几种防腐表面处理工艺方法
赛华云防腐技术总监、51防腐论坛高级版主张作华
防腐行业对施工质量的评价通常用一句话来概括，那就是“三分材料，七分施工”。虽然这种说法不够科学，但确实肯定了施工在防腐质量控制和评价中的重要性。根据大量案例和施工经验统计，防腐质量“三分材料，七分施工”的“施工”中，表面处理占了影响因素的70%。因此，防腐表面处理已成为整体防腐效果或防腐质量中最关键的影响因素，是防腐施工过程中需要严格控制的“重中之重”工序。
表面处理的目的是为了清除基层上的锈层、油污、旧防腐层等污染物和杂质，获得具有一定粗糙度的表面，增加防腐层与基层的附着力，充分延长防腐层的使用寿命。表面处理是防腐施工中最先进的工艺，它直接影响防腐层与基层的附着力以及防腐层后续使用过程中容易出现的起泡、开裂、起皮、脱层等破坏现象。防腐表面处理基层的材料种类繁多，可以说是五花八门；但实际施工中经常遇到的只有这几种。 最常使用的防腐表面处理结构有金属、水泥、塑料、玻璃、木材等，其中又以金属材料应用最为广泛钢结构防腐涂料隐蔽，而金属材料中处理最为普遍的是碳钢材料（本文未特别注明的均以碳钢材料表示）。
金属表面的污染物主要有油污、铁锈（包括氧化皮）和旧防腐层（如油漆、树脂、玻璃纤维、橡胶衬里、聚脲等）。防腐施工中的金属表面处理包括除油、除锈、清除旧防腐层、氧化、磷化、钝化等。通常的处理工艺如下：
金属表面除油。金属表面的油污有能皂化的，如动植物油，有不能皂化的，如机油、柴油、凡士林、石蜡、矿物油等。常用的溶剂除油法是利用有机溶剂清洗除油。选用一些溶解能力强、不易着火、毒性小、挥发缓慢、不易使空气中的水分凝结在构件表面的溶剂，如汽油、松节油、丙酮、二甲苯、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯等。碱性化学除油法是利用碱性溶液对油进行皂化，去除皂化的油污。也可利用表面活性剂的乳化作用，去除非皂化的油污。 碱性溶液要求皂化、乳化能力强，又不会对基层产生过度腐蚀，如氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠等。干冰除油是利用干冰的超低温冻融效应，对油污产生急速冷却“爆炸”作用，将油污和杂质带出，从而去除工件上的油污。燃烧除油：在安全条件下，可用火焰喷射器燃烧去除油污（混凝土水泥地坪涂装施工表面处理中常采用此法）。蒸汽除油：根据施工环境和条件，可用蒸汽吹油性物体，达到清洗油污的目的。金属表面除锈。除手工除锈、机械除锈、水射流除锈、喷砂喷丸除锈外，还有激光除锈、干冰除锈等。 手工除锈：使用刮刀、砂纸、钢丝刷、锉刀等除锈工具，清除表面锈迹。
此方法劳动强度大，效率低，质量差，适用于一些防腐质量要求不高的防腐涂装施工。机械除锈是采用电动或气动打磨机进行除锈，这种除锈工艺比手工除锈效率高，质量好；但噪音大，劳动强度大，易损伤母材和人身安全，另外钢丝轮与金属表面打磨产生的金属污泥不易处理，造成“二次污染”，一般适用于简单的钢结构、设备、管道表面处理。水射流除锈是利用高压水泵、高压水枪产生的30MPa高压水进行除锈的一种环保型除锈工艺，此工艺不但能去除锈层，还能清理部分油污，除锈效率高，质量好，适用于大面积除锈，需注意安全操作，控制水压和喷射角度。 