涂層硬度與涂料品種及涂層的固化程度有關。油性漆及醇酸樹脂漆的涂層硬度較低,而合成樹脂漆的硬度較高。在一些固化劑固化型的涂料中,涂層硬度還與固化劑的使用量有關,大多數情況下提高固化劑的比例,涂層的硬度增加,與此同時,涂層的柔韌性、耐沖擊性等性能則隨之下降,此外,涂層的固化程度也直接影響其硬度值,即硬度由小到大是涂層在干燥過程中時間的函數,完全干燥的涂層才具有其特定的最高硬度。一些自干型涂料若能在適當的溫度烘烤,亦能在一定程度上提高涂層硬度。
關于涂層硬度的測試，國家標準分析方法有：GB/T 6739-2022《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》、GB/T 1730-2007《色漆和清漆 擺桿阻尼試驗》、GB/T 9275-2008 《色漆和清漆 巴克霍爾茲壓痕試驗》。
一、鉛筆硬度試驗
在鉛筆硬度試驗中，涂層按各種硬度的鉛筆擦傷或刮破來定級。按標準規定，鉛筆筆芯的硬度分為9B至9H共20級。
測定涂膜鉛筆硬度時，可以將待試的涂膜樣板正面朝上固定在臺面上，鉛筆用細砂紙打磨，與涂膜的平面成45°角，讓鉛筆在涂膜上作推犁式劃動，每劃一次，換一支鉛筆，并保持相同的壓力和45°夾角，從最硬的鉛筆開始順序由硬到軟，逐個試驗，直到找出涂膜不被劃破的鉛筆，這支鉛筆的硬度即為被測試涂膜的硬度。
樣板的評定可按以下兩種方法進行：
A.涂膜刮破對于硬度標號相互鄰近的兩支鉛筆,找出兩道以上涂膜(包括兩道)被刮破到底材或底層及未滿兩道的鉛筆后,將未滿兩道的鉛筆硬度標號作為涂膜的鉛筆硬度,即劃破兩道漆膜的更軟一級的硬度。
B.涂膜擦傷對于硬度標號相互鄰近的兩支鉛筆,找出涂膜被擦傷兩道以上(包括兩道)及未滿兩道的鉛筆后,將未滿兩道的鉛筆硬度標號作為涂膜的鉛筆硬度。
注:擦傷是指在涂膜表面有微小的刮痕,但由于壓力使涂膜凹下去的現象不作為考慮。如果在試驗處的涂膜無傷痕,則可用橡皮擦除去碳粉,以對著垂直于刮劃的方向與試驗樣板的面成45°記下目視檢査,能辨別的傷則認為是擦傷。
二、擺桿硬度試驗
用擺桿硬度計測得的涂膜硬度，稱為擺桿硬度。根據規定振幅內需要的時間判定涂膜的硬度，所需時間長的涂膜硬度高。
擺桿硬度計用擺桿振幅的衰減來測定涂膜阻力表示的硬度。通過擺桿橫桿下面嵌入的兩個鋼球接觸涂膜樣板，擺桿以一定周期擺動時，擺桿的固定質量對涂膜產生壓迫，使涂膜產生抗力，以規定振幅所需要的時間判定涂膜的硬度。
(1)方法要點
是接觸漆膜表面的擺桿以一定周期擺動時,如表面越軟,則擺桿的擺幅衰減越快。反之,則衰減越慢,通常用在擺動角范圍擺幅衰減的阻尼時間與在玻璃板上于同樣擺動角范圍擺幅衰減的阻尼時間的比值來表示漆膜硬度。
在采用科尼格和珀薩茲擺的兩種擺桿式阻尼試驗儀測試涂層硬度時,由于兩種擺的結構、重量、尺寸、擺動周期及擺幅不同，另外擺桿與涂層間的相互作用還取決于涂層具有的復雜的彈性和黏彈性,因此兩種擺的測定結果之間能建立起通用的換算關系。所以,在產品標準中測定某種漆膜的阻尼時間時,只規定使用一種擺桿的儀器.
