T-CWAN 0164-2025 金刚石激光钎涂工艺规范

1ICS25.160.20CCSJ33团体标准Specificationfordiamon中国焊接协会发布I 12.规范性引用文件 13.术语和定义 14.材料 25.设备 26.激光钎涂前准备 37.激光钎涂 38.检验 39.补焊 4附录A（资料性）激光钎涂工艺规程（WPS）示例 5附录B（资料性）镍基钎料成分及熔化温度 6附录C（资料性）钢材分类指南 7T/CWAN0164—2025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。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、河南赛福特特种设备检测有限公司、洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所）、华北水利水电大学、亚琛联合科技（天津）有限公司、上海盖泽激光科技有限公司、黑龙江省科学院高技术研究院、北部湾大学。本文件主要起草人：秦建、杨子佳、王威、施建军、吴艳明、陶汪、周立涛、张彦奎、荆文、井培尧、邓军林、武鹏博、张煜、罗玖田。1T/CWAN0164—2025本部分规定了金刚石激光钎涂的工艺规范内容要求，包括激光设备选择、钎料选择、母材选择、钎涂工艺施工、质量要求、检验试验、常见缺陷及处理对策、安全技术主要事项等内容。本部分适用于金刚石激光钎涂工艺。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。GB/T2793—1995GB/T2943—2008GB/T3375—1994GB/T7124—2014胶粘剂不挥发物含量的测定胶粘剂术语焊接术语粘结剂助剂术语和定义GB/T10859—2008镍基钎料GB/T14683—2011工业用粘结剂评定方法GB/T19866—2005焊接工艺规程及评定的一般原则GB/T19867.4—2008激光焊接工艺规程GB/T23536—2022超硬磨料人造金刚石品种GB/T33219—2016硬钎焊接头缺欠HB5363—1995焊接工艺质量控制标准JB/T3168.2—1999喷焊合金粉末硬度、粒度测定JB/T6045—2017硬钎焊用钎剂NB/T47013.4—2015承压设备无损检测第4部分：磁粉检测NB/T47013.5—2015承压设备无损检测第5部分：渗透检测3.术语和定义本部分采用GB/T3375—1994、GB/T19866—2005和GB/T19867.4—2008规定的术语和下列定义。3.1金刚石激光钎涂diamondlaserbrazing将钎料粉末与适当的添加剂混合制成钎涂材料，平铺放置到工件表面形成预制涂层，然后以激光为热源，将其加热熔化，通过液态钎料在母材表面的润湿铺展，并借助钎料中的活性元素与金刚石发生化学反应，在金刚石界面形成类金属结构的碳化物层，从而实现母材、钎料和金刚石之间冶金结合的耐磨复合涂层表面加工方法。3.22T/CWAN0164—2025钎涂材料brazingcoatingmaterial钎料、金刚石与粘结剂按照一定顺序及比例均匀混合形成的复合膏状钎料。通过激光钎涂工艺，将金刚石牢固粘结在基体（如硬质合金、钢）表面，形成高耐磨、高导热的功能性涂层或工具。3.3钎料预置pre-fillthefiller将钎涂材料以特定工艺预先涂覆或排布在母材表面，并通过烘干、压制等方式完成界面预处理的操作过程。4.材料4.1钎涂母材选用低合金高强钢和中合金钢等母材，母材应满足具体使用工况的技术要求，同时应符合使用单位的质量管理体系要求，常用母材见附录B。4.2钎料4.2.1钎涂材料为镍基钎料和金刚石的混合粉末，应根据不同的钎涂需求选择不同类型的镍基钎料。