附着力划格测试前样品表面清洁度对测试结果影响分析

附着力划格测试是涂料、涂层行业评估涂层与基材结合力的经典方法，其结果直接影响产品质量判定与应用可靠性。然而，测试前样品表面清洁度常被当作“次要步骤”忽视，实际中即使涂层制备工艺一致，清洁度差异也可能导致结果出现级数偏差。本文聚焦划格测试前的表面清洁度问题，从污染物类型、影响机制、评估方法到标准要求，系统分析清洁度如何左右测试结果的准确性，为企业规范测试流程、减少误判提供参考。

划格测试的基本原理与结果判定逻辑

划格测试的核心是通过硬质刀具在涂层表面切割出正交的格子（通常为1mm×1mm或2mm×2mm），深度直达基材，再用规定粘性的胶带（如3M 600胶带）贴紧后快速剥离，最后根据涂层脱落的面积与状态评级（ISO 2409分为0-5级，0级为无脱落，5级为完全脱落）。

结果判定的关键在于“涂层与基材的界面结合力”——若涂层能牢固附着在基材表面，剥离时仅格子边缘可能出现轻微破损；若界面存在薄弱环节，涂层会大面积脱落。而表面清洁度正是影响这一界面结合力的关键变量。

举个简单例子：若基材表面有一层薄油脂，涂层固化时无法与基材直接接触，相当于在两者间加了一层“润滑层”，划格剥离时涂层会顺着油脂层整张脱落，即使涂层本身性能良好，结果也会被判为差级。

样品表面常见污染物的类型及来源

样品表面的污染物主要来自四个环节：加工、存储、操作与前处理。首先是油脂类污染物，包括加工过程中使用的润滑油、防锈油，以及工人操作时手上的汗液（含油脂成分）；其次是灰尘与颗粒物，多来自存储环境中的空气浮尘、包装材料的碎屑；第三是氧化层，金属基材（如钢铁、铝合金）在空气中会缓慢氧化，形成疏松的氧化膜；第四是残留化学品，比如前处理中的酸碱溶液、脱脂剂残留，或喷涂前使用的溶剂未完全挥发。

这些污染物的共性是“隔离涂层与基材的直接接触”——即使涂层分子想与基材表面的极性基团结合，污染物也会像“屏障”一样挡住，导致界面结合力下降。

不同污染物对划格测试结果的具体影响机制

油脂类污染物的影响最直接：油脂是非极性物质，会降低基材表面的极性，而大多数涂层（如环氧、聚氨酯）是极性的，根据“相似相溶”原理，极性涂层无法与非极性油脂良好结合。划格时，胶带的粘力会直接拉动涂层，而油脂层的剪切强度极低，涂层会沿着油脂层与基材分离，导致脱落面积扩大，结果评级降低。

灰尘与颗粒物的影响是“物理隔离”：灰尘颗粒直径通常在几微米到几十微米，会嵌入涂层与基材之间，形成无数个微小的“间隙”。划格切割时，刀具会碰到这些颗粒，导致格子边缘不整齐；剥离时，颗粒周围的涂层会因受力不均而脱落，形成“点状或片状”脱落区域，结果评级通常比实际低1-2级。

氧化层的影响更隐蔽：金属氧化层（如铁锈、铝氧化膜）结构疏松，与基材的结合力本身就弱，涂层附着在氧化层上，相当于“建在沙子上的房子”。划格时，刀具会切断氧化层与基材的连接，剥离时氧化层会带着涂层一起脱落，即使涂层与氧化层结合良好，结果也会被判为“涂层脱落”，因为测试关注的是“涂层与基材的结合力”，而非涂层与氧化层的结合力。

残留化学品的影响则是“化学破坏”：比如碱性残留会腐蚀金属基材表面，形成更疏松的腐蚀层；酸性残留会与涂层中的树脂反应，降低涂层的内聚力。这些化学变化会导致界面结合力下降，划格时涂层容易从腐蚀层或反应层脱落，结果偏差更大。

表面清洁度的量化评估方法

判断表面是否清洁，不能仅靠“肉眼看”，需要量化方法。最常用的是接触角测量：清洁的金属表面（如不锈钢）对水的接触角通常小于30°（亲水），若表面有油脂，接触角会超过90°（疏水）；对于塑料基材，清洁表面的接触角通常在40°-60°之间，污染物会使接触角增大。

