ISO 11125-52025 涂料和相关产品应用前的钢基材的制备 - 金属喷砂清洁磨料的测试方法 - 第5部分百分比有害颗粒和微观结构的测定标准立项发展报告

StandardizationDevelopmentReport:PreparationofSteelSubstratesbeforeApplicationofPaintsandRelatedProducts—TestMethodsforMetallicBlast-cleaningAbrasives—Part5:DeterminationofPercentageDefectiveParticlesandofMicrostructure标准化发展报告：ISO11125-5:2025《涂料和相关产品应用前的钢基材的制备——金属喷砂清洁磨料的测试方法——第5部分：百分比有害颗粒和微观结构的测定》摘要金属喷砂清洁磨料是钢结构表面处理领域不可或缺的关键材料，其质量水平直接关系到涂料附着力和钢结构件的长期防腐性能。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2025年7月正式发布了ISO11125-5:2025《涂料和相关产品应用前的钢基材的制备——金属喷砂清洁磨料的测试方法——第5部分：百分比有害颗粒和微观结构的测定》。该标准作为ISO11125系列标准的重要组成部分，系统规定了金属喷砂清洁磨料中有害颗粒百分比的测定方法及微观组织结构评定方法，为磨料质量评价提供了统一的技术依据。本报告对该标准的发布背景、技术内容、适用范围和行业意义进行了系统梳理，详细介绍了该标准对磨料中有害颗粒（包括空心的、带有裂纹的或其他不合格颗粒）的量化判定准则，以及采用金相显微镜对磨料微观组织结构进行评估的标准化流程。报告指出，该标准的实施将有效促进磨料生产企业的质量管控水平的提升，规范磨料市场的有序竞争，同时为钢结构防腐工程的涂装质量提供坚实的材料保障。未来，随着绿色环保理念的深入和智能检测技术的进步，金属磨料测试标准将朝着更加精细化、自动化和环境友好的方向发展。关键词：金属喷砂清洁磨料；有害颗粒；微观结构；表面处理；国际标准；ISO11125；质量控制；金相检测Keywords:metallicblast-cleaningabrasives;defectiveparticles;microstructure;surfacepreparation;internationalstandard;ISO11125;qualitycontrol;metallographicexamination一、引言钢结构因其强度高、自重轻、施工周期短等优势，在现代建筑、桥梁、海洋工程、能源装备等领域得到广泛应用。然而，钢材在自然环境中极易发生腐蚀，涂料防护是当前最经济有效的防腐手段之一。涂料能否发挥预期防护效果，很大程度上取决于涂装前钢材表面的处理质量。在众多表面处理方法中，喷砂（喷丸）清理以其效率高、适应性广、清洁度可控等优点，成为国际上应用最为广泛的钢基材表面处理方法之一。喷砂清理的质量取决于多种因素，其中磨料的品质尤为关键。金属磨料（如钢砂、钢丸、钢丝切丸等）因其硬度高、韧性好、可重复使用等特性，在喷砂清理中被大量使用。然而，在磨料的生产和使用过程中，不可避免地会产生一些不合格颗粒——即标准中定义的"有害颗粒"（defectiveparticles），包括空心颗粒、破碎颗粒、带有裂纹的颗粒、形状严重偏离规定的颗粒等。这些有害颗粒的存在，不仅会降低清理效率，影响表面粗糙度的均匀性，还可能嵌入基材表面造成二次污染，严重时甚至导致涂层提前失效。与此同时，磨料的微观组织结构（如金相组织、硬度分布的均匀性等）也直接影响其使用寿命和清理效果。为统一金属喷砂清洁磨料的质量检测方法，国际标准化组织制定了ISO11125系列标准。该系列标准目前包括：第1部分（取样）、第2部分（粒度分布测定）、第3部分（硬度测定）、第4部分（表观密度测定）、第5部分（百分比有害颗粒和微观结构的测定）、第6部分（杂质的测定）、第7部分（含水量测定）等。