[发明专利]去除基质表面沾染物的方法

说明书

本发明涉及一种去除金属或混凝土基质的表面沾染物的方法，特别涉及一种用压力水流向该基质的表面喷射一种磨料来清洁该表面的方法。

金属基质上往往涂有各种涂层。为了延长涂层的寿命，特别要求在涂覆前有效地清除金属基质表面的沾染物。沾染物包括液态卤素、硫的化合物，偶而也包括氮的化合物。而上述的表面沾染物则包括水溶性盐，如氯化物、硫酸盐和硝酸盐。在钢基质上的这种盐是铁盐（二价或三价铁盐）。

混凝土基质上也涂有各种涂层。当然，混凝土不同于金属，它与氯化钠那样的水溶性盐类不起化学反应。

人们很早就认识到，基质上水溶性盐的存在是使涂层寿命减少的主要因素。这些沾染物对涂层性能的不利影响在有关涂覆的文献中已讨论了近30年。基质上的水溶性盐通过渗透的起皮过程引起涂层剥溶（和基质的腐蚀）。下面对这个过程作描述。

即使一种钢基质经过介质喷丸处理，只要钢或铁与含水分的可溶性氯化物接触，也会生成铁的氯化物。这一反应本身对于钢的表面就是一种强腐蚀剂。当暴露在空气中时，氯化亚铁便氧化生成氯化铁-一种具有与空气中的水分的天然亲合性的吸湿盐。残留在基质上的氯化亚铁和氯化铁从空气中收集水分，至使钢基质表面上形成一种铁的氯化物的浓缩溶液。铁离子、氯离子和水组成一种电解液，它引起电化学腐蚀反应。

涂在这样的基质上的涂层短时期后即破坏，这是由于基质上的铁的氯化物的浓缩液在渗透过程中通过涂层吸取水分并引起涂层起皮或剥落。由渗透的起皮作用引起涂层破坏的速度取决于涂层的厚度和孔隙度。

混凝土是一种本质上多孔的浇注材料。混凝土的孔隙可以形成从表面向材料内延伸至1英寸深处的容纳水和空气的小穴。孔隙的量因水泥浇注方法和所采用的最后一道工序的种类而异。表面硬镘可使孔隙减少到最低限度。

由可溶性盐产生的基质污染一直被认为是涂层破坏的根源并且已被大量的文献充分证实。涂覆学领域的墨守成规者至今未找到关于这个问题的切实可行而又经济实惠的答案。缺少规定基质上可溶性盐沾染物或浓缩物的允许水平的标准使寻求经济而有效的答案变得复杂化了。所要求的清洁度水平主要随使用环境和所选择的涂层的特性而有所变化，与这些变化的因素无关的是，“基质越干净，抗涂层脱落性越强”。

直到最近，我们还没有关于清除不可见的表面沾染物的喷砂清洁技术规范。传统的喷砂清理工艺不是为清除离子沾染而设计的。干磨料喷砂不能有效地去除腐蚀发生处（通常称作腐蚀单元）的局部的根源，因为操作者可能看不见这种沾染物，不会把干喷砂器对准这种有腐蚀发生的部位。

开发用于从基质上除去不可见沾染物的方法的努力总的来说是不成功的，尽管若干工艺试验获得了部分的成功，例如（1）干喷砂后用水冲洗（反复若干次）;（2）硬粒湿磨料喷砂;（3）高压冲洗;和（4）酸洗后用水冲洗。

水泥基质的涂层的性能主要受两个问题的影响。一是养护后的新的混凝土表面上形成一簿层不易反应的物质作为一种残余物。这种残余物形成一种稀簿的几乎没有胶粘强度的易成粉末的材料，因此对于后续的在混凝土表面施敷涂层材料的工作来说是不能接受的。另一个问题是，任何龄期的未经清洁处理的混凝土的空隙中都含有水溶性盐。由于盐类沾染物的吸湿性质，这些盐类造成了象钢的盐沾染物所造成的同样的吸湿状态，无论温度和湿度如何，基质表面上总存在一个微观的水层。由于渗透的起皮作用引起的不良的附着状态，沾染有盐类的表面的涂层在短时期内很快失效。

特别是当水平的混凝土表面被酸（如氯化氢或粗盐酸）腐蚀时，酸与水泥反应生成可溶性盐，这些盐留存在混凝土的孔隙中。以前人们曾尝试用硬刷子和大量的水进行擦刷和冲洗来去除这些可溶性盐，但是在许多场合这种方法的效果不好。

a.金属基质的清洁

本发明特别针对一种去除金属基质表面沾染物的方法，它包括以下步骤：第一，用高纯度压力水流将一种诸如碳酸氢钠的磨料喷到基质的表面;第二，对金属基质进行磨料喷砂后，用高纯度压力水流冲洗金属基质的表面，这种水冲洗可以清除中和后的可溶性盐、其它表面沾染物和任何残留的磨料。依照上述方法进行的金属基质表面处理，可以得到没有任何可测到的离子沾染物的高度清洁的表面。

为了验证上述效果，要对清洁过的表面进行测试。用一种诸如碳酸氢钠之类的磨料和具有高纯度（例如，少于10micromohs/cm，最好少于5micromohs/em）的水，通过下述因素的相互作用，可以实现高水平的清洁作用：