抛丸、喷砂处理后表面粗糙度的测量标准及方法
抛丸、喷砂处理后表面粗糙度的测量标准及方法
钢材表面处理后的粗糙度是影响涂层附着力和防腐效果的关键因素。本文将详细介绍粗糙度的定义、评定标准以及常用的测量方法，包括比较样块法、复制胶带法和触针法等，为相关行业从业者提供专业参考。
当钢材表面经喷射清理后，就会获得一定的表面粗糙度或表面轮廓。表面粗糙度可以用形状和大小来进行定性。经过喷射清理，钢板表面积会明显增加很多，同时获得了很多的对于涂层系统有利的锚固点。当然，并不是粗糙度越大越好，因为涂料必须能够覆盖住这些粗糙度的波峰。太大的粗糙度要求更多的涂料消耗量。一般的涂料系统要求的粗糙度通常为 Rz40~75微米。
粗糙度的定义
对表面粗糙度的定义有以下几种：
- hy：在取样长度内，波峰到波谷的大高度， ISO8503-3（显微镜调焦法）
- Ry：在取样长度内，波峰到波谷的大高度，ISO8503-4（触针法）
- Ra：波峰和波谷到虚构的中心线的平均距离， ISO 3274（触针法）
- Ry5：在取样长度内，五个波峰到波谷大高度的算术平均值，ISO8503-4（触针法）
有关 Rz的表述与 Ry5其实是相同的，Rz的表述来自于德国标准 DIN 4768-1。Ra和 Rz 之间的关系是** Rz相当于 Ra的 4~6倍**。
表面粗糙度的评定标准
为了测定钢板表面粗糙度，不同的标准规定了相应的仪器可以使用，测量值以微米（µm）为单位。
国际标准分 ISO 8503 成五个部分在来说明表面粗糙度：
- ISO8503-1：1995表面粗糙度比较样块的技术要求和定义
- ISO8503-2：1995喷射清理后钢材表面粗糙度分级 ―样板比较法
- ISO8503-3：1995 ISO基准样块的校验和表面粗糙度的测定方法 ―显微镜调焦法
- ISO8503-4：1995 ISO基准样块的校验和表面粗糙度的测定方法，触针法
- ISO8503-5：2004表面轮廓的复制胶带测定法
我国的标准 GB/T 13288-91《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较板块法）》，参照 ISO8503所制订。
比较样块法评定表面粗糙度
在涂装现场较为常用的粗糙度评定方法是比较样块法。常用的粗糙度比较块有英国易高elcometer125（E125），荷兰TQC LD2040、LD2050以及英国PTE R2006、R2007等。
ISO 8503-1比较样块有四部分，分别用钢砂（样块 G）喷砂处理和钢丸（样块 S）喷丸处理过，在比较样块的背面分别帖有标签S和G来进行区分（表1）。
粗糙度样块 | 部位 | 名义值/µm | 公差/µm |
|---|---|---|---|
钢砂（G）喷射 | 1 | 25 | 3 |
2 | 60 | 10 | |
3 | 100 | 15 | |
4 | 150 | 20 | |
钢丸（S）喷射 | 1 | 25 | 3 |
2 | 40 | 5 | |
3 | 70 | 10 | |
4 | 100 | 15 |
注：a.当使用显微镜调焦法（ISO 8503-3）时，其名义读数为 hy，当使用触针法（ISO8503-4）时，其名义读数为：Ry5.GB/T13288将涂装前钢材表面经磨料喷砂、抛丸清理后形成的表面粗糙度分为细、中和粗三个粗糙度等级（细细级和粗粗级作为粗糙度等级以外的延伸，工业一上般不使用），这些等级分别由文字和标准比较样块来定义，粗糙度参数为 GB3505中的轮廓大高度值 Ry。粗糙度等级级别的划分见表 2。
级别 | 代号 | 定义 | 粗糙度参数值 Ry |
|---|---|---|---|
细细 | 钢材表面所呈现的粗糙度小于样块 1所呈现的粗糙度 | <25 | |
<25 | |||
细 | F | 钢材表面所呈现的粗糙度等同于样块 1与样块 2所呈现的粗糙度之间 | 25~＜40 |
25~＜60 | |||
中 | M | 钢材表面所呈现的粗糙度等同于样块 2所呈现的粗糙度，或介于样块 2和样块 3所呈现的粗糙度之间 | 40~＜70 |
60-＜100 | |||
粗 | C | 钢材表面所呈现的粗糙度等同于样块 3所呈现的粗糙度，或介于样块 3和样块 4所呈现的粗糙度之间 | 70~＜100 |
100~＜150 | |||
粗粗 | 钢材表面所呈现的粗糙度等同于或大于样块所呈现的粗糙度 | ≥100 | |
≥150 |
使用ISO8503-1或GB/T13288比较样块进行粗糙度评定时，可以用目测和指划表面来比较样块与喷射处理表面，必要时，也可使用不大于 7倍的放大镜来帮助判断，或者数显粗糙度仪直接测量。
复制胶带法评定粗糙度
ISO ISO8503-5：2004《表面轮廓的复制胶带测定法》，NACE RP0287《磨料喷射清理钢板表面轮廓现场测量--复制胶带》，以及 ASTM D4417方法 C，可以有效地测量出表面粗糙度的具体数值，表面粗糙度可用复制胶带进行测量，复制胶带是由 Testex 公司生产的产品。通常使用二种类型的胶带：粗级，用于测量 0.8mils至 2.0mils(20µm至 50µm)的表面粗糙度；特粗级，用于测量 1.5mils至 4.5mils(38µm至 114µm)的表面粗糙度。
通常在一定的区域内要测量三点，这样可以看出粗糙度是否均匀，以及求得其平均值。检测程序：
- 待测量表面清理灰尘和喷砂用磨料等杂质；
- 选择合适带有一块不可压缩聚酯薄膜 (Mylar)和可压缩泡沫塑料小方块的复制胶带，黏贴在喷砂清理过的表面上，暗的一面朝下，掀起一角以备撕除；
- 来回刮平贴紧上面的圆形部分，用一个硬的圆形摩擦工具，例如：搅酒棒，将泡沫紧压在喷砂清理过的表面上，待其均匀呈现暗色，形成实际表面粗糙度的确切的反压印复制品；
- 将胶带从表面上除去，用测微计测量泡沫和塑料膜的厚度。测微计的读数减去Mylar薄膜的厚度50µm (2mils)即为表面粗糙度的读数。
常用的测量仪器有：英国易高elcometer122（E122 胶带/拓片纸、E124 测厚仪），及英国PTE R1001、R1002、R1004、R2004等。
触针法评定表面粗糙度
触针法测量的是表面峰顶到谷底的高度，至少测量5个点以上取平均值。常用的粗糙度仪有:时代山峰0918，英国易高Elcometer123，Elcometer224（E224），荷兰TQC SP1560，美国Defelsko PosiTector SPG以及英国PTE R1006。测量准确的方式是复制胶带法，但触针法测量方便，直接读数且无需额外的耗材，成本较低，精度高，因此也是常用的一种方法。