喷砂、喷丸是目前除锈、防腐施工最常用的方法，其除锈效率高、速度快、质量好。喷砂、喷丸能彻底清洗金属表面的污染物，甚至油污、锈层及部分防腐层都能去除，且粗糙度极佳，能提供非常好的防腐层基面，利于高附着力。当然，由于环境因素，喷砂、喷丸除锈方法受到限制；但如果对磨料粉尘进行妥善收集或密封，则可解决环境问题。此外，海绵喷砂技术也用于工厂表面处理作业；但由于成本及推广因素，尚未得到广泛应用。
化学除锈，金属表面的锈层和氧化皮主要是金属氧化物，能与酸溶液发生化学反应而溶解。化学除锈是利用各种酸溶液与金属表面氧化物发生化学反应，使其溶解于酸溶液中，从而达到除锈的目的，也就是通常所说的“酸洗”。酸洗后最好不要用碱中和，因为金属表面的碱比酸更难去除，金属表面残留的碱比酸的危害更大。它不仅会降低防腐层与金属基体的结合强度，而且能与许多涂料、黏合剂发生化学反应（如皂化反应），对防腐层造成严重破坏。建议用清水将酸洗后的部件冲洗至pH值为7，并迅速擦干或吹干。为防止钢材表面酸洗后生锈，冲洗后最好进行钝化、磷化处理。 干冰除锈是利用干冰机将干冰喷射到生锈的表面上，通过超低温冷冻激发，使锈层及其它污物瞬间“爆炸”脱离金属表面，达到剥离除锈的效果，同时还能清洗表面油污及薄防腐层，是一种非常环保的除锈工艺方法；但由于成本及大面积不适应等原因，干冰除锈机多用于精密仪器加工及隐蔽部位、狭小空间及特殊领域，在施工现场很少使用。激光除锈是利用高能激光束扫描锈层，激光除锈的原理主要涉及以下几个方面：
燃烧气化：当激光束照射到工件表面时，锈层会吸收大部分激光能量，导致温度急剧上升，当温度达到锈层的燃点时，锈层就会燃烧气化，产生火花和黑烟。
热化学作用与机械作用：激光束照射后，锈蚀表面温度迅速升高，超过锈蚀材料的耐受温度，使锈层迅速剥落或气化，从而达到除锈效果。
激光震动效应：激光束可以利用震动效应，直接将锈蚀表面剥离，对于镀层较多的物体，激光束穿透镀层加热后，也能将镀层剥离。
冲击波效应：吸收大量能量形成快速膨胀的等离子体，产生冲击波，将污染物破碎成碎片并去除。为了防止处理过的表面因热量累积而受损，光脉冲宽度需要足够短。
声波的产生：激光能量在作用过程中部分转化为声波，当这些声波传播到锈层与基体界面时，又会被反射回锈层，与新的声波发生干涉，产生高能波，使锈层碎裂。
激光除锈是利用激光束的高能量密度，通过化学反应、热效应、机械效应、冲击波、声波等作用，高效精准地去除锈迹的技术。随着国内劳动力成本的提高，激光除锈已从小规模应用发展到大规模除锈，被认为是金属表面处理的前沿技术。
金属化学酸洗综合表面处理是将除锈、除油、磷化、钝化等工艺结合起来，一次性完成金属表面处理的工艺方法，称为“综合处理法”。“二合一”表面处理工艺方法将乳化除油与酸洗结合起来，可一次性完成除油、除锈，酸洗产生的氢气有利于乳化除油和酸与锈的作用，二者相互促进，处理效果更佳。“三合一”表面处理工艺方法又分为除油、除锈、磷化除油、除锈钝化表面处理方法。“四合一”表面处理工艺方法是一种一次性完成除油、除锈、磷化、钝化的新处理方法，只适用于直接处理带有液态油污和较轻锈迹（包括薄浮锈、水锈）的钢构件。 如果有半固态的油脂，锈蚀较重的部件就不能完全清除。