（高清版）GBT 43100-2023 热喷涂热喷涂涂层的后处理和精加工

热喷涂热喷涂涂层的后处理和精加工2023-09-07发布国家市场监督管理总局GB/T43100—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件修改采用ISO14924:2005《热喷涂热喷涂涂层的后处理和精加工》。本文件与ISO14924:2005的技术差异及其原因如下：——用规范性引用的GB/T17985.1替换了ISO504(见4.1.2),以适应我国的技术条件，增加可操作性；——用规范性引用的GB/T9793替换了ISO2063(见5.3),以适应我国的技术条件，增加可操作性；——用规范性引用的GB/T30790.5替换了ISO12944-5(见5.3),以适应我国的技术条件，增加可——用规范性引用的GB/T16744替换了ISO14920(见6.1),以适应我国的技术条件，增加可操作性。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会(SAC/TC57)归口。纳米科技股份有限公司、凌云科技集团有限责任公司、西安交通大学。Il正确选择热喷涂涂层的后处理和/或精加工程序是确保热喷涂部件正常使用的关键性因素。热喷涂涂层的加工和/或处理尤其要考虑涂层的层状结构，其结构明显不同于同种材料的铸件或锻件，适用于铸件或锻件的精加工技术有可能会损伤热喷涂涂层。1热喷涂热喷涂涂层的后处理和精加工本文件规定了热喷涂涂层的后处理和精加工。本文件适用于热喷涂涂层不同类型的机械后处理、化学处理和热处理，包括切削及其他类型的机械2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T9793热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金(GB/T9793—2012,ISO2063:2005,IDT)GB/T16744热喷涂自熔合金喷涂与重熔(GB/T16744—2002,ISO14920:1999,MOD)GB/T17985.1硬质合金车刀第1部分：代号及标志(GB/T17985.1—2000,ISO504:1975,MOD)GB/T30790.5色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第5部分：防护涂料体系(GB/T30790.5—2014,ISO12944-5:2007,MOD)3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4机械后处理4.1.1通则热喷涂涂层与同种材料的铸件和锻件具有不同的特性，因此一般的刀具切削技术对其不适用。喷热喷涂金属涂层的车削性能取决于其具体特性，如结构和硬度，以及前期采用的热喷涂工艺。a)刀具的选择由于金属热喷涂涂层中含有硬质相和部分极度硬化的喷涂颗粒，车刀的载荷要远高于加工相同或类似材料的铸件或锻件时的载荷。因为热喷涂涂层的这种特性，其加工需用到硬质合金和陶瓷刀具，这两类刀具一般用于车削灰2GB/T43100—2023铸铁、冷硬铸铁和短期车削可锻铸铁。热喷涂铝或铜涂层则能使用经济性好的高速钢切削刀具来加工。使用按GB/T17985.1规定的优质K01和K10硬质合金刀具可获得良好的工作热喷涂涂层硬度x>700HV(60HRC)时，使用烧结到硬质合金块体上的多晶立方氮化硼(CBN)刀具。b)切削速度不同热喷涂涂层的最佳切削速度也不同。与均质材料相比，由于热喷涂涂层含有硬质相，因此其最佳切削速度较低，且需要选用刀尖半径0.4mm～1.2mm的锐利刀具进行加工。