涂料工業與科學技術作為國民經濟支柱材料科學的重要分支之一，受到各國特別是發達國家的高度重視，發展日新月異。與之配合的材料試驗機械與儀器也在不同的研究與應用層面上得到了不斷改進與完善，從而保證了整個涂料工業水平達到一定的國家與國際標準。

    我國改革開放以來，鋁型材涂料行業的落后水平已經得到很大改觀，特別是國內和國際市場對工業制成品、永久性建筑、地下工程的防腐蝕與裝飾性要求日益嚴格，涂裝作為重要的最后一道工藝，已徹底改變了過去把涂裝看成“掩蓋缺陷的工作”的狀況。在整個涂裝質量保證體系中，涂料檢測儀器充當著一個眼睛與尺度的重要角色。就儀器本身而言，也同時面臨著一個增長的市場需求與激烈的市場競爭局面。

    我們通過參觀德、英、意、比利時、美等國的一些涂料儀器制造公司，結合近幾年推行國際標準的工作，通過簡單地介紹一下這方面的現狀，給國內涂料用戶有一個總體印象。

    鋁型材涂料檢測儀器涉及從產品性能檢驗、施工性能檢驗，物理機械性能與特種保護性能檢驗的諸多方面，再加上對涂料基礎科研的分子化學分析試驗儀器，是一個包括物理檢驗、化學分析、光學、機械、特種計量、生理心理、人工環境摸擬的廣泛領域。既有簡單的檢測儀器也有屬于材料試驗高技術領域的儀器，品種復雜，涉及相關標準也很多，進行分類是比較困難的。但大體上講涂料的基本功能表現，一是提供對被涂物件的保護功能，二是提供對被涂產品的裝飾功能，三是提供各種特殊的輔助功能。如就前兩種基本功能而言，是否可以這樣分類，以便于敘述。

    一類為主要檢測涂料保護功能的物理化學特性的儀器。

    二類為主要檢測涂料裝飾功能的表面視覺感受特征的儀器。

    三類可定為配合以上兩類測試所必具條件與驗證類的儀器，包括計量器具。

    第一類儀器又可分為：以測試普通易直接表現出來的物理特性為主的儀器，俗稱為”物性儀器”和；以進一步揭示涂料成膜成因，包括防腐蝕機理的內部化學物理特性為主的俗稱的“化性儀器”。“物性儀器”如粘度、細度、硬度、柔韌性、附著力、遮蓋力、涂刷性，干燥時間，耐磨耗、耐洗刷等；“化性儀器”如紅外色譜儀、氣相色譜、質譜儀、電子顯微鏡、分子量測定儀、表面張力儀、粒度分布儀、熱分析儀等大型儀器和電化學交流阻抗儀、PH計、電導率儀、滴定儀常用儀器等。

    第二類儀器主要有涉及生理心理感覺的光澤、霧影光澤、顏色(包括色差儀和分光光度儀)桔皮、鮮映性等光學儀器。

    第三類儀器主要是為了配合以上兩類儀器完成測試及配合正確進行涂裝施工的計量和環境條件儀器，裝置和目視對照標準。如電子天平，干膜測厚儀、制膜器、庫侖計、溫度計、溫度跟蹤記錄儀、濕度計或露點溫度計、生銹與除銹標準、粗糙度標準、 涂層針孔檢測、 烘箱、高溫高濕試驗箱、鹽霧試驗箱，耐侯老化試驗箱(陽光、紫外)等。

如果從儀器研制生產的角度出發， 則又可分為應用廣泛的通用測試儀器與為涂料生產和施工使用的專用測試儀器。

通用儀器針對某項或數項比較有代表性的物理化學特性，進行檢測，并有致力于該領域的專門工廠研究發展。因具有較廣泛的應用領域和市場，其技術水平發展較快，往往處于科學技術的前沿，如第一類中的化性儀器，第二類的一部和第三類的大部儀器。

    專用測試儀器則局限在涂料的研制生產、施工部門中應用，它們的特點是與涂料有關標準緊密配套，并隨方法標準的完善、修訂而改進，它們的生產較容易，但市場狹小，往往是很少幾個不大的專業工廠生產，并通過各國專業代理銷售機構進入特定市場，這些工廠對儀器的研究發展往往又反過來推進標準的修訂、發展。

    近年來，順應以較優質的合成樹脂涂料替代油性低檔涂料的世界潮流，我國涂料工業發展的品種檔次顯著提高，同時也推進了涂料檢測儀器的發展。許多涂料生產廠和涂料用戶需要更新儀器，以使自己的檢測方法符合國際標準。骨干企業更要購置高技術的理化儀器使自己的研究水平盡快趕上世界水平。