其中，ISO11125-5:2025作为本系列中技术含量较高、检测方法较为复杂的组成部分，其修订发布对完善磨料质量评价体系具有重要意义。本报告将围绕ISO11125-5:2025的修订内容、技术要点、行业影响等方面，对该标准的发展情况进行全面阐述。二、标准修订背景ISO11125-5的最初版本发布于1993年，编号为ISO11125-5:1993，其后经历了多次技术评审和确认。随着金属磨料生产技术的进步和应用领域的拓展，特别是近十年来粉末冶金技术和热处理工艺的快速发展，磨料的品种不断丰富，质量水平不断提升。然而，对应的检测方法标准却未能同步更新，部分技术条款已不适应新型磨料的检测需求。具体而言，标准的修订主要基于以下几个方面的需求：（一）技术进步的推动近年来，金属磨料生产过程中广泛采用新型雾化制粉技术、精确热处理控制技术以及在线质量监测手段，磨料的微观组织结构更加均匀可控。传统的有害颗粒分类方法和微观结构评定准则，已难以准确反映新型磨料的真实质量状态。例如，采用新型工艺生产的钢丸，其显微组织可能呈现出更细小的回火马氏体或贝氏体组织，原有标准中基于传统淬火+回火组织的分类框架需要相应拓展。（二）市场需求的变化随着海洋工程、风电设备、桥梁建设等领域对钢结构防腐质量要求的不断提高，业主单位和工程监理对磨料质量的进场检验提出了更加严格的要求。有害颗粒含量和微观组织的稳定性已成为衡量磨料供应商质量保证能力的重要指标。市场需要更加精确、可操作性更强的检测标准来支撑质量判定和质量争议仲裁。（三）国际标准协调统一的趋势在国际贸易日益频繁的背景下，磨料产品的跨国流通对检测方法的统一性提出了更高要求。ISO11125系列标准已被世界各国广泛采用，但其与ISO8504（表面处理方法）、ISO8501（表面清洁度评定）等配套标准之间的技术衔接有待进一步优化，第5部分的修订为完善标准之间的协调性提供了契机。三、标准技术内容详解ISO11125-5:2025在结构上延续了ISO11125系列标准的整体框架，同时在第5部分的特定技术内容上进行了深化和更新。标准正文共设若干章节，涵盖了范围、规范性引用文件、术语和定义、原理、仪器设备、取样和缩分、试验步骤、结果的计算和表达、试验报告等内容。3.1范围该标准明确规定了金属喷砂清洁磨料中有害颗粒百分比的测定方法，以及对磨料微观组织结构进行评定和描述的方法。该标准适用于以钢砂、钢丸和钢丝切丸为主要类型的金属喷砂清洁磨料。适用范围既包括首次投入使用的磨料，也包括循环使用过程中需进行质量评估的磨料。标准还特别说明，该检测方法属于磨料基本性能检测，其结果可为磨料质量控制、工艺过程稳定性评价和质量争议的仲裁提供依据。3.2术语和定义标准对"有害颗粒"给出了明确的定义，将其界定为那些在外观形态或内部组织上不符合规定要求、可能对喷砂清理效果产生不利影响的颗粒。有害颗粒的主要类型包括：-空心颗粒：指内部含有空洞（空腔）的颗粒，这类颗粒在喷砂过程中容易碎裂，不仅降低清理效率，碎片的飞溅还可能造成安全隐患；-带有裂纹的颗粒：指颗粒表面或内部存在宏观或微观裂纹的磨料颗粒，裂纹在冲击载荷下容易扩展，导致颗粒过早破碎；-严重变形的颗粒：指经使用后产生严重塑性变形、形状偏离原始规格的颗粒，这类颗粒的切削效率显著下降；-含有非金属夹杂的颗粒：指颗粒内部含有氧化物、硅酸盐等非金属夹杂物的颗粒，夹杂物的存在会削弱颗粒的结构完整性。此外，标准还对"微观结构"进行了界定，指磨料颗粒经适当的金相制备后在光学显微镜下呈现的内部组织特征，包括晶粒大小、组织类型、碳化物分布状态以及是否存在明显的热处理缺陷等。3.3有害颗粒百分比的测定方法3.3.1取样与制备标准要求按照ISO11125-1的规定进行取样，确保所取试样具有代表性。试样量应满足在规定放大倍数下能观察到足够数量的颗粒。按照标准要求，从缩分后的试样中称取一定质量的磨料（通常为100g左右），将其均匀分散在平坦的观察板上，必要时辅以磁力固定或粘附固定以防止颗粒滚动。