附录A给出了相关的参考值，可视情况适当调整。建议先进行试切削，以避免不利后果。注：如果切削速度过快，热喷涂涂层就会像研磨工具一样，缩短刀具的使用寿命。使用饨的刀具会导致涂层表面载荷过高，有可能破坏涂层。c)进给量刀具的进给量应根据热喷涂涂层颗粒的直径确定。附录A给出了车削加工热喷涂金属涂层在某些情况下，热喷涂涂层也可铣削加工。铣削刀具选择、切削速度和进给量的设定可参考车削在切削加工自熔性合金涂层时，由于重熔的合金是一个致密结构，因此可使用冷却液来防止过热(不适用于立方氮化硼刀具)。加工未经重熔的涂层时，由于冷却液可渗入涂层的微孔引起变色和其他问题，因此不应使用冷却液。如果使用冷却液，高液压区域的喷涂颗粒可能会被全部或部分去除，导致表面光洁度不佳。磨削前对涂层进行封孔是有利的。封孔可以防止冷却液渗透到涂层与基材界面，从而避免可能的腐蚀问题(见5.1),同时还能尽量减少磨屑，降低对循环冷却液的污染。由于磨削过程中有时会出现较高的接触温度，因此宜注意封孔剂的选择，使封孔剂不致烧焦或黏附此外，磨削陶瓷涂层前最好也进行封孔，以防止冷却液的渗透染色影响涂层外观。热喷涂涂层一般都可磨削加工。与车削相比，磨削时热喷涂涂层的载荷较低。附录B中表B.1和表B.2给出了磨削加工的相关参考值，附录C中表C.1给出了常用砂轮磨料的信息。砂轮的形状取决于待磨削工件的几何形状。例如：可酌情使用杯状砂轮。尽管在条件允许时优先3GB/T43100—2023使用冷却液，但在特殊情况下也可使用干磨。表B.1～表B.3给出了可选用的砂轮类型，具体选择取决于使用的热喷涂材料。光洁度要求高而尺寸精度要求不高时，可使用砂带磨削，通常采用碳化硅或金刚石砂带。某些热喷涂涂层能使用尖头麻花钻钻削。由于有破坏涂层的风险，因此在采用这些切削工艺时应做好预防措施。不定尺硬质刀具主要包括各类可用于切削的硬质颗粒。对这些切削工艺的相应建议，应参考前述磨削工艺。b)使用松散颗粒——抛光、研磨：车削或磨削后的金属热喷涂涂层可用抛光机和抛光填充材料进行抛光，不应使温度过高损坏涂层。——精磨：热喷涂涂层，特别是陶瓷涂层(如Cr₂O₃、Al₂O₃/TiO₂、一些合金自身与其他陶瓷材料以及超硬材料的混合),可采用精磨达到很低的表面粗糙度(Ra可低至0.05)。要达到此效果，还需要使用合适的粉末材料、热喷涂设备和湿精加工工艺。4.2其他机械加工工艺在特定情况下，金属热喷涂涂层能采用喷丸进行后处理。喷丸工艺会增强涂层的致密性，并能产生压应力。这种后处理能提高涂层(尤其是电弧和火焰喷涂涂层)的耐腐蚀性。值得注意的是，喷丸时不应使热喷涂涂层局部负载过高，以防止剥落。通过擦刷热喷涂涂层可以让表面变得平滑或去除表面的粉尘等，以实现清洁表面或装饰的效果。5化学处理未经处理的热喷涂涂层含有微小的孔隙。在很多情况下，最好使用专门配制的封孔材料来封闭孔隙。封孔材料要渗透进孔隙，而不是只停留在表面上。因此，控制封孔剂的黏度极为重要。另外同样重4为了避免静态或动态压力损失，应采用合适的封孔剂封闭涂层的孔隙。对于覆有热喷涂涂层的部件而言，防止界面腐蚀很重要。如要提高基体材料的耐腐蚀性，则应保证喷涂材料比基体材料的电位序低(如在钢上喷涂镍合金)。5.1.4封孔以改善摩擦和滑动性能使用适当的封孔剂(如聚四氟乙烯，PTFE)可降低热喷涂涂层的摩擦和滑动系数，改善涂层的摩擦和滑动性能。5.1.5封孔以实现特定的表面性能除了上述几种应用外，还有用以实现其他特殊表面性能的封孔剂。示例1:对热喷涂电气绝缘涂层封孔，避免因湿气渗入涂层(如氧化铝涂层)而降低其绝缘性能。示例2:为实现防粘目的而进行封孔，例如胶辊。