钢铁部件经过“四位一体”表面处理后，能形成一层不溶解锌、铁、镁等金属的磷酸盐膜层，既有良好的防护性能，又能吸收油漆，增加涂装的附着力，增加耐腐蚀性能。金属磷化钝化表面处理，经过磷化处理后，金属表面获得一层黑色光亮的磷酸盐保护膜，该膜具有孔隙性，与油漆结合牢固，所以磷化处理常作为涂装的底层；而有些如不锈钢等经过钝化处理后，也能形成一层优良的耐腐蚀膜层。钝化是由于金属与氧化性介质作用，在金属表面生成一层极薄、致密、覆盖性能好，并能牢固附着在金属表面的钝化膜。
这层膜以独立相存在钢结构防腐涂料隐蔽，通常是氧与金属的化合物。它起到将金属与腐蚀介质完全隔离的作用，使金属不与腐蚀介质直接接触，使金属基本停止溶解，形成钝化状态，达到防止腐蚀的效果。不锈钢经过充分酸洗钝化处理，可除去各种油污、铁锈、氧化皮、焊点等污物，处理后表面变成均匀的银白色，大大提高了不锈钢的耐腐蚀性能，适用于各类不锈钢件、板材、设备。金属表面旧防腐层的清理包括防腐层和衬里层（橡胶衬里、玻璃纤维衬里、塑料衬里、耐酸砖衬里、聚脲衬里等）的清理。防腐层的清理，通过涂层检测，确定腐蚀严重的旧涂层已失去保护作用，必须彻底清理。 旧涂层可采用手工、机械、喷砂、抛丸、燃烧、碱溶液、有机溶剂脱漆剂或高压水射流处理等方法直接清理，同时根据防腐要求涂刷底漆，进行临时保护。衬层（橡胶衬里、玻璃纤维衬里、塑料衬里、耐酸砖衬里、聚脲衬里等）清理，大多仍采用原来传统的手工方法。由于衬层比较厚，粘结性能强，涂层清理法已不适用。为提高清理衬层效率，可分段切割，组成“九宫格”形式。分步清理小块时，可用小锤、凿子、钢凿、电钻等，再用风镐、电铣机、刮皮刀等小型机械工具清理。
在一些改造工程中，由于时间紧、任务重，内衬层清理起来十分麻烦，只能采用“人海战术”逐块清理，暂时没有好的技术解决办法。笔者也呼吁广大防腐技术人员和表面处理施工人员，集中智慧，各显神通，发明一种高效、低成本、简便易行的防腐内衬处理工艺。如能实现智能化或机械化，可以说填补了我国这一领域的空白，功不可没。
水泥、砂浆、混凝土的表面处理比金属表面处理简单，可直接用手工或机械方法处理。如无防腐层或有防腐涂层，可用金刚石尖头地坪研磨机、喷砂机或自带集尘器的抛丸机进行清理；一些较厚的地坪漆、聚脲层、塑料地板、耐酸砖板、橡胶板、玻璃纤维等需要翻新处理的地方，可用铣床或刮刀清理。无防腐层的水泥、砂浆、混凝土的表面处理，需除油去污，可采用有机溶剂或烘烤工艺方法进行清理。部分混凝土表面也可采用酸蚀处理；但施工后必须用清水冲洗，保持pH值在7左右。经过表面处理后，水泥、砂浆、混凝土必须露出自身的“毛细血管”，处理后的灰尘、杂质不能堵塞这些小孔。 混凝土2cm内含水量
木制品作为受防腐、防火涂料保护的装饰材料，必须满足干燥、无油污、无尘、平整、无树脂的表面处理要求。