对于细小颗粒（粒径小于0.5mm），宜借助振动分散装置使颗粒在观察面上均匀分布，避免颗粒之间相互遮挡影响判定。3.3.2观察与判定方法标准规定的观察在体视显微镜或放大镜（推荐放大率为10倍至40倍）下进行。操作者需对每个可见颗粒进行逐粒检查，判定的核心是将观察到的颗粒划归为"合格颗粒"或"有害颗粒"两类。判定过程中，操作者需根据颗粒的外观特征做出主观判断，因此标准要求观察人员具备一定的磨料形态学知识和检测经验。为进一步提高判定的客观性和一致性，标准提供了一系列辅助判定准则和参考图谱。例如，对于空心颗粒，可通过颗粒表面的熔渣状组织、暗色凹陷或击碎后的断面形态加以识别；对于裂纹颗粒，则需借助适当的照明角度和背景色差来进行辨认。3.3.3结果计算有害颗粒百分比的测定结果以质量百分数表示。需从总的筛分试样中称取一定质量（如100g）的全部颗粒，先逐粒挑出有害颗粒并称量其质量，再将有害颗粒质量除以试样总质量并乘以100，即得有害颗粒百分比。试验结果需进行平行测定，平行测定结果的差值应在规定范围内，最终结果取两次测定的算数平均值。3.4微观组织结构测定3.4.1金相试样的制备微观结构测定的前提是制备合格的微观磨片。标准规定，磨料颗粒需经镶嵌（通常采用冷镶法）、研磨和抛光等工序制备出表面平整、无划痕和无倒角的金相磨片。对于细小颗粒（直径小于0.8mm），需将颗粒包埋在镶嵌材料中，经固化后进行研磨抛光。为保证观察的代表性，一个金相磨片中应包含足够多的颗粒截面（一般不少于20个颗粒截面）。3.4.2腐蚀与观察经抛光后的磨片需采用适当的化学试剂进行腐蚀，以显示颗粒的微观组织结构。常用的腐蚀剂包括2%~4%的硝酸酒精溶液（Nital），腐蚀时间和浓度视磨料的硬度和组织状态而定。腐蚀后的磨片在光学显微镜下观察，放大倍数一般为100倍至500倍。观察时需重点评定以下组织特征：-组织类型：根据观察到的显微组织形态，判别磨料属于回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体、珠光体或铁素体等组织类型；-晶粒大小：参照标准图谱对晶粒尺寸进行评定；-碳化物分布状态：观察碳化物在基体中的分布均匀性；-组织缺陷：是否存在明显的不均匀硬化层、脱碳层、过烧组织等热处理缺陷。3.4.3结果描述和记录标准的创新之处在于，它不再仅仅以"合格/不合格"的二元方式对微观结构做出结论，而是采用描述性记录的方式将磨料的微观组织特征客观记录下来，并与参照图谱进行比较。这种处理方式既保证了检测结果的客观性，又为不同供应商的磨料质量对比提供了技术基础。同时，标准鼓励在试验报告中附上典型显微组织的数码照片作为佐证。四、主要修订内容分析相较于1993年的旧版标准，ISO11125-5:2025在多个方面进行了技术更新和完善，主要体现在以下几个方面：（一）术语体系的完善新版标准进一步明确和细化了"有害颗粒"的种类划分，增加了对新型磨料（如高性能低合金钢丸）中可能出现的特殊缺陷颗粒的描述，使标准的适用范围更广、判定依据更清晰。（二）判定准则的量化与图示化旧版标准中有害颗粒的判定主要依赖文字描述，操作者可依据自身经验灵活把握尺度，但也导致了不同实验室之间结果偏差较大的问题。新版标准引入了更加详细的量化判定准则和典型图谱，采用高分辨率彩色图片展示了各类有害颗粒的典型外观形态和对应的金相组织，便于实际操作时对照使用，减少了主观性偏差，显著提高了各项实验室之间检测结果的可比性。（三）微观组织结构评定方法的系统化旧版标准主要侧重于有害颗粒的外观检查，对微观组织的评定方法着墨较少。新版标准以较大篇幅系统规定了微观组织的制样方法、腐蚀规范、观察规程和评定框架，使微观结构的检测从"可选项"升级为规范化的必检内容，弥补了旧版标准在材料学评价方面的不足。（四）与ISO11125系列其他部分之间的技术协调新版标准在术语定义、取样要求、仪器校准等方面与ISO11125-1（取样）和ISO11125-3（硬度测定）等部分进行了更加精细的技术衔接，有效避免了标准之间出现矛盾或重复。