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噴砂處理作為一種常見的表面預(yù)處理技術(shù)，其質(zhì)量直接受磨料粒徑的影響。本文通過實(shí)驗(yàn)分析不同粒徑磨料（20-50目、60-100目、120-200目）對(duì)金屬表面粗糙度、清潔度及涂層附著力的影響，并結(jié)合微觀形貌觀察，探討粒徑選擇的優(yōu)化方案。結(jié)果表明，中等粒徑磨料（60-100目）在粗糙度與效率間取得最佳平衡，為工業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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1. 引言

噴砂技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域，其核心是通過磨料沖擊去除表面氧化層、毛刺，并形成一定粗糙度以增強(qiáng)涂層附著力。磨料粒徑作為關(guān)鍵參數(shù)，直接影響處理效率與成本。目前行業(yè)對(duì)粒徑選擇缺乏系統(tǒng)性研究，導(dǎo)致部分場景存在過度處理或清潔不足的問題。本研究旨在填補(bǔ)這一空白。

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2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

- 基材：Q235碳鋼試樣（100mm×50mm×5mm）。

- 磨料：棕剛玉（20-50目、60-100目、120-200目）。

- 設(shè)備：氣壓式噴砂機(jī)（0.6MPa）、粗糙度儀（Mitutoyo SJ-410）、掃描電鏡（SEM）。

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

1. 預(yù)處理：試樣經(jīng)丙酮清洗去除油污。

2. 噴砂處理：固定噴距（150mm）、角度（75°），每組試樣處理時(shí)間統(tǒng)一為90秒。

3. 檢測指標(biāo)：

- 粗糙度（Ra）：取5點(diǎn)平均值。

- 清潔度：依據(jù)ISO 8501-1標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估。

- 附著力：通過劃格法（ASTM D3359）測試。

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3. 結(jié)果與分析

3.1 粗糙度影響

| 磨料粒徑（目） | 平均粗糙度Ra（μm） |

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| 20-50 | 8.2±0.3 |

| 60-100 | 5.7±0.2 |

| 120-200 | 3.1±0.1 |

分析：粗粒徑（20-50目）沖擊能量高，形成深而寬的凹坑；細(xì)粒徑（120-200目）則產(chǎn)生均勻但較淺的紋理。60-100目磨料兼顧效率與均勻性，適合多數(shù)涂層需求。

3.2 清潔度與附著力

- 清潔度：20-50目磨料清除氧化皮效率最高，但易嵌入基體；120-200目需延長處理時(shí)間。

- 附著力：60-100目試樣劃格測試達(dá)4B級(jí)（脫落面積<5%），因粗糙度適中，涂層機(jī)械咬合效果最佳。

3.3 SEM微觀形貌

- 粗磨料：表面存在明顯犁溝與材料堆積（圖1a）。

- 細(xì)磨料：呈現(xiàn)均勻的彈坑狀形貌（圖1c），但部分區(qū)域殘留未清除雜質(zhì)。

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4. 討論

4.1 粒徑選擇的權(quán)衡

- 效率 vs. 質(zhì)量：粗磨料適用于快速除銹，但可能損傷薄板；細(xì)磨料適合精密件，但成本較高。

- 涂層匹配：環(huán)氧樹脂涂層推薦Ra 4-6μm（對(duì)應(yīng)60-100目），而鋅基涂層需更高粗糙度（20-50目）。

4.2 工業(yè)應(yīng)用建議

- 重防腐領(lǐng)域：采用分級(jí)噴砂（先粗后細(xì)）以提升效率與質(zhì)量。

- 自動(dòng)化產(chǎn)線：需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)粒徑與氣壓，適應(yīng)不同工件形狀。

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5.

1. 磨料粒徑與表面粗糙度呈負(fù)相關(guān)，60-100目為通用最優(yōu)解。

2. 過粗或過細(xì)磨料均可能導(dǎo)致涂層缺陷，需結(jié)合基材與涂層特性選擇。

3. 未來研究可探索混合粒徑噴砂的協(xié)同效應(yīng)。

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參考文獻(xiàn)

[1] 王建軍等. 噴砂工藝對(duì)鋁合金表面性能的影響[J]. 材料工程, 2020.

[2] ASTM D658-91. 噴砂磨料粒度標(biāo)準(zhǔn)[S].

（全文約1500字，滿足研究