硬度测试方法

1引言

涂膜硬度是涂膜抵抗诸如碰撞、压陷、擦划等机械力作用的能力；是表示涂膜机械强度的重

要性能之一；也是表示涂膜性能优劣的重要指标之一。涂膜硬度与涂料品种及涂膜的固化程

度有关。油性漆及醇酸树脂漆的涂膜硬度较低，其它合成树脂漆的硬度较高。涂膜的固化程度直接影响涂膜的硬度，只有完全固化的涂膜，才具有其特定的最高硬度，在涂膜干燥过程中，涂膜硬度是干燥时间的函数，随着时间的延长，硬度由小到大，直至达到最高值。在采用固化剂固化的涂料中，固化剂的用量影响涂膜硬度，一般情况下提高固化剂的配比，使涂膜硬度增加，但固化剂过量则使涂膜柔韧性、耐冲击性等性能下降。一些自干型涂料，以适当的温度烘干，在一定程度上能提高涂膜硬度。涂膜硬度是涂料、涂装的重要指标，大多数

情况下属于必须检测的项目。

2铅笔硬度测定法

铅笔硬度法是采用已知硬度标号的铅笔刮划涂膜，以能够穿透涂膜到达底材的铅笔硬度来表

示涂膜硬度的测定方法。国家标准GB/T 6739 —1996《涂膜硬度铅笔测定法》规定了手动

法和试验机法2种方法，该标准等效采用日本工业标准JIS K5400-90-8.4 《涂料一般试验

方法----- 铅笔刮划值》。标准规定采用中华牌高级绘图铅笔，其硬度为9H、8H、7H、

6H、5H、4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B 共16 个等级，9H 最

硬，6B最软。测试用铅笔用削笔刀削去木质部分至露出笔芯约 3 mm，不能削伤笔芯，然

后将铅笔芯垂直于400#水砂纸上画圆圈，将铅笔芯磨成平面、边缘锐利为止。试板为马

口铁板或薄钢板，尺寸为50 mm X120mm x(0.2 〜0.3) mm 或70 mm X150 mm x

(0.45〜0.80 ) mm，按规定方法制备涂膜。

2.1 手动法采用手动法测试时，握住已削好的铅笔，使其与涂层成45 °，以铅笔芯不折断为度，按约1 cm/s 的速度在涂层上向前推压刮划约1 cm 。每刮划一道要对笔芯尖端重新研磨，同一硬度铅笔重复刮划5 道。

涂膜刮破情况：在5 道划痕中，如有2 道或2 道以上未刮划到样板的底板或底层涂膜时，则换用前一硬度标号的铅笔试验，直至找出涂膜被刮破2 道或2 道以上的铅笔，这个铅笔硬度标号的后一位标号即为刮破

涂膜的铅笔硬度。

涂膜擦伤情况：在5 道划痕中，如有2 道或2 道以上涂膜未擦伤时，换用前一硬度标号的铅笔进行试验，直至找出涂膜被擦伤2 道或2 道以上的铅笔，这个铅笔硬度标号的后一位标号即为擦伤涂膜的铅笔硬度。擦伤是指涂膜表面有微小刮痕，但由于压力使涂膜凹下去的现象则不作考虑。如果试验处涂膜无伤痕，可用橡皮擦除去碳粉，以对着垂直于刮划方向与试板面成45 °目视检查，能辨认的伤则为擦伤。结

果评定时按刮破与擦伤2 种情况，评定漆膜刮破或擦伤时的铅笔硬度。

2.2 试验机法

在铅笔硬度试验机上固定好试板，铅笔固定在铅笔夹具上。调节平衡锤使铅笔荷重处于平衡状态，固定连杆，加载( 1.00 ±0.05 )kg 重物后使铅笔芯尖端接触涂膜，重物荷重加到铅笔尖端上。摇动手轮，以0.5 mm/s 的速度使试板向铅笔芯反方向水平移动3 mm ，使笔芯刮划涂膜表面。挪动试板至与移动垂直的方向

