判定为层间剥离，需检查底漆与面漆的兼容性（如是否为同一体系）或底漆表面是否清洁；若结果为5级且露出底材，需检查底材是否经过磷化处理或底漆是否完全固化。

这种“现象-等级-失效模式-成因”的逻辑链，是涂层质量控制的核心工具——通过测试结果快速定位问题，减少反复试验的成本。

避免测试误差的关键：操作一致性与环境控制

划格测试的结果易受操作与环境影响，需通过“一致性控制”减少误差。首先是操作工具的一致性：划格器的刃口间距需定期校准（用卡尺测量），胶带需使用同一品牌、同一型号（如3M 600胶带），避免因胶带粘性不同导致结果差异。

其次是操作流程的一致性：划格的压力需均匀（避免用力过猛或过轻），胶带的粘贴时间需严格控制（1-2分钟），剥离的速度与角度需统一（垂直快速剥离）。例如，若不同测试人员的剥离速度不同，速度慢的人会导致更多涂层剥落，结果偏严。

最后是环境控制：测试需在常温（23±2℃）、干燥（湿度≤60%）的环境中进行。若环境湿度太高，涂层会吸收水汽，导致附着力下降；若温度过低，涂层会变脆，易产生内聚失效。例如，在南方雨季测试，若未控制湿度，结果可能比实际偏高（等级更差）。