Máy kiểm tra độ bám dính lớp phủ là thiết bị thiết yếu đánh giá chất lượng sơn, vecni và các hệ phủ bảo vệ. Lớp phủ cần liên kết đủ tốt với bề mặt nền hoặc với lớp phủ bên dưới để hạn chế bong tróc trong quá trình sử dụng. Tùy vật liệu nền, cấu trúc hệ sơn, điều kiện thử và mục tiêu đánh giá, người vận hành có thể chọn phép thử bằng dao, băng keo, kéo bật hoặc cào xước.
Kết quả không chỉ nằm ở mức lực hay mức phân loại. Sau phép thử, cần quan sát và ghi nhận dạng phá hủy. Phá hủy bám dính xảy ra tại ranh giới giữa lớp phủ và nền; phá hủy nội kết xảy ra trong màng phủ hoặc vật liệu nền; trong khi lỗi keo thể hiện sự tách rời nhìn thấy được trong lớp keo. Việc mô tả bề mặt phá hủy giúp diễn giải kết quả đầy đủ hơn.
Vì sao cần Máy kiểm tra độ bám dính lớp phủ ?
Độ bám dính ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng duy trì lớp bảo vệ trên chi tiết. Khi liên kết không phù hợp, lớp phủ có thể nứt, phồng rộp hoặc bong khỏi bề mặt. Kiểm tra giúp phát hiện sớm dấu hiệu này và tạo cơ sở để đánh giá quy trình phủ, bề mặt nền hay hệ sơn nhiều lớp.
Không phải mọi phương pháp đều tạo ra kết quả có thể so sánh trực tiếp. Mỗi phép thử tạo trạng thái ứng suất khác nhau, có phạm vi mẫu thử riêng và phụ thuộc vào dụng cụ sử dụng. Vì vậy, nên xác định trước yêu cầu kỹ thuật, loại bề mặt và tiêu chuẩn áp dụng trước khi lựa chọn phương pháp.
Thử bằng dao: đánh giá nhanh tại vị trí kiểm tra
Thử bằng dao là phương pháp đơn giản để xem xét mức độ bám dính tổng quát của lớp phủ với nền hoặc giữa các lớp trong hệ nhiều lớp. Người kiểm tra tạo vết cắt hình chữ X xuyên qua lớp phủ đến nền, sau đó dùng mũi dao thử nâng lớp phủ ở giao điểm của hai vết cắt.
Đánh giá dựa trên mức độ khó khi tách lớp phủ và kích thước vùng vật liệu bị lấy đi. Đây là phép thử mang tính chủ quan, phụ thuộc nhiều vào kỹ năng và kinh nghiệm của người kiểm tra. Một màng phủ có độ bền nội kết cao có thể cho biểu hiện khác với màng giòn khi bị tác động bằng mũi dao. Do đó, không nên mặc định kết quả thử bằng dao tương đương với thử kéo bật hay thử băng keo.
ASTM D6677 là phương pháp tiêu chuẩn được nêu cho việc đánh giá độ bám dính bằng dao.
Thử băng keo: chữ X và rạch ô
Trên nền kim loại, thử băng keo là hình thức đánh giá có cấu trúc hơn so với thử bằng dao. Băng keo nhạy áp được dán lên khu vực có vết cắt của lớp phủ, sau đó được bóc nhanh để quan sát lượng lớp phủ bị tách ra. ASTM D3359 được nêu là phương pháp tiêu chuẩn cho các phép thử phân loại độ bám dính bằng băng keo.
Thử băng keo chữ X
Phép thử cắt X thường phù hợp cho công việc tại hiện trường. Dùng lưỡi dao sắc hoặc dụng cụ cắt thích hợp để tạo hình chữ X xuyên đến bề mặt nền; thước thẳng bằng thép hoặc kim loại cứng hỗ trợ tạo vết cắt thẳng. Băng keo được đặt tại tâm giao điểm rồi bóc nhanh. Khu vực cắt X được quan sát để phân loại mức độ lớp phủ tách khỏi nền hoặc lớp bên dưới.
Thử băng keo rạch ô
Thử băng keo rạch ô chủ yếu được sử dụng trong phòng thí nghiệm cho lớp phủ có chiều dày dưới 5 mil, tương đương 125 micromet. Thay vì một chữ X, bề mặt được rạch thành mạng ô vuông với các đường song song, cách đều nhau. Dụng cụ cắt rạch ô có nhiều lưỡi cài đặt sẵn hoặc dẫn hướng cắt hỗ trợ tạo các vết rạch đúng khoảng cách. Sau khi dán và bóc băng keo, vùng lưới được kiểm tra và phân loại.
