介绍几种特殊用途的喷丸清理用磨料.docx

沈国良喷丸清理仍是现今表面预处理的主要手段之一。由于以下原因，用于喷丸清理的磨料已经发生了很大 变化，许多特殊用途的新型磨料应运而生，应用范围 日益扩大 ： 许多国家都制定了严格的人身健康保护和环境 保护法律法规。 有越来越多的零件或工件容不得表面预处理对 其表面或 / 和尺寸精度的改变。 有些需要表面预处理的零件或工件不允许受到 磨料的污染。使用新型磨料进行表面喷丸清理带来的明显好处 有 ：施工现场的粉尘量大幅度降低 ；易损零件或工件 得到有效的保护 ；表面预处理产生的废料降到最低。下面介绍几种特殊用途磨料的性能和特点。制更为有效。碳酸氢钠磨料是一种砂粒状磨料，其颗粒带有锋 利的棱角。该磨料的硬度很低，只有莫氏 2.5，而且脆 性比较大。使用碳酸氢钠进行清理不会损伤表面，不 会使表面出现粗糙度（除非加入其它高硬度的磨料）， 但表面上原有的粗糙度可以完全暴露出来。碳酸氢钠 磨料为水溶性物质，可以做到清理后的表面不会有磨 料残留，这个特点对于特殊零件十分重要。碳酸氢钠的适用范围也有一定的局限性。对粗糙 度有一定要求的表面或腐蚀严重的表面都不能用碳酸 氢钠来处理，环境对粉尘污染有限制的表面处理也不 能用碳酸氢钠作磨料。控制碳酸氢钠造成粉尘污染的 最有效办法是使用真空吸尘装置，或者将施工区域隔 离。要是条件允许，用水雾也可有效控制碳酸氢钠粉 尘飞扬。使用碳酸氢钠进行表面预处理要用到专门的喷丸 设备，操作人员要经过一定的技术培训，掌握一些操 作技巧。1 碳酸氢钠碳酸氢钠可用于旧涂层清除、模具清理、火灾现场修复、历史性建筑物的维护等，使用于常见清理方 法容易受损的工件，比如人工合成材料和低硬度金属（如铝、镁及其合金等）制成的零部件。在零部件一步 法修复（包括清理、除油和除漆）领域，碳酸氢钠也是 十分理想的清理用磨料。20 世纪 80 年代末的自由女神像修复工程催生了 碳酸氢钠磨料，并使其从此进入表面预处理领域，成 为易损表面主要清理用材料。此后，碳酸氢钠磨料的 性能得到不断改进，清理效率有了进一步提高。另外， 喷丸设备制造公司根据碳酸氢钠的特点对喷丸机中的 供料系统作了修改，使磨料的流动更加顺畅，流量控2 硫酸镁硫酸镁在 2001 年进入表面处理市场，也 是水溶 性材料。使用碳酸氢钠的表面处理都可用硫酸镁来替 代。硫酸镁既可以干喷，也可以湿喷，用于清除旧涂 层、汽车和小型船舶的表面修复、清除涂鸦等。硫酸镁呈中性，对植物不造成有害影响，清理后 的表面不需要进行中和处理。硬度为莫氏 3.5，清理效 率比碳酸氢钠高出 12 倍，像环氧这样难以清除的涂 层也可以用硫酸镁来清除。硫酸镁不需要特殊的喷丸设备，常用的喷丸设备 以及专用于碳酸氢钠的设备都可以胜任。 收稿日期 2008-05-15摘要 ：介绍了几种喷丸清理用磨料的性能和特点。关键词 ：磨料 ；表面处理 ；涂装中图分类号 ：tq 630文献标识码 ：a文章编号 ：1009-1696（2008）09-0040-03第 9 期沈国良 ：介绍几种特殊用途的喷丸清理用磨料413 海绵磨料来的旧涂层和其他污染物。污垢、油污、煤烟或烟灰、模具、结合不牢的旧涂 层等用干冰喷丸来清除或清理比较合适，结合牢固的 涂层则不宜用干冰来清理。