限于篇幅，這里將主要介紹涂料應用部門常用的，檢測涂料保護和裝飾功能的基本的專用儀器情況，并涉及部分常用通用儀器。

常用物理性能檢測儀器

該類儀器以機械加工制造為主，國外這類專用儀器生產廠生產工人不多，都使用高精度的數控加工中心生產，以適應產品品種多，產量少，尺寸復雜精度高的情況。一些部件的鋼材則向鋼鐵公司專門訂購，產品質量高。在符合國際標準的基礎上做不斷地改進，使儀器愈趨精巧、耐用、更具特色，是這些小廠賴以生存發展的基礎。其中一些產品有向中國轉移生產的傾向。

一．粘度測試

1.粘度流杯：

是一般涂料廠生產的主要測量手段。用于測量涂料的條件粘度。儀器商則提供符合各國及國際標準的各式流杯，浸杯，精密加工的不銹鋼嘴和陽極化處理的光滑杯體，確保流杯尺寸精確、測量準確。

2.流平/流掛傾向儀：

用等間隔的不同厚度的濕涂層，水平和垂直放置以簡單地比較涂料流平性(希望盡可能流平)與流掛性(希望盡可能不流掛)以此評價涂料的涂刷性能。流平有5對槽，從0.1mm到1.0mm漆膜厚度，看試板水平放置時漆膜流平并攏情況。流掛儀有10條槽，制膜厚度從75μm到300μm，看試板垂直放置時漆膜流掛并攏的情況。

3.通用粘度計：

為更好分析涂料特別是樹脂的牛頓粘度、非牛頓粘度，能變性等，以改善涂料的涂刷等施工性能。布氏旋轉粘度計、哈克粘度計、錐板粘度計采用測量流體在一定剪切應力下流動時的內摩擦力，單位是動力粘度厘泊（cP或mPa.S），它們普通采用微電腦控制，有極寬的自動恒速范圍和很高的測力矩精度及靈敏度，可以直接給出各相關的數據，使用十分方便。測量范圍從0.1mPa.S到300,000,000mpa.S，轉速0.3到100R.P.M。

目前國內生產的粘度計近兩年采用步進電機直接驅動轉子技術，解決了速度控制精度問題，如轉子加工精度能達到國外的精度水平，國產高精度通用粘度計應該能趕上進口儀器的水平。

二．細度測試

細度影響涂料的光澤，抗腐蝕性等。細度刮板可判斷產品是否合格，還可以比較設備工藝和設備能力的不同。由于現在高檔涂料對細度的要求提高。國外供應商提供0～15μm，0-25μm的細度刮板，國內是0-50μm，0-100μm為主，也有了0～25μm產品。

三. 遮蓋力測試

國際通行用遮蓋測試卡紙，用于溶劑型體系的卡紙涂有具良好表面特性的特制塑料膜，水性涂料則用具滲透性的卡紙以表現高附著力特性。這樣即便于使用，又可以存檔管理。可用于如遮光性，滲透性，流平，流掛傾向，遮蓋力測試等，電腦配色要求卡紙絕對不含熒光劑，否則熒光劑會造成配方數據計算錯誤，還需每批卡紙保持在顏色及光澤方面的一致。近年國內組織生產了這類卡紙，以改變遮蓋力測試無案可查的情況，但還處于模仿階段，需進一步研究解決品質問題。

四．硬度測試

1．鋁筆硬度計：

屬劃傷測試法。硬度從9H到2H、H、F、HB、B、2B、到6B共17支鉛筆。國內中華鉛筆采用三菱鉛筆標準制造，已能按國際標準全套提供。但外資企業仍喜歡使用三菱鉛筆。另一種Duo-o-Test的硬度計采用球狀碳化鎢劃針，由彈簧提供從0-20N的壓力，不斷調整壓力直至漆膜上出現一條劃痕后，從壓力值得到硬度值。

2．壓痕硬度計：

對于一些涂料，如果在壓力下漆膜表現為塑性變形，而不是彈性變形，選擇布氏(Buchholz)壓痕硬度計測壓痕長度是一個可靠的方法。

3．擺桿硬度計：

對于硬度高的涂料，如汽車漆，則用阻尼法測試硬度。擺桿硬度計測試漆膜表面變形對壓在膜上桿園球支點的阻尼影響。它通過對規定的擺動角度計秒來表示硬度。按擺的形狀不同分為koning擺和peroz擺。國內K擺使用較多，另外斯華特(Sward)硬度計也屬此類。