4.2.2金刚石激光钎涂用镍基钎料应符合GB/T10859-2008中规定。4.2.3金刚石激光钎涂用钎料需含有活性元素Cr（质量分数≥10%），且不含有P元素4.2.4金刚石激光钎涂用镍基钎料应有产品质量证明书，并符合相应标准的规定。使用单位应根据质量管理体系按相关标准验收或复验，合格后方可使用。4.2.5常用的金刚石激光钎涂用镍基钎料见附录C4.3金刚石选用金刚石应满足GB/T23536—2022中的规定，产品有相应质量检测书，并符合标准中规定。4.4粘结剂粘结剂的选择以不挥发物残留少为原则，需满足常温稳定性、低热解残留，且在钎涂过程中不产生腐蚀性物质。针对具有粘结性、高温易挥发、不残留杂质、工艺适配性、热稳定性及经济性等条件，针对不同的钎料可选择酒精、丙醇等作为粘结剂。5.设备5.1使用设备一般原则金刚石激光钎涂工艺规范应包括所用设备必要的信息标识。5.2激光设备提供设备的种类、型号、牌号、额定功率、激光发射方式、组成的激光器数量、制造商提供的参数。5.3混合/搅拌设备5.3.1将镍基钎料粉末与金刚石混合均匀的装置，提供设备型号、转速、混合时间、混合方式。5.3.2将混合后的镍基钎料/金刚石与粘结剂搅拌均匀的装置，提供设备型号、转速、搅拌时间、搅拌方3T/CWAN0164—20256.激光钎涂前准备6.1待钎涂母材准备待钎涂母材表面应平整、光洁，无裂纹、夹杂等缺陷，无氧化物、水、油污等附着影响钎涂质量的物质。6.2待钎涂母材表面的检验待钎涂表面按照NB/T47013.4—2015和NB/T47013.5—2015进行磁粉和渗透检测，应检测后无缺陷，缺陷母材不能用于钎涂施工。6.3钎涂材料的准备6.3.1将镍基钎料粉末与3%~15%金刚石均匀混合。6.3.2将复合钎料与5%~10%的粘结剂均匀搅拌，制备成膏状钎涂材料。7.激光钎涂7.1激光钎涂人员资格操作人员应经激光设备操作培训，且考核合格7.2钎涂材料预置膏状钎涂钎料应均匀平整涂抹在母材表面，根据应用需求选择涂抹厚度，厚度保持在0.2mm~0.6mm。涂抹完毕应将工件放入干燥箱内，于100℃~200℃烘干0.5h~1h。7.3激光钎涂过程工艺参数7.3.1设备参数：激光钎涂设备应选用激光功率不低于4000W的连续型激光器，激光头形状可根据应用需求选择圆形、环形、矩形激光头；7.3.2机械参数：可根据钎涂母材的形状、尺寸设计相应的扫描路径；根据应用需求选择扫描速度在0.5m/min~2.0m/min的传统激光钎涂，或20m/min~200m/min的超高速激光钎涂；7.3.3气体参数：保护气应为氩气，气体流量在5L/min~30L/min之间；7.3.4其他参数：根据激光头与预置钎料表面之间的工作距离调整光斑面积在1mm2~25mm2。8检验8.1外观检测8.1.1通过目视或30倍放大镜检查、激光钎涂金刚石表层不得有裂纹、气孔、疏松等缺陷，涂层侧面不得有未焊透现象。8.1.2须保证几何尺寸，变形在允许范围之内，金刚石激光钎涂层厚度、表面粗糙度应符合有关标准规范和设计图样的要求。其中厚度均匀性允许波动范围最好在±10~30μm，平面度偏差≤50μm；激光钎涂后允许的变形程度取决于基体材料，如工具钢激光钎涂后允许最大翘曲≤0.5μm/mm，硬质合金激光钎涂后允许最大翘曲≤0.3μm/mm。4T/CWAN0164—20258.2渗透检测钎涂层表面应进行渗透检测，合格标准不低于NB/T47013.5—2015中Ⅱ级或满足设计要求，标准为钎涂层表面任一50mm×50mm区域内，允许总缺陷面积≤20mm2，缺陷最大分布密度≤2个/100cm2。渗透检测可采用着色法或荧光法，检测方法按NB/T47013.5—2015的规定。钎涂层表面应没有裂纹。9补焊激光钎涂层有不合格缺陷，应对缺陷进行局部或全部清除后重新进行钎涂。当补焊面积超过总面积的30%时应全部铲除重新钎涂。