落砂试验（Sand Abrasion Test）是评估材料表面耐磨性的核心方法，广泛应用于涂层、金属、塑料、陶瓷等材料的质量控制与研发。其通过模拟砂粒冲击与摩擦，量化材料在磨损环境下的耐久性。以下是落砂试验的标准化流程与技术要点：
一、测试目的与适用场景
| 应用领域 |
测试对象 |
核心目标 |
| 工业涂层 |
防腐漆、汽车清漆 |
评估耐磨性（如风沙侵蚀防护） |
| 金属表面处理 |
阳极氧化铝、电镀层 |
验证表面硬度与耐磨寿命 |
| 塑料制品 |
汽车内饰、电子外壳 |
模拟日常摩擦导致的表面磨损 |
| 建筑材料 |
玻璃、石材、地砖 |
检测抗风沙性能（户外耐久性） |
二、核心检测标准与参数
| 标准 |
适用范围 |
关键参数 |
| ASTM D968 |
涂层耐磨性（落砂法） |
砂流量：2L/min，高度：1m |
| ISO 7784-2 |
涂料与清漆耐磨性 |
砂粒类型：硅砂（0.5~0.7mm） |
| GB/T 5210-2006 |
涂层附着力的间接评估 |
磨损量≤10%（判定合格） |
| JIS H8682 |
铝及铝合金阳极氧化膜 |
磨损量（g/1000L砂）分级标准 |
三、测试设备与系统配置
| 设备模块 |
功能与选型 |
关键参数 |
| 落砂装置 |
砂斗、流量控制器、导向管 |
砂流量精度±5%，高度可调（0.5~2m） |
| 砂粒标准 |
硅砂（SiO₂≥98%）、碳化硅（SiC） |
粒径范围：0.3~1.0mm（依标准筛选） |
| 样品夹具 |
角度可调支架（0°~90°） |
耐冲击设计，固定力≥50N |
| 称量设备 |
精密天平（0.1mg分辨率） |
量程≥200g，线性误差≤±0.2% |
| 环境控制 |
恒温恒湿箱（可选） |
温度23±2℃，湿度50±5% RH |
四、测试操作流程（以ASTM D968为例）
-
样品制备：
- 尺寸：≥100×100mm，厚度均匀（如涂层厚度50±5μm）；
- 预处理：恒温恒湿环境（23℃/50%RH）放置24h。
-
砂粒校准：
- 筛选砂粒（如0.5~0.7mm硅砂），105℃烘干2h；
- 校准砂流量：通过标准漏斗（内径6.3mm）控制流量至2L/min±5%。
-
测试执行：
- 样品固定于夹具，倾斜角45°±2°；
- 砂粒自由落体冲击表面，落砂高度1000±10mm；
- 持续落砂至预定量（如4L）或达到终点（基材暴露）。
-
数据采集与分析：
- 磨损量计算：磨损量=m初始−m最终m初始×100%磨损量=m初始m初始−m最终×100%；
- 终点判定：目视检查基材暴露面积≥5%或质量损失≥10%。
五、关键参数与结果解读
| 参数 |
影响机制 |
典型范围 |
| 砂粒硬度 |
莫氏硬度越高，磨损越显著 |
硅砂（7Mohs） vs 碳化砂（9.5Mohs） |
| 冲击速度 |
高度决定动能，速度v=√(2gh) |
1m高度→v≈4.4m/s |
| 砂流量 |
单位时间磨损能量密度 |
2~5L/min（依标准） |
| 倾斜角度 |
角度越小，剪切摩擦占比越高 |
0°（垂直冲击）~90°（切向摩擦） |
六、常见问题与改进措施
| 问题现象 |
可能原因 |
解决方案 |
| 砂流量不稳定 |
砂粒结块或漏斗堵塞 |
预烘砂（105℃×2h），振动器辅助下料 |
| 磨损量离散性大 |
样品表面不平或砂粒分布不均 |
样品研磨至Ra≤0.2μm，加装砂粒分散器 |
| 基材过早暴露 |
涂层附着力不足或厚度不均 |
优化涂装工艺（如增加底漆），测厚仪全检 |
| 数据与真实磨损相关性低 |
砂粒形状/硬度与实际环境不符 |
选用工况匹配砂粒（如沙漠砂模拟风蚀） |
七、应用案例与数据解读
- 汽车清漆耐磨测试：
- 条件：0.6mm硅砂，2L/min，45°冲击，4L砂量；
- 结果：质量损失8.5%（＜10%），判定合格（GB/T 5210）。
- 阳极氧化铝耐磨优化：
- 改进前：磨损量12%（不合格）；
- 改进后：硬质阳极氧化（膜厚25μm），磨损量降至6.2%。
总结
落砂试验需以 “参数精准、环境模拟、数据可靠” 为核心：
- 核心指标：磨损量≤10%（涂层合格）、砂流量控制±5%、砂粒硬度匹配工况；
- 技术创新：高速摄像分析砂粒轨迹、AI视觉磨损面积量化；
- 应用价值：缩短产品研发周期、降低现场故障率、提升客户满意度。
建议方案：
- 根据实际工况 选择砂粒类型与测试标准（如沙漠地区采用ASTM D968，工业涂层优先ISO 7784）；
- 定期 校准设备与砂粒筛选，确保测试一致性；
- 结合 其他耐磨测试（如Taber磨耗、划痕试验）综合评估材料性能。
通过科学测试与数据分析，可精准预测材料在真实磨损环境中的寿命，为产品设计与工艺优化提供关键支撑。
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号：241520345370
有效期至：2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号：CNAS L22006
有效期至：2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号：ISO9001-2024001
有效期至：2027年12月31日
扫一扫，更多精彩