五．柔韌性測試

與硬度相對，涂料的另一物理特性-柔韌性也是重要指標，一般用彎曲儀測試漆膜在不同曲率半徑彎曲應力下的延伸及附著力，用沖擊儀測試在快速變形中的抵抗力，用杯突儀來確定涂料在蠕變可調速的伸長變形中的可變性或可伸長程度，并獲得涂層在什么地方斷裂的資料。這幾種指標是否檢測是隨應用的不同而有側重。

六，附著力測試

1.十字法劃格器：

采用十字劃格測試法，簡單方便，新的國家標準早已采用。劃格器有多刀口的園周式和單面多刀口的片式，前者使用壽命極長．進口產品都采用比利時特殊鍛造合金鋼制造、精密磨削而成。國內產品主要沒有采用這種優質鋼材，改進也有困難，只有價格優勢。

2.拉開測試器：

拉開法可直接獲得將涂層拉脫表面的力(牛頓)的大小。有兩種手動產品，一種液壓產品，后者為電動液壓杯突儀的輔助設備。手動的新產品作用面積減小許多，是從粘在涂層表面鋁座的中心向外頂，而且與操作的部分用金屬軟管連結，可改變方向施力，更便于使用。

七．耐磨性測試

耐磨類儀器通過模擬各種工狀預知涂裝表面的抗磨損能力，種類很多。涂料行業多用泰伯爾圓盤磨耗儀，重現性最好，但需專門制作圓盤狀試板。鋁建筑型材加工行業選落砂試驗法模擬風沙對建材的磨損，電子數碼產品制造行業對產品多采用RCA紙帶摩擦法、橡皮（或用各種泰伯爾標準磨頭、細鋼絲絨、酒精、人工汗水）往復摩擦法、振動拋光機模擬法等模擬手持電子產品的抗磨損性能。

表面視覺觀感測試

這類儀器基本都是結合人的視覺生理及心理特點，用光學儀器客觀評價入們對表面的視覺感受。隨著高級轎車，高檔家俱等對油漆的要求不斷提高，廠商不斷投入巨資研究新的涂料、助劑以爭取市埸，同時能定量評價各種表觀特性的儀器也得到了新的需求和發展。新產品不斷推出。下面就近幾年發展的這類儀器做一簡介：

一. 光澤測量

光澤計測量表面直接反射光的特性指標。設在柏林的BAM組織負責國際標準的制定、完善和修改，他們同時提供各國光澤計量單位基準。當中光澤涂料樣板表面反射值在10-70個光澤單位（60度角度時）應使用60度入射角測量，超過70 GU時須改用20度入射角測量，小于10GU時須用85度入射角測量。為更好地區別，樣品應取至少三次讀數的平均值，并同時注明使用的測量角度。鑒于85度的測量面積大約為7x42毫米的長條，儀器的線性基本上依賴非常準確的光路角度保證，所以儀器需要精密的數控機床加工或用很精密的模具制作。對于曲面部件的光澤測量，需一種測量光斑直徑僅3毫米的小孔光澤計來完成。

二．表面結構測量

高檔轎車油漆表面是否清晰照人，是客戶最關注的賣點。涂料的流平特性及聚合應力造成的桔皮會反射一個歪斜的影像，但人眼卻不足以分辨表面結構起伏的高度。桔皮儀利用激光束掃描表面來模似人眼的視覺反映，依據人在不同距離觀察桔皮的能力和感受不同，儀器對激光反射波通過數字濾波的方法模擬了人眼在10～30厘米(用桔皮波長0．3～1毫米的短波表示)與3米距離處(用桔皮波長3～10毫米的長波表示)分辨桔皮形態的能力。

鮮映性（DOI）的標準術語是：以物體在表面上反射而產生的影像的以銳度為特征的光澤的一部分。通俗地講，就是表面照出的影像是否清晰透亮如剛水洗一般。采用CCD照相技術分辨出影像邊緣影響銳度的信息，計算該信息與影像主體信息的關系得出鮮映性指標，鮮映性好壞區別出了涂裝質量是否高檔的差異。

桔皮分析數據的實際意義在于能定量地表示不同施工參數的影響，并據此調整涂裝工藝。

一個實例是通過對18塊不同粗糙度底板(Ra=0．8um與Ra=1．5um)涂以三種不同體系的油漆，并分別用垂直和水平位置烘烤。分析測試結果表明了底材的粗糙度明顯影響短波值的大小，其次是涂不涂清漆及清漆的厚度。而油漆系的流變和施工的位置(通過烘烤位置體現)則主要影響長波值的大小。桔皮的大小還可用數學方法由儀器自動轉化到用現已有的目測法張力值(tensionvalue)及評估值(Rating Value)表達顯示，表明了儀器與其他工業標準的關連性極好，重現性<3％。以上儀器是一些將人的心理生理感覺量化的典型例子，表現了測試的客觀性與擬人化傾向。