9.1.1应采用机械加工或打磨的方法去除缺陷处全部钎涂层，打磨时应防止过热。热处理后进行表面检验，检验合格后进行补焊；9.1.2补焊应采用与钎涂同样方法进行，如方法不同，则应通过补焊模拟试验，对所采用的补焊工艺进行评定；9.1.3补焊钎涂材料、过程实施、钎涂后检验应与钎涂时一致。5T/CWAN0164—2025（资料性附录）激光钎涂工艺规程（WPS）示例表A.1给出了金刚石激光钎涂推荐工艺规范示例。表A.1金刚石激光钎涂推荐工艺规范编号：激光焊接设备标识厂家型号标识送粉系统母材标识生产厂家型号成分厚度复合钎料标识镍基钎料成分复合钎料形态复合钎料成分配比焊前准备母材清理母材检验复合钎料预置焊接参数焊接位置焊接技能钎涂激光功率移动速度移动速度变化情况送粉速度工作气体型号和种类流量工作距离保护气体喷嘴位置方向预热焊后操作焊后检验补焊制造商（名称、签字及日期）1T/CWAN0164—2025（资料性附录）钢材分类指南表B.1给出了钢材分类。表B.1钢材分类种类钢的类型1最小屈服强度Reh＞360N/mm2，经过热处理的细晶粒结构的钢和铸钢最小屈服强度＞360N/mm2，除不锈钢的调质钢和沉淀硬化钢2最小屈服强度360N/mm2＜Reh≤460N/mm2，经过热处理的细晶粒结构的钢和铸钢3最小屈服强度＞460N/mm2，经过热处理的细晶粒结构的钢和铸钢最小屈服强度360N/mm2＜Reh≤690N/mm2的调质钢3.2最小屈服强度Reh＞690N/mm2的调质钢4Mo≤0.7%、V≤0.1%的低钒合金钢4.1Cr≤0.3%、Ni≤0.7%4.2Cr≤0.7%、Ni≤1.5%5C≤0.35%，不含V的Cr-Mo钢0.75%≤V≤1.5%、Mo≤0.7%5.21.5%＜Cr≤3.5%、0.7%＜Cr≤1.2%5.33.5%＜Cr≤7%、0.4%＜Cr≤0.7%5.47%＜Cr≤10%、0.7%＜Cr≤1.2%6高V的Cr-Mo合金钢0.3%≤Cr≤0.75%，Mo≤0.7%，V≤0.35%6.20.75%＜Cr≤3.5%，0.7%＜Mo≤1.2%，V≤0.35%6.33.5%＜Cr≤7%，Mo≤0.7%，0.45%≤V≤0.55%6.47%＜Cr≤12.5%，0.7%＜Mo≤1.2%，V≤0.35%7C≤0.35%、10.5%≤Cr≤30%的铁素体、马氏体或沉淀硬化不锈钢7.1铁素体不锈钢7.2马氏体不锈钢7.3沉淀硬化不锈钢8奥氏体不锈钢Cr≤19%的奥氏体不锈钢8.2Cr＞19%的奥氏体不锈钢8.34.0%＜Mn≤12%的锰奥氏体不锈钢1T/CWAN0164—2025（资料性附录）镍基钎料成分及熔化温度表C.1给出了镍基钎料成分及熔化温度。表C.1镍基钎料成分及熔化温度分类牌号合金元素含量（质量百分数，%）熔化温度/℃NiCoCrBFeCPW固相线液相线Ni-Cr-Si系钎料BNi71CrSi余量≤0.118.5~19.59.75~10.50≤0.03—≤0.06≤0.02—10801135Ni-Cr-B系钎料BNi81CrB余量≤0.113.5~16.5—3.25~4.0≤1.5≤0.06≤0.02—10551055Ni-Cr-Si-B系钎料BNi73CrSiB余量≤0.118.5~19.57.0~7.5≤0.5≤0.10≤0.02—10651150BNi74CrFeSiB余量≤0.113.0~15.04.0~5.02.75~3.504.0~5.0≤0.06≤0.02—9801070Ni-Cr-Si-B-Fe系钎料BNi73CrFeSiB（C）余量≤0.113.0~15.04.0~5.02.75~3.504.0~5.00.60~0.90≤0.02—9801060BNi77CrSiBFe余量≤0.114.5~15.57.0~7.5≤1.0≤0.06≤0.0210301125Ni-WC-Si-Fe-B系钎料BNi63WCRSIFeB余量≤0.