有效彻底清除木材表面浮尘。根据《木结构工程施工及验收规范》（GBJ206-83）的有关规定，木材含水率不得大于10%-12%，木材可用自然干燥法或烘干法干燥。去除毛刺。木材表面的毛刺使涂层粗糙，破坏涂层的完整性，涂漆前可用砂纸打磨毛刺。清除油污和树脂。用热肥皂水或洗涤剂将木材表面的油污除去，再用清水擦洗一次，然后抛光。如有松香，可用5%-6%碳酸钠溶液或4%-5%氢氧化钠溶液清洗，使松香皂化，再用清水冲洗干净。也可以用有机溶剂洗刷，即用25%丙酮水溶液溶解松香或80%碱溶液与20%丙酮溶液混合。 最好用20%的混合液，做完以上表面处理后还必须用酒精擦洗，最好再涂一层虫胶漆或醇溶性酚醛树脂漆，防止松香从木材中渗出而导致漂白。有的木材表面有色斑，色泽不均，影响渗透木纹的浅色涂料的装饰效果，需要漂白。可用30%双氧水100克，水100克，25%氨水10-20克的混合溶液，均匀涂抹木材表面，2-3天后木材表面即变白，涂漆无需其它处理。
玻璃、陶瓷表面处理可用溶剂或蒸汽脱脂，再用洗涤剂溶液处理，或对表面进行轻度喷砂或喷丸处理，形成一定的表面粗糙度，可增加基层与防腐层之间的附着力。玻璃、陶瓷表面也可用7%-20%氢氟酸蚀刻，形成表面粗糙度，再用清水清洗，然后自然干燥或用热风干燥。加工过程中必须采取安全预防措施。
塑料表面的粘结强度相对较低，这是因为塑料结晶度较大，极性较小或无极性；加之塑料制品在加工过程中表面有一层脱模剂，表面易吸附灰尘。因此，塑料表面涂漆、电镀或涂敷胶粘剂时，附着力和粘结强度都相对较差。为了提高涂层或防腐层与塑料的粘结强度，施工前必须对塑料表面进行处理。
表面除油：用有机溶剂、碱溶液、肥皂水等直接刷在塑料表面。对于耐溶剂性差的塑料，可用乙醇、汽油、肥皂水除油。对于耐溶剂性好的塑料，可用甲苯、丙酮、氯仿除油。对于塑料表面的粗化，可用砂纸抛光、喷砂（建议用水喷砂）等方法，提高塑料表面的粗糙度，有利于塑料与涂层的结合效果。 对于表面的活化，可以采用塑料水（如pp水）、电晕（塑料电晕处理机的主要作用是对塑料薄膜或板材表面进行电晕放电处理，增强其表面附着力和附着力。这种处理使塑料表面产生微小的电晕放电现象，改变表面的化学性质，从而提高其对防腐涂层的渗透性。电晕处理还可以使塑料表面发生自由基反应，使聚合物分子发生交联，使其表面变得粗糙，增加其对极性溶剂的润湿性。这一过程还有助于破坏塑料表面的分子结构，从而提高其表面能，提高产品的表面张力。在涂覆、涂胶等加工前进行电晕处理，可以防止生产过程中出现粘合不牢、漏胶或印刷掉色等问题，从而保证产品质量。）等表面处理工艺，改变塑料表面结构，以达到增强塑料表面与涂层结合强度的目的。
防腐施工中的表面处理已不仅限于金属、水泥、塑料、玻璃、木材等少数几种工艺方法，针对不同材质的表面处理方法多种多样，传统的工艺方法正逐渐被淘汰，具有尖端技术的新工艺、新材料不断涌现，可以说表面处理和清洗技术层出不穷、争奇斗艳。但对处理难度较大的防腐内衬层清洗，至今尚未取得突破性的进展，这也是防腐层翻新、材料再利用、企业实现降本增效的一大障碍。如何解决这一难题，实现快速简便的防腐内衬层清洗工艺，是我们防腐技术与施工人员面临的一项具有创新性、经济价值和光荣的课题。
防腐的目的是为了延长构件、设施、设备及一切被保护对象的使用寿命，实现高效、长效运行。要达到这一目的，必须保证防腐层的质量。按照“三分材料、七分施工”的质量控制要求和表面处理占施工70%的影响因素，基层的表面处理十分重要。因此，防腐施工技术人员必须充分了解表面处理的工艺方法，熟练掌握并运用到施工实践中，总结经验，不断创新，特别是在防腐衬里层的处理上要有所突破。