現在，桔皮儀已廣泛應用在各汽車制造廠。

三．顏色測量

近年來由于微電子技術的高速發展，測色儀獲得了很大的改進，其中分光光度計的結構已相當精密，體積大大縮小，售價也由幾年前的4-5萬美元降到了1萬美元左右。傳統的分光光度計由于采用光纖連接的封閉式光學系統組成的精密分光組件；和雙光束光路設計等技術，已使儀器發生了根本的變化。現在便攜式的分光測色儀可以進人更多的工作環境。使用濾色片的色差計，則改進為用16種濾色片分解光線，經過電腦芯片處理，就可以模擬多種光源照明的色差測量，也可轉化用不同的顏色表達體系描述。一些簡便結構的色差儀則設計成“筆狀”結構，體積更小了。

采用16種不同顏色發光二極管分時照明，高速分時采樣的新型分光測色儀，棄用了易受溫度和振動影響的光柵組件，不用雙光束技術也使儀器的長期穩定性和溫度穩定性得到極大提高，重復性一下達到傳統儀器0.01△E的最高水平，光源壽命提高了不止十幾倍，使用戶達到更大的實惠。

色差儀分為d/8（積分球漫射照明/8?位置觀察）和45/0(45?園周照明／0?觀察)兩種光路結構型式。儀器的選用對測量結果和供需之間驗收標準的商定影響極大。

配色需要d/8光路、SCI（含光澤）方式，這種儀器設置在SCI方式時光澤改變不大會引起色彩數值的變化。因排除了打樣板時光澤變動的干擾，色漿配方的配比調整起來就很方便。另外在光老化試驗中，樣品表面降解會造成光澤下降很多，使用d/8照明方式測量的色差值是客觀的顏色褪色的程度，不受光澤變化干擾。降解程度則用光澤計測量。區分出了顏色變化究竟是顏料變化還是光澤變化引起，故適于研發部門使用。

45/0光路結構的色差儀測試的結果與人眼評估的一致性最好(相當目視比色評估)，用于涂料噴涂完成后的產品色差檢驗，故適于品管部門使用。

目前的情況普遍是涂料廠將用d/8（SCI）儀器測試的結果傳遞給噴涂廠，噴涂廠只有選購了同樣d/8光路儀器，結果才與涂料制造廠有可比性，但該種儀器測試產品的數據不能分辨光澤變化對目視的影響（如同一塊樣板，將一半用細砂紙打磨一下，目視兩邊一定不同，儀器測試△E卻不大），即△E很小，但目視感覺色差大。造成噴涂廠的用戶也使用d/8光路儀器，并將驗收標準△E定的越來越小，卻沒有抓住要點。如果噴涂廠選購了45/0方式儀器，測試結果又大于接受產品用戶定的驗收標準△E，因此產生了爭議。

因消費者是帶著眼睛看產品的，所以45/0方式儀器的測試結果與消費者的感覺接近，適合作為品管用的驗收儀器。需要說明的是：對高光澤產品，d/8光路SCE（排除光澤）方式的測量結果與45/0方式是很接近的，也適合作為驗收儀器。近年美國Dell公司要求全球電腦制造商改用45/0光路儀器檢驗出廠電腦，結合目視定出可接受的色差容差范圍共同遵守，正是基于對這個問題的認識。

其他常用的基礎測量儀器與試驗設備

一．涂層厚度測量（膜厚儀）

沒有一種表面檢測領域里的儀器象涂層測厚儀用得廣泛，因為它是多數涂層物理性能測試的基礎。而且涂層厚度密切關系施工質量和生產成本，所以厚度既是涂裝施工工藝條件的指標，又是施工驗收的指標。測厚儀是專門發展的通用型儀器，發展快，競爭激烈。

涂覆層的測量方法因覆/基層組成很復雜，所以大致有近10多種測量原理構成了龐大的膜厚儀家族。

基于磁吸力原理的自動型測厚儀因簡單，實用，價廉沒有人為誤差受到鐵基體上覆層測量者的歡迎。

由微電腦控制的磁感應和電渦流原理測厚儀則應用更廣，發展最快，主要改進有：

1．測頭將兩種原理合為一體，自動識別轉換，完成對鐵基或非鐵基上的涂層鍍層測厚。

創新采用桿狀超硬金屬(碳化鎢)柱作測量支撐，比較目前大多數探頭依賴硬金屬如鉻鍍層作支撐，提供了幾乎永不磨損的可修復探頭。減輕了用戶負擔。

2．增加的新統計功能緊緊配合用戶提高管理水平的要求。

比如增加了樣本變異系數統計值，來描述涂層不均勻性的相對值：Kvar=s／X xl00％ ，s為標準偏差，X為平均中值。工序能力指數：CP=(max-min)／6s，該指數能說明最大厚度差與標準偏差(平均偏差)的關系。給出進一步控制涂裝穩定性的工藝指標。還有單測的工序能力指數能說明最大的離散點發生在平均偏差值的哪一側，以便分析調整工藝。