示例3:为实现润湿或阻止润湿(亲水/疏水性)目的而进行封孔。在印刷业有这种应用的典型案例。示例4:为实现一定的外观特性而封孔，让艺术品或建筑达到一定的视觉效果。5.2化学转化为获得某种视觉效果，能对金属热喷涂涂层进行化学后处理。通过在金属热喷涂涂层上涂刷适当的溶液来改变颜色。涂装可改善热喷涂涂层的外观，也可增加Al/Zn涂层的防腐寿命。如果要在锌或铝喷涂层上涂覆有机涂料，则应在热喷涂结束后立即涂覆(按照GB/T9793相关规定执行),按照GB/T30790.5的要求，涂覆间隔时间不超过4h。注：需特别注意的是，涂覆多孔涂层时宜避免起泡(发泡)。通常是使用低黏度或蚀洗用涂料。6热处理火焰喷涂自熔性合金(NiCrBSi等)通常采用重熔方式进行后处理(按照GB/T16744相关规定执行)。在特定情况下，能采用扩散退火方式对热喷涂涂层进行后处理，使涂层和基材之间形成扩散，从而增加结合强度。这一过程应在真空室或可控惰性气氛中进行，以避免在涂层表面及内部形成不必要的6.3热等静压以可控方式对热喷涂后的部件进行热等静压处理，可提高涂层的致密度和附着力。5在进行所有这些处理时，应遵循与其工艺和程序相关的所有劳动保护和环境保护规定6(资料性)涂层硬度X硬质合金牌号切削角后角切削速度m/min进给量mm/转切削深度mm冷却粗加工精加工粗加工精加工X<200HV(95HRB)YG6X+8°~+10°0.05~否200HV(95HRB)≤X<300HVYG6X+5°0.1～0.20.05~否300HV(30HRC)≤X≤700HVYG3X-5°0.1～0.20.05~否涂层硬度X硬质合金牌号切削角后角切削速度m/min进给量mm/转切削深度mm冷却粗加工精加工粗加工精加工X<200HV(95HRB)YG6X+5°0.1～0.20.05～0.08是200HV(95HRB)≤X<300HVYG3X-5°0.1～0.20.05～0.08是300HV(30HRC)≤X≤700HVYG3X-5°0.1～0.20.05～0.08否涂层硬度X切削角后角切削速度m/min进给量mm/转切削深度mm冷却粗加工精加工粗加工精加工X=350HV(35HRC)+5°否7表A.4采用氮化硼刀具切削热喷涂涂层(重熔后)涂层硬度X切削角后角切削速度m/min进给量mm/转切削深度mm冷却粗加工精加工粗加工精加工500HV(50HRC)≤X<700HV-5°是X=700HV(60HRC)-5°是8(资料性)热喷涂涂层磨削加工的参考值表表B.1～表B.3给出了热喷涂涂层磨削加工的参考值。注：1目=2.54cm。表B.1采用碳化硅和刚玉砂轮磨削热喷涂涂层涂层材料涂层硬度磨削工艺磨料硬度等级结构黏结类型线速度m/min冷却Ni/Cr合金—外圆磨平面磨内圆磨1VVV25～3020～25是是是Cu/Al合金外圆磨平面磨内圆磨HII75VVV25～3020～25是是是金属陶瓷X>700HV外圆磨Ke(V)25～30是表B.2采用碳化硅和刚玉砂轮磨削热喷涂涂层(重熔后)涂层材料涂层硬度磨削工艺磨料颗粒尺寸目硬度等级结构黏结类型线速度冷却Ni/Cr合金外圆磨平面磨内部磨削CCCKI575VVV是是是Ni/Cr合金外圆磨平面磨内部磨削CCCHIH885VVV是是是WC-/NiCr合金外圆磨平面磨内部磨削CCCI1H885VVV是是是表B.3采用金刚石砂轮外圆磨削热喷涂涂层(重熔及陶瓷涂层)涂层材料涂层硬度颗粒尺寸目磨料浓度%湿磨干磨合成树脂黏结剂型砂轮线速度金属黏结剂型砂轮线速度WC-/NiCr合金否是是否金属陶瓷是否9GB/T43100—2023(资料性)磨料信息表C.1给出了常用的砂轮磨料信息。表C.1磨料信息磨料颗粒尺寸*目硬