干冰清理还被广泛地应用 于航空航天、汽车、电器、火灾后的建筑物修复、食品 和饮料以及模具修复等领域。干冰清理要用到专用的喷丸机，操 作不是很复 杂，但操作人员事先需要经过培训，熟悉设备的性能。干冰清理的不足之处在于噪音大，操作人员需要 佩戴听觉保护用具 ；喷丸用喷枪要正对被清理表面才 能获得最佳效果 ；清理过程中会产生大量的二氧化 碳，作业区域要求通风良好，以免发生事故。干冰清理的一个新的发展方向是利用氙气闪光技 术来清除飞机蒙皮上的涂层。波音公司开发的这种新 技术可以在易损表面上有选择地清除涂层或其他需要 清除的物质。海绵（海绵状聚氨酯）磨料是在 20 世纪 80 年代末开发成功的新磨料，其最初目的是为了替代效率低下 的手工作业以及降低喷丸清理过程中产生的粉尘量。 海绵磨料多数是含有固体磨料颗粒的海绵状聚合物。 海绵中的磨料种类不同，可以满足不同的表面处理需 要，既可以用于表面轻微清理，也可以用来清除表面 上的污染物并在表面上留下一定的粗糙度。海绵中的 磨料主要有氧化铝、钢砂或钢丸、碳酸钙、三聚氰胺、 玻璃珠、十字石和石榴石等。海绵状聚氨酯具有抑制粉尘的能力，其中易碎磨 料的破碎率下降，粉尘量也随之减少。海绵磨料的颗 粒比较大（3.56.2 mm），即使破碎多次仍可重复使用。 海绵中的磨料视其硬度不同，可以使表面产生高达 100 m 的粗糙度。海绵磨料具有很强的吸附能力，清 理氯化物和其他污染物的能力要比其他常用磨料强。 对于环境污染限制较高的表面清理，使用海绵磨 料尤为合适。船舶、近海工程、历史建筑物修复、清除 火车车厢上的含铅涂层以及制造业都可使用海绵磨料 进行表面清理或表面预处理。海绵磨料可以有选择地 清除易损表面上的涂层，一些难清除的涂层（如聚氨酯涂层和弹性涂层）也可用海绵磨料来清除。有 3 方面的原因限制了海绵磨料的应用 ：一是海 绵磨料的粒度大，需要用到专用的喷丸机 ；二是其价 格比常用的磨料高（但粉尘量低、反弹少、废料生成 量少又可以弥补这一缺点）；三是需要做好磨料的粒 度配比，以达到控制粉尘量和提高清理效率的目的。 用于海绵磨料喷丸清理的喷丸机需要带有螺旋送 料机构以保证磨料输送顺畅。施工人员事先需要经过设备使用专业培训。5 植物性磨料植物性磨料在 60 多年前就已经得到应用，是最早的特殊用途磨料。最为常用的植物性磨料有山核桃 壳、玉米棒、稻壳、核桃壳和杏子壳等。植物性磨料虽是软磨料，但表面处理的效果佳。 使用常用的喷丸机就可以用植物性磨料来进行表面处 理，包括低硬度金属的抛光以及玻璃钢、塑料、混凝 土、发动机中铝合金零件和电子元件的表面清理，工 作压力通常在 0.350.56 mpa。植物性磨料可以清除汽车上的涂层和发动机零件 上的积碳。易损零件使用植物性磨料清理可以做到不 损伤表面，尺寸精度也不会发生变化。使用植物性磨料处理表面生成的废料很少，表面 处理过程中的粉尘大为降低。用过的植物性磨料不必 作为有害废物处理（含有害涂层的除外），甚至还可以 用来疏松土壤。4 干冰干冰喷丸清理技术从 1986 年起进入表面处理市场，干冰的状态有柱粒状和块状两种。摄氏零下 79 度 的干冰颗粒在压缩空气的推动下从喷嘴喷出，在撞击 被清理表面的瞬间，旧涂层在干冰颗粒的动能和热冲 击的共同作用下发生爆裂，脱离表面。