3．測量速度在連續測量時可達420次/分鐘，可進一步滿足用戶大面積快速獲取讀數的要求。

二．制膜

為提高制膜工效，除了各種形式的制膜器，還要用到涂膜機，以克服人工制膜厚度不均的困難。涂膜機有真空吸盤將卡紙牢牢地吸在平臺上，無級調速的穩速推桿保證制膜時的剪切力不變，重力不變，所以膜很均勻。

三．烘道溫度跟蹤記錄

溫度對固化烤漆十分重要。烘道溫度記錄儀跟被烘產品一同進入烘道，自動對多個表面采樣點溫度實時記錄。該數據經過電腦軟件處理，提供了如何改進烘烤過程，調整烘烤工藝及生產線速度的重要信息。被烘工件不用涂裝即可反復進入烘道，實物測試，直到各表面點溫度曲線調整到滿意為止。用軟件自動計算的涂料固化指數來控制涂裝，可在方便調整工藝，在任務緊時提高溫度，提高生產線速度。任務輕時降低生產線速度，降低溫度可減少能耗。節約生產成本。

四．戶外涂裝施工用儀器和標準

大型鋼結構涂裝是百年大計。鋼結構生銹與除銹清理標準，噴丸噴砂粗糙度標準是目視評價的客觀依據，國內以前應用很少。施工環境溫度，環境濕度，露點溫度計算，鋼結構表面溫度等數據對涂裝前處理與整個涂裝施工的成敗關系很大。針孔檢測是涂后檢驗的工序。涂裝工程對外投標中，外方一律要求按國際標準投標，國內的了解程度與備有的儀器與國際標準還有距離。

五．鹽霧試驗

中性鹽霧試驗是評定與海洋氣氛有密切關系的材料的相關性質的最有效方法，醋酸—鹽霧試驗（ASS）特別適用于裝飾性鍍鉻。醋酸／銅加速—鹽霧試驗（CASS）適用于苛刻使用條件下裝飾性鍍銅/鎳/鉻或鎳/鉻鍍層和陽極氧化的鋁制品的快速檢驗。國外的產品普遍增加了Prohesion試驗程序，即循環干燥+鹽霧試驗。經驗證試驗結果更接近真實自然條件試驗結果。如果再加上接近100％RH的高濕循環程序，稱作CCT的循環鹽霧試驗箱將是傳統箱的換代產品，可以滿足如汽車用高防腐材料試驗的要求。日本鋼鐵業采用CTC循環腐蝕裝備(CCT+凍冷過程)提供汽車專業鋼板耐腐蝕數據。國內武鋼技術中心已安裝一套，已能與國際接軌。

六．人工氣候老化試驗

與自然氣候老化相比，人工氣候老化僅涉及了幾個有限的關鍵因素(太陽光、濕氣、熱)，這些因素易于控制及強化從而起到加速老化試驗的作用，并通過對試驗期間及試驗結束后的樣板的觀察來評定其耐候性。曾用炭棒模擬日光的老化試驗設備運行費用很高，在工業領域已基本淘汰。后來發展了用氙燈做光源，經過濾光片過濾后，產生于與太陽光譜很接近的人造太陽光光譜，當設置340nm處光譜的照度為0.68W/m2時，相當夏季正午在赤道處太陽光的照度。鑒于日光破壞涂層有機物的能量主要是紫外線，采用紫外冷光源的老化箱如QUV快速老化箱使用的更廣泛，這種QUV箱將運行費用降低了幾十倍，不過因缺乏可見光部分，QUV不適應考驗樣板的顏色耐光照測試。

本文試圖提出對品種異常繁多的鋁型材涂料檢測儀器的分類意見，通過簡介，讓有關人士員提綱挈領地了解這一領域國內外涂料用戶常用檢測儀器的現狀。

      本人因對該領域實踐研究的時間和水平都有限，錯誤之處敬請批評和指正。

本文曾承國家涂料質量監督檢驗中心主任虞亨高工審閱，在此表示由衷地感謝。