表面能测试是更精准的方法：通过测量两种不同液体（如水滴和二碘甲烷）在表面的接触角，计算表面能的极性分量与色散分量。清洁表面的表面能通常较高（如金属表面约50-70mN/m），污染物会降低表面能——若表面能低于35mN/m，涂层的润湿效果会明显下降，界面结合力减弱。

荧光检测法适合检测微量油脂：将荧光染料（如苏丹红）溶解在溶剂中，涂在样品表面，用紫外线灯照射，若有油脂残留，会出现明亮的荧光斑点。这种方法能检测到肉眼看不到的微量油脂，适合高要求的产品测试。

此外，还有胶带剥离法：用干净的胶带贴在样品表面，剥离后观察胶带上是否有污染物，这种方法简单但不够量化，适合初步筛查。

常见清洁方式对表面状态的改变及效果差异

溶剂擦拭是最常用的清洁方法，常用溶剂有乙醇、丙酮、异丙醇。乙醇挥发性好，但去除油脂的能力较弱；丙酮去除油脂能力强，但对某些塑料基材（如ABS）有腐蚀风险；异丙醇则介于两者之间，适合大多数基材。需要注意的是，擦拭时要用干净的无尘布，避免二次污染，且擦拭后要等溶剂完全挥发（通常1-2分钟）再测试。

超声清洗适合去除顽固污染物（如细小灰尘、嵌入表面的颗粒），原理是超声波产生的高频振动将污染物从表面剥离。但要控制时间（一般5-10分钟）和温度（常温或30℃以下），避免过长时间超声导致基材表面粗糙度增加，或高温使油脂融化更难去除。

等离子处理是“清洁+活化”的双重方法：等离子体中的高能粒子会轰击表面，去除油脂、氧化层等污染物，同时在表面引入极性基团（如-OH、-COOH），提高表面能。这种方法效果最好，但设备成本高，适合精密零件（如电子元件、医疗设备）的清洁。

机械打磨（如砂纸打磨、喷砂）适合去除氧化层和厚油脂层，但要注意打磨后的表面粗糙度——若粗糙度太大，涂层会嵌入凹坑，划格时可能出现“假高附着力”（涂层卡在凹坑里不易脱落）；若粗糙度太小，又会降低涂层的机械咬合力。因此，打磨后需用溶剂擦拭去除打磨产生的碎屑。

实际案例：清洁度差异导致的测试结果偏差

某汽车零部件厂的涂层测试中，同一批次的铝合金零件，部分样品未清洁直接测试，划格后涂层脱落面积达40%，评级为3级；另一部分样品用异丙醇擦拭后测试，脱落面积仅5%，评级为1级。后续分析发现，未清洁样品表面有加工时残留的防锈油，油脂层导致涂层与基材无法结合。

另一案例是钢铁板材的涂层测试：未处理的样品表面有一层薄铁锈（氧化层），划格后铁锈与涂层一起脱落，评级为4级；经喷砂去除铁锈后，再用超声清洗，测试结果为0级（无脱落）。这说明氧化层的存在会直接导致测试结果严重偏差。

还有一个电子元件的案例：样品表面有手指印（含油脂和盐分），未清洁时测试结果为2级；用丙酮擦拭后，结果提升至0级。后续用接触角测量发现，未清洁表面的水接触角为85°，清洁后降至28°，表面能从32mN/m提升至65mN/m，界面结合力显著提高。

标准规范中对样品表面清洁的明确要求

国际标准ISO 2409:2020《色漆和清漆 划格试验》中明确规定：“测试前，样品表面应无油脂、灰尘、松散的氧化皮、锈层或其他可能影响测试结果的污染物。若表面有污染物，应使用合适的方法去除，如溶剂擦拭、机械打磨或化学处理，且处理后不应损伤涂层或基材。”

美国标准ASTM D3359:2021《测量涂层附着力的试验方法》中也有类似要求：“测试前，用干净的无尘布蘸取异丙醇或其他不影响涂层的溶剂，擦拭样品表面，去除可溶性污染物。对于金属基材，若有氧化层，应通过打磨或酸洗去除。”

这些标准的核心是“确保涂层与基材的直接接触”——只有去除所有可能隔离两者的污染物，测试结果才能真实反映涂层的附着力性能。若忽略清洁步骤，即使遵循标准的划格与剥离流程，结果也会失去参考价值。