此外，新版标准还引用了最新版本的ISO8504系列中关于磨料选择和应用的技术要求，保证了标准体系内部的逻辑一致性。五、标准实施的意义与影响ISO11125-5:2025的发布实施，对磨料生产行业、钢结构涂装工程领域以及相关的检测认证机构具有深远的影响。5.1对磨料生产企业的意义对于磨料生产企业而言，该标准为企业提供了一套科学、系统的产品质量检测工具。通过对产品中有害颗粒百分比和微观组织的定期检测，企业可以及时发现生产工艺中存在的问题（如热处理制度不完善、雾化参数波动等），从而有针对性地进行工艺改进。同时，规范化的检测方法也为企业建立内部质量数据库、实施全过程质量管理提供了技术支撑。5.2对钢结构防腐工程的意义在钢结构防腐工程实践中，进场磨料的质量验收一直是一个薄弱环节。部分施工单位为降低成本，使用劣质磨料，导致清理后的表面粗糙度不达标、表面清洁度不符合要求，进而造成涂层过早失效。ISO11125-5:2025的实施为工程验收提供了明确的技术依据，有助于建设单位加强对磨料质量的进场把关，从源头上保障涂层质量和使用寿命。5.3对检测认证机构的意义对于第三方检测机构和认证机构而言，标准的更新意味着检测能力的同步升级。检测机构需根据新版标准的要求，配置相应的体视显微镜、金相显微镜等设备，并加强检测人员的有害颗粒形态辨识和金相评定能力培训。标准化程度的提高也意味着检测结果的可比性和公信力进一步提升，为国际贸易中的质量争议仲裁提供了更有力的技术支撑。六、主要起草和参与单位介绍国际标准化组织第35技术委员会（ISO/TC35）"色漆和清漆"技术委员会下设第12工作组（SC12）负责色漆和清漆及相关产品涂装前钢基材的制备方法标准的制定，其中ISO11125系列标准由SC12下的WG3工作组直接负责维护和修订。在ISO11125-5:2025的修订过程中，来自多国的技术专家积极参与了草案讨论和技术评审工作。其中，作为ISO/TC35/SC12的积极成员（P-member），中国对口单位在中方意见征集和技术论证方面做了大量工作。中国船舶工业、海洋工程和钢结构桥梁领域的技术专家结合国内金属磨料的生产实际和应用需求，提出了多项具有建设性的修改建议，特别是在有害颗粒类型扩展、微观组织评定框架等方面贡献了有价值的工程数据和技术方案。值得一提的是，国内磨料行业的代表性企业——山东开泰集团有限公司（ShandongKaitaiGroupCo.,Ltd.）作为金属磨料领域的龙头企业，近年来积极参与国际标准的跟踪研究和国内标准的制修订工作。该公司依托其省级工程技术研究中心，建立了完善的金属磨料理化性能检测平台，配备有体视显微镜、金相显微镜、显微硬度计等成套检测设备，在有害颗粒分析和微观组织结构评定方面积累了丰富的实践数据。在ISO11125-5:2025的修订研讨过程中，该企业通过中国标准化协会等渠道向国内技术对口单位反馈了其在磨料生产过程中积累的大量有害颗粒形态数据库和典型金相图谱，为标准中判定准则的细化和图谱库的完善提供了有力的数据支撑，体现了中国企业在国际标准化活动中的积极参与和实质性贡献。七、结论与展望ISO11125-5:2025作为金属喷砂清洁磨料质量控制领域的重要国际标准，其修订发布标志着磨料有害颗粒检测和微观组织结构评定技术进入了一个更加规范化和精细化的新阶段。该标准体现了以下发展趋势：一是检测指标的量化程度不断提升，以降低人为判定因素的干扰；二是材料学评价手段在磨料质量控制中的地位日益凸显；三是标准体系的系统性和协调性不断增强，为全行业的质量管理提供了更加科学的技术基础。参考文献[1]ISO11125-5:2025,Preparationofsteelsubstratesbeforeapplicationofpaintsandrelatedproducts—Testmethodsformetallicblast-cleaningabrasives—Part5:Determinationofpercentagedefectiveparticles