Thử kéo bật pull-off: đánh giá định lượng lực tách
Trong thử kéo bật, một đầu kéo, thường gọi là dolly hoặc stub, được gắn lên bề mặt lớp phủ bằng keo. Thiết bị kiểm tra độ bám dính dạng kéo bật sẽ tăng tải đến khi dolly bị kéo tách hoặc đạt mức tải ghi nhận. Giá trị lực thu được được biểu thị dưới dạng ứng suất kéo, chẳng hạn psi hoặc MPa.
Điểm phá hủy sẽ xuất hiện tại mặt phẳng yếu nhất trong tổ hợp gồm dolly, lớp keo, hệ lớp phủ và vật liệu nền. Vì thế, quan sát bề mặt sau thử là bước cần thiết để xác định bản chất hư hỏng, thay vì chỉ dựa vào con số lực đo.
Phép thử này ưu tiên ứng suất kéo, khác với ứng suất cắt có thể xuất hiện trong thử dao hoặc cào. Kết quả cũng có thể thay đổi theo thiết bị, độ cứng của nền và điều kiện thử; do đó cần thận trọng khi đối chiếu các phép đo từ thiết bị hoặc nền khác nhau. Độ lặp lại tốt hơn khi lực kéo tác dụng vuông góc với bề mặt.
Kích thước dolly có thể được chọn theo nhu cầu đo. Nguồn dữ liệu nêu ví dụ dolly 20 mm phù hợp với các bề mặt kim loại, nhựa và gỗ có mức liên kết điển hình; dolly 50 mm phù hợp hơn với lớp phủ liên kết thấp trên nền xây dựng như bê tông. Giảm đường kính dolly từ 20 mm xuống 10 mm có thể tăng dải kéo bật của thiết bị lên 4 lần.
PosiTest AT là thiết bị kiểm tra độ bám dính lớp phủ dạng pull-off, gồm phiên bản thủ công PosiTest AT-M và tự động PosiTest AT-A. Dòng thiết bị này được nêu là dùng để đo độ bám dính lớp phủ trên kim loại, gỗ, bê tông và các nền cứng khác.
ASTM D4541 và ISO 4624 là các phương pháp được nêu cho phép thử độ bền kéo bật của lớp phủ bằng thiết bị di động.
Thử cào xước trên tấm mẫu phẳng
Thử cào xước thường thực hiện trong phòng thí nghiệm và giới hạn ở các tấm mẫu phẳng, nhẵn. Tấm đã phủ được đẩy dưới một đầu stylus hoặc vòng có đầu bo tròn; tải trọng được tăng dần đến khi lớp phủ bị loại bỏ khỏi nền. Thiết bị sử dụng là máy thử độ bám dính cào kiểu dầm cân bằng.
Phương pháp này hữu ích khi cần quan sát phản ứng của màng phủ trước tác động cào có tải. ASTM D2197 được nêu là phương pháp tiêu chuẩn cho đánh giá độ bám dính của lớp phủ hữu cơ bằng cào xước.
Một số phương pháp đánh giá liên quan
Ngoài các phép thử trên, độ bám dính còn có thể được xem xét qua thử kéo với máy kéo, thử uốn, thử biến dạng tạo hình, độ cứng bút chì, va đập hoặc uốn trục. Trong các thử nghiệm này, hiện tượng sứt mẻ hay bong lớp phủ cần được ghi nhận.
Ví dụ, ASTM D4145 đề cập thử uốn để đánh giá độ linh hoạt và bám dính của lớp phủ trên nền kim loại đã sơn trước, trong bối cảnh vật liệu chịu biến dạng khi gia công. ASTM D2370 được nêu cho đánh giá độ giãn dài, độ bền kéo và độ cứng của màng hữu cơ ở dạng màng tự do; ASTM D5179 đề cập đến độ bám dính của lớp phủ hữu cơ trên nền nhựa theo phương pháp gắn stud nhôm và kéo bằng máy kéo.
Lưu ý khi lựa chọn và ghi nhận kết quả
Hãy chọn phương pháp phù hợp với điều kiện kiểm tra: hiện trường hay phòng thí nghiệm, nền kim loại hay vật liệu khác, bề mặt phẳng hay không, và mục tiêu đánh giá định tính hay định lượng. Với hệ nhiều lớp, cần ghi rõ vị trí xảy ra phá hủy để phân biệt lỗi tại nền, giữa các lớp hay trong chính màng phủ.
Việc ghi lại dụng cụ, phương pháp, điều kiện mẫu, kiểu phá hủy và quan sát bề mặt giúp kết quả kiểm tra có ý nghĩa hơn cho kiểm soát chất lượng. Đặc biệt với thử pull-off, không nên so sánh trực tiếp các kết quả thu được từ Máy đo độ bám dính lớp phủ khác nhau hoặc các nền có độ cứng khác nhau nếu chưa kiểm soát đầy đủ điều kiện thử.