(2)選擇擺桿式阻尼試驗儀應考慮的因素
①通常科尼格擺的阻尼時間接近珀薩茲的一半;
②在摩擦系數低的表面上珀薩茲擺可能打滑,這會使結果無效,但對于一般的色漆和清漆,此種情況很難出現;
③由子環境條件對漆膜阻尼時間影響很大,因此,試驗應在控制溫、濕度條件,并且無振動、無氣流影響的情況下進行.此外,漆膜厚度及底材材質也影響阻尼時間。
科尼格擺和珀薩茲擺的結構如圖21-18、圖21-19所示,它們形狀雖不同,但主要結構均由橫桿與一開口框架相連,橫桿下面均嵌入兩個用作支點的鋼球,框架的下端成一個指針式的尖端。
（3）雙擺測試
采用擺桿法測試漆膜硬度,應將涂料涂刷在120×90×2mm(可按JG40-62)的浮法平板玻璃或拋光平板玻璃上,并應按產品標準規定的條件和時間進行干燥,除另有規定外,應將干燥試板在GB/T9278環境即溫度(23±2)℃、相對濕度(50±5)%環境條件下至少進行狀態調節16h,整個測試過程亦應在此條件下進行。
測試前,應用乙醚潤濕了的軟稠布(或棉紙)擦凈支承鋼珠。將擺桿處于試板相同的環境條件下放置10min。被測試板的漆膜應朝上,放置在水平工作臺上,然后使擺桿慢慢降落到試板上,擺桿支點距漆膜邊緣不少于20mm,標尺零點若與靜止位置時的擺尖不處于同一垂直位置,則應予以調節。
將擺桿在支軸沒有橫向位移的情況下偏轉一定的角度(由5°到2°的時間/s,擺動角度與計時角度可不同,可在同一塊試板的三個不同位置上進行測量,記錄每次測量的結果及三次測量結果的平均值。
（4）計算
三、壓痕硬度試驗
壓痕硬度試驗是根據涂層抵抗壓痕的程度來進行評測的。其原理是應用壓頭與表面成直角壓進涂層。在做測試硬度時，使用一個精確的負荷，其結果可以表示為要達到壓痕的規定直徑時必要的負荷（克數）。
測定方法
涂層的壓痕硬度是指抵抗壓頭壓入有機涂層的能力。在一定的載荷下,涂層硬度越高,則其抵抗壓頭壓入有機涂層的能力越強,涂層壓痕也就越小。為取得較大的精確度,采用此法測定涂層硬度時,涂層最低允許厚度應使壓痕深度不超過涂層厚度的3/4,以使底材的影響程度最小。壓痕硬度 = 100 ÷ 壓痕長度
四、邵氏印度
邵氏硬度計是一種用于測量材料硬度的特殊儀器，通過硬度計的印痕深度來評估材料的硬度。一般在地坪涂料使用邵D 測試，按GB/T 531.1-2008 硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）標準執行。
性能檢測對于邵氏硬度計涂料至關重要，以確保其在硬度測試過程中的準確性和可重復性。常見的性能測試包括硬度值測試，涂布均勻性測試，干燥時間測試以及附著力測試等。通過這些測試，可以評估邵氏硬度計涂料的硬度測試準確性、涂布均勻性、干燥速度以及附著力，確保其在硬度測試中具有可靠的性能。在地坪施工中，通常以固化后材料的邵氏硬度D達到40-50以上作為可以上人進行下一道工序的判斷基準，在使用中一般要求邵氏硬度D達到70-80。
除了上述標準以外，另外涉及硬度標準如下：
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涂層硬度標準 |
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行業標準-航空 |
HB 5486-1991 |
熱噴涂涂層硬度試驗方法 |
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中國團體標準 |
T/GDTL 014-2021 |
擺桿阻尼測定涂層硬度 智能法 |
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美國材料與試驗協會 |
ASTM D2134-19 |
用搖桿式漆膜硬度計測定有機涂層硬度的方法 |
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ASTM D4366-14 |
用擺錘減振試驗測定有機涂層硬度的方法 |
|
ASTM D1474-98(2002) |
有機涂層壓痕硬度的試驗方法 |
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RU-GOST R |
GOST 5233-1989 |
涂料. 涂層硬度的擺動儀測定法 |
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CZ-CSN |
CSN 91 0210 Cast.5-1979 |
家具表面涂層測試 涂層的硬度 |
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CSN 03 8159-1989 |
金屬涂層顯微硬度測試 |
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國際標準化組織 |
ISO/TR 21555:2019 |
色漆和清漆 涂層硬度和耐磨性試驗方法概述 |
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德國標準化學會 |
DIN CEN ISO/TR 21555:2022-01 |
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英國標準學會 |
PD CEN ISO/TR 21555:2020 |
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歐洲標準化委員會 |
CEN ISO/TR 21555:2020 |
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馬來西亞標準 |
MS 1509-2000 |
鉛筆試驗法測試有機涂層膜硬度的方法 |