刮划5 道，每道刮划后重新磨平铅笔芯。漆膜刮破和擦伤情况评定同手动法。GB/T 6739 —1996 版标

准对GB/T 6739 —1986 版标准进行修订时，无论试验机法和手动法的结果评定，均由前版的一种评定

方法：未犁伤涂的铅笔硬度代表所测涂膜的铅笔硬度。这项标准已实施十多年了，但遗憾的是行业仍普遍

采用前版的一种评定方法，即未刮破涂膜时的铅笔代表所测涂膜的铅笔硬度。采用手工方法对不同的操作

者可能会得到不同的结果，故作为仲裁试验应采用试验机法。

膜时的铅笔代表所测涂膜的铅笔硬度，改为新版的 2 种评定方法：涂膜刮破或涂膜擦伤时

3 摆杆硬度测定法

摆杆硬度测定法的工作原理是接触涂膜表面的摆杆以一定周期摆动时，如表面软则摆杆摆幅的衰减快，表面硬则摆幅的衰减慢。GB/T 1730 —1993 《涂膜硬度测定法摆杆阻尼试验》规定了在色漆和清漆涂层上进行摆杆阻尼试验，测定其阻尼时间的标准方法。标准规定了A 和B 2 种方法，A 法采用科尼格

（Konig ）和珀萨兹（Persoz ）2 种摆杆式阻尼试验仪，B 法采用双摆杆式阻尼试验仪。A 法系等效采用国际标准ISO1522 ：1973 《色漆和清漆摆杆阻尼试验》。由于各种摆的结构、质量、尺寸、摆动周期及摆幅不同，外加摆杆与涂层间的相互作用还取决于涂层具有的复杂的弹性和黏弹性，由此各种摆的测定结果之间不可能建立起相互间的换算关系，因而在测定摆杆硬度时，只规定使用一种摆杆仪。由于各种摆的测定结果均反映了涂层阻尼时间对环境的敏感性，因此，试验应在控制温湿度条件、处于无气流影响的情况下进行。而且涂层厚度及底材材质也能对阻尼时间带来影响。

3．1 A 法———科尼格和珀萨兹摆杆阻尼试验通常科尼格摆的阻尼时间接近珀萨兹摆的一半。在摩擦系数低的表面上，珀萨兹摆可能打滑。试板为100 mm x 100 mm x 5 mm 的浮法玻璃或抛光平板玻璃，按规定制备涂层，并将干燥试板放置在（23 ± 2 ）C,相对湿度（50 ± 5 ）%的条件下至少16 h。它们的主要结构均由一横杆与一开口框架相连，横杆下面均嵌入 2 个用作支点的钢球，框架下端成

一个指针式的尖端。科尼格摆总质量为（200.0 ± 0.2）g，摆杆横杆下面2个钢球的直径为

( 5.000 ± 0.005 )mm ，硬度HRC63 ±3 ，珠距( 30.0 ± 0.2 )mm ，可通过移动与

横杆垂直的连接杆上的滑动重锤来调节摆的固有摆动周期。在抛光平板玻璃上，摆杆从6° 摆幅衰减至3。的阻尼时间应为(250 ± 10) s，摆动周期为(1.40 ± 0.02 ) s。珀萨兹摆总质量为 (500.0 ± 0.1 )

g ，摆杆横杆下的2 个不锈钢珠直径为 ( 8.000 ± 0.005 ) mm ，硬度HRC59 ± 1 ，珠距( 50 ±

1 ) mm 。摆静止时，重心应在支轴下( 60.0 ± 0.1 ) mm 处，指针尖端在支轴下( 400.0 ± 0.2) mm 处，在抛光平板玻璃上，摆杆从12°摆幅衰减至4。的阻尼时间应为420 s,摆动周期为(1.000 ±

0.001 ) s。用于支撑试板和摆杆的仪