金屬或者非金屬表面處理的最有效的方法就是噴砂。雖然隨著環(huán)保的上行壓力,干噴砂普遍性遭到空前的壓縮;但是在清理程度和粗糙度要求方面,依然是其他表面處理所不能代替的。
噴砂是獲得高附著力、耐久防腐性能涂層的重要前置工藝;但是任何工藝都有不足或者其他缺陷,噴砂也不例外。如噴砂殘留物會(huì)破壞表面清潔度,嵌入的磨料粒子會(huì)影響后續(xù)涂層的質(zhì)量,另外對(duì)于精密物件可能造成公差配合的差異。
為了盡量減少和避免因噴砂造成的缺陷和對(duì)物件的負(fù)面影響及涂層質(zhì)量,合理的選擇或者配伍噴砂磨料非常重要。
磨料是指一種用于研磨、拋光的物質(zhì),可以是自然物質(zhì)或者某一加工程序的副產(chǎn)品,通常可分為金屬或者非金屬、礦渣兩大類(lèi)。
金屬如:鋼丸、鋼砂及鋼絲段(可以重復(fù)多次使用)
非金屬如:石榴石、十字石(硅酸鋁鐵礦)、橄欖石、石英砂、黃砂、銅礦渣、鐵礦渣、鎳礦渣、融化氧化鋁渣、煤渣、玻璃砂、陶瓷砂、塑料、海綿、農(nóng)作物外殼芯核(只能一次性使用)等等。表面處理速率和粗糙度主要取決于磨料性質(zhì),如硬度、形狀、粒徑尺寸、化學(xué)成分等。
磨料硬度直接影響著蝕刻的形成或者錨鏈狀外觀,決定磨料硬度的一種方法就是Mohs硬度尺,該尺范圍從0-10表示軟硬的程度,1為最軟(云母)10為最硬(鉆石)。一般達(dá)到錨鏈狀外觀的噴砂磨料硬度是6或者更高。
有一些要求使用范圍在3-4.5軟性磨料,不會(huì)對(duì)玻璃和鋼材及其他物件表面造成蝕刻;但會(huì)除去表面污染物,提供表面的清潔度。再如一些農(nóng)作物外殼芯核(胡桃木殼)磨料用于噴砂清理航天飛機(jī)器件或者精密物件,以保護(hù)合金材料的完整性。
鋼砂和鋼丸及鋼絲段屬于硬磨料,用ROCKWell C法表示硬度。硬度范圍在42-65之間,鋼砂在鋼結(jié)構(gòu)表面形成蝕刻,鋼丸在鋼結(jié)構(gòu)表面形成凹痕。
噴砂磨料的形狀各不相同,有角狀、塊狀、半圓狀或者球狀。有銳邊的的角狀磨料在去除基材上附著緊密的物質(zhì)或者污染物時(shí)清潔率最高,角狀磨料的銳邊 可以使鋼材表面形成錨鏈狀的外觀,為涂層提供良好的機(jī)械性附著。
除非常難以去除的污染物外,塊狀磨料都能保證很好的清潔率。半圓或者球狀磨料能夠在鋼結(jié)構(gòu)表面形成凹痕,這些磨料除了達(dá)到清潔度外主要是增加表面硬度。
噴砂磨料的尺寸粒徑直接影響著清潔率和粗糙度。美國(guó)篩分法將粒度分為4篩-425篩,篩的尺寸越小磨料粒度越大。8-16級(jí)表示非常粗糙,主要用于難以清潔或者需要較大粗糙面的表面,20-40級(jí)適用于一般性表面處理,80-120級(jí)用于拋光金屬面。圓形或者球形通過(guò)粒徑來(lái)區(qū)分等級(jí),尺寸范圍在0.07-0.66英尺之間。
有時(shí)候進(jìn)行表面處理時(shí)噴砂和拋丸磨料要進(jìn)行比例混合使用,如金屬鋼丸、棱角鋼砂和鋼絲段;非金屬如石榴石、十字石(硅酸鋁鐵礦)、橄欖石、石英砂、黃砂、銅礦渣、鐵礦渣、鎳礦渣、融化氧化鋁渣、煤渣、玻璃砂、陶瓷砂等等。
在通常情況下,設(shè)計(jì)圖紙或者技術(shù)要求規(guī)定達(dá)到Sa2.5(ISO8501-1:1988)或者SSPC SP10時(shí),筆者根據(jù)長(zhǎng)期噴砂施工經(jīng)驗(yàn)綜合得出:磨料粒徑一般在0.8-1.5㎜之間,還需要考慮到?jīng)_擊壓力和噴水槍嘴徑大小。
噴砂磨料化學(xué)成分是表面處理是否產(chǎn)生電位差腐蝕的關(guān)鍵,在噴砂過(guò)程中一定會(huì)有殘留余物,這些殘留余物會(huì)嵌入到被處理物件表面,甚至進(jìn)入內(nèi)部。
如果是非金屬粒子則會(huì)對(duì)后續(xù)防護(hù)涂層造成損害及附著力影響;如果是金屬粒子特別是鐵粒子等對(duì)有色金屬造成電位差腐蝕,比較典型的就是不銹鋼噴砂不能使用含有鐵元素的磨料進(jìn)行噴砂,必須選擇使用如石榴石等非金屬磨料噴砂。
噴砂磨料的選擇除了以上幾點(diǎn)因素必須掌握外,還必須從施工工藝、環(huán)保要求、磨料成本等諸多方面綜合考慮。
特別需要引起廣大防腐蝕表面處理施工人員重視的就是:濕噴砂不得使用含有金屬元素的磨料(可能因?yàn)榉篱W銹劑的加入會(huì)引起一系列反應(yīng))。
無(wú)論是干噴砂或者濕噴砂都不得使用海沙和高鹽份河砂江砂,對(duì)于有色金屬表面噴砂如鋅、鋁、不銹鋼等不得使用金屬磨料或者含金屬元素較高的金屬礦渣,必須使用非金屬磨料如石英砂或者石榴石等,對(duì)于塑料、橡膠等非金屬表面噴砂時(shí)不得使用產(chǎn)生靜電的磨料。