与此同时，干 冰升华，由固体直接转化成气体，现场仅留下清理下6 玻璃珠用玻璃珠来处理表面是从 20 世纪 60 年代开始的。机器制造业和发动机制造业用玻璃珠来获得光亮的零 件表面，又不会改变零件的尺寸精度。42上海涂料第 46 卷玻璃珠为丸粒状磨料，在 0.420.49 mpa 压力下，玻璃珠可用来清除钢铁、铝和铜等金属表面上的污染 物、旧涂层等。经玻璃珠处理过的金属表面光滑明亮。 只要工作压力控制得好，玻璃珠不易破碎，可以重复 使用（保守估计在 810 次，也有估计 30 次的）。使用玻璃珠进行表面处理通常要在喷丸箱或喷丸 间内进行，处理的对象大多是比较小的零件，旧涂层 和铁锈都可以用玻璃珠来清除。玻璃珠只用一次的话代价太高。虽然玻璃珠清理 可以达到 sa 3 级表面清洁度，但清理效率不如砂粒状 磨料。到广泛应用。塑料磨料以砂粒状为主，磨料公司也可以提供丸粒状的塑料磨料。塑料磨料是一种软磨料， 清理易损表面上的旧涂层不会损伤表面。飞机蒙皮的表面处理是塑料磨料的主要用途。注 模和电器元件清理、低硬度零件去毛刺等使用塑料磨 料效果也很好。塑料磨料清理粉末涂层的速度比氧化 铝还快，粉末涂层出现次品的零件正越来越多地选用 塑料磨料来清除涂层。如果塑料磨料与其他磨料（比 如氧化铝）联合使用，表面清洁度和表面粗糙度都可 以达到指定的要求。塑料磨料可以重复使用（通常为 34 次），问题是 会出现受污染的危险。磨料中混入杂质就会出现零件 表面受损的可能。常用的喷丸机完全适用于塑料磨料清理，但操作 者还是需要经过专门培训。7 塑料磨料20 世纪 80 年代，塑料磨料开始在飞机制造业得纪念中国聚脲技术诞生十周年暨“中国聚脲十大元勋”颁奖典礼在上海举行喷涂聚脲弹性体（spray polyurea elastomer，简称 spua）技术是继高固体分涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低（或无） 污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，被誉为“21 世纪末期涂料、涂装技 术领域最伟大的发现”。今年是中国聚脲技术诞生十周年。在过去的十年里，我国的聚脲事业从无到有、从小到大，已经发生了翻天覆地的变化。举世 瞩目的京津城际高速铁路、国家大剧院、奥运会主要场馆、毛主席纪念堂、上海洋山深水港等工程都大量使用了 spua 技术。大量 的工程应用表明 ：spua 技术正以其优异的性能、高效的施工、绿色的环保、先进的节能和明显的减排特征，引起人们的关注。为了纪念中国聚脲技术诞生十周年，铭记在该技术的发生、发展、成长过程中涌现出来的杰出人物和先进事迹，由“聚脲技术 网”于 2008 年 1 月发起、“上海涂料”杂志社主办的评选“中国聚脲十大元勋”活动，得到了广大聚脲爱好者的踊跃提名和投票。“聚 脲技术网”和“上海涂料”杂志社，在前期六个月投票的基础上，汇集成 50 人的“中国聚脲十大元勋”候选者名单 ；于 2008年6月 又进行了两个半月的最后公示和投票，并按照预期进程于 2008年8月 15 日结束。2008年9月2 日，在上海市涂料研究所举行了“纪念中国聚脲技术诞生十周年暨中国聚脲十大元勋颁奖典礼”。颁奖典礼上 由上海市涂料研究所所长俞剑峰先生致欢迎辞，上海涂料