ICS 77.120.50 J 31 中华人民共和国国家标准 GB/T39330—2020 钛合金铸件表面处理技术规范 Technical specification for surface treatment of titanium alloy castings 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T39330—2020 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草 本标准由全国铸造标准化技术委员会（SAC/TC54）提出并归口 本标准起草单位：沈阳铸造研究所有限公司、上海航天精密机械研究所、贵州安吉航空精密铸造有 限责任公司、长沙戴卡科技有限公司、中北大学、山西瑞格金属新材料有限公司、中国航发北京航空材料 研究院。 本标准主要起草人：刘时兵、赵军、谢华生、冯港雯、冯新、冉兴、范李鹏、吴光鹏、王宝兵、龙兴权 李东宇、刘军、赵宇宏、侯华、闫国庆、马晓虎。 I GB/T39330—2020 钛合金铸件表面处理技术规范 1范围 本标准规定了钛及钛合金铸件表面的表面处理、质量检验、质量控制和技术安全。 本标准适用于石墨加工型、砂型、金属型和熔模精铸型生产的钛及钛合金铸件的表面处理。 2 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T337.1工业硝酸浓硝酸 GB/T4698.15海绵钛、钛及钛合金化学分析方法 氢量的测定 GB/T5750.1生活饮用水标准检验方法总则 GB/T6614钛及钛合金铸件 GB/T 7744 工业氢氟酸 3表面处理 3.1喷砂 3.1.1一般性要求 3.1.1.1用于干燥、喷砂或者其他过程处理的气体应脱水脱油。 3.1.1.2 喷砂过程和喷砂后铸件的处理操作，应佩戴干燥干净的手套。 3.1.2喷砂材料 3.1.2.1采用二氧化硅（SiO,）、三氧化二铝（Al,O3）或其他供需双方认可的砂料作为喷砂材料 应≤0.3%，莫氏硬度7。根据铸件表面粗糙度来确定砂料颗粒尺寸，细颗粒40um~50μm，粗颗粒 150um～400um。在保证表面质量的情况下，可以选用其他颗粒尺寸。 3.1.2.3喷砂所用的砂料应避免油脂污染。喷吹过其他金属的砂料不能再用于处理钛合金材料，以免 造成污染。 3.1.3喷砂参数 铸件喷砂用的压缩空气或水流，压力应为0.1MPa～1.0MPa。根据铸件的结构及外形尺寸，喷嘴 到铸件表面的距离，保持在20mm～400mm，喷射角度应控制在20°～70°。在满足喷射质量和操作安 全的条件下，可以选用其他距离和角度 3.1.4喷砂操作 3.1.4.1铸件喷砂前，应先清理表面异物，然后再喷砂。已渗透检查或加工后的铸件，应先碱洗或酸洗 1 GB/T39330—2020 处理，然后再喷砂。 3.1.4.2铸件清洁后，应在12h内进行喷砂处理。根据实际需要确定喷砂时长，以达到均匀一致的表 面粗糙度。 装置。 3.1.4.4喷砂时，铸件应放置于固定的喷砂台面上，用工装或铸件自重固定，应保证铸件大部分处于可 喷砂范围内。对于无法用工装固定的小型铸件，水喷砂时，充许戴专用手套手持。 3.1.4.5应根据铸件结构设计喷砂工艺，按照一定的路线完成喷砂操作，应避免局部区域过喷或欠喷， 3.1.4.6具有一定厚度的铸件适用于喷砂，对厚度较薄（≤2mm）或刚度较差的铸件，喷砂时，可采用与 铸件单面形状相吻合的支承工装来支承。 3.1.4.7铸件局部喷砂时，应对其他区域进行保护处理， 3.1.4.8 3喷砂后，可用清水或非卤素溶剂清洗，再采用压缩空气进行清洁。 3.2酸洗 3.2.1 原材料及工艺装备 3.2.1.1 配置酸洗的原材料见表1。 表1配制溶液的原料SZIC 序号 材料名称 等级 检测标准 1 浓硝酸 工业一级 GB/T 337.1 氢氟酸，质量分数为40% 工业一级 2 GB/T 7744 3.2.1.2 酸洗槽可由不锈钢焊接而成，内衬硬聚氯乙烯塑料板或者直接用硬聚氯乙烯塑料槽。 3.2.1.3 酸洗槽应配有冷却装置，有温度要求的酸洗槽应安装温度显示器， 3.2.1.4 为防止酸洗液挥发，酸洗槽应加盖和安装抽风排气系统。 3.2.1.5 所用挂具、挂篮和夹具，应用钛合金材料或带有保护涂料的不锈钢制成或硬聚氯乙烯塑料板焊 接而成。 3.2.1.6可用对流型或其他合理结构的干燥箱，在最高温度105℃下快速烘干铸件。 3.2.2工艺流程及要求 3.2.2.1可采用以下铸件酸洗工艺流程：喷砂去除氧化皮→有机溶剂清洗→冷水中冲洗→酸洗→冷水 中冲洗→流动冷水中冲洗→喷淋→干燥→质量检验。 3.2.2.2铸件表面的油脂、油及其他污物，可用汽油、工业乙醇和内酮等溶剂进行清洗。酸洗后手印的 干，不得挥发干。 3.2.3酸洗液成分 3.2.3.1酸洗液的成分见表2。 2 GB/T39330—2020 表2酸洗液化学成分 种类 硝酸（HNO) 氢氟酸(HF) 水 溶液温度/℃ 酸洗时间/min 65%~68% 40% 成分1 余量 18~45 2~15 150mL/L~450mL/L 20 mL/L~100 mL/L 65%~68% 40% 成分2 余量 18~45 1~15 500mL/L~550mL/L 20 mL/L~100 mL/L 以质量分数计。 3.2.3.2对钛合金铸件，一般选用成分1酸洗液。对某些耐腐蚀钛合金也可选用腐蚀速率较高的成分 2酸洗液。 3.2.4酸洗操作 3.2.4.1酸洗时，应上下移动或摆动铸件，使酸液与铸件处于相对运动中；应监测酸液温度，防止超温。 3.2.4.2根据酸洗减薄量来确定酸洗时间，开始酸洗时，1min5min之内取出，用水冲洗后测量厚度， 以便控制酸洗时间，也可采用质量损失法测定腐蚀速率来确定酸洗时间。 3.2.4.3测定腐蚀速率时，采用尺寸为（64~76）mm×（64~76）mm×（0.4~1.2）mm的相同状态、相 同材料钛合金试片，酸洗时间为15min，双面腐蚀时按公式（1)计算。 2XAmX0 (1) mo 式中： 腐蚀速率，单位为毫克每平方毫米小时[mg/（mm²·h)]； △m 质量损失，单位为毫克（mg）； 原始厚度，单位为毫米（mm）； 一原始质量，单位为毫克（mg）。 mo 3.2.4.4酸洗后再水洗，水洗温度为冷水室温以下、温水30℃～60℃。清洗水电阻率≥1200Q·cm （25℃）、总可溶性固体（TDS)≤600mg/L、pH值5.5~8.5（一般自来水要求），测定方法按GB/T5750.1执 行。应保证有充分的水流入清洗槽，在清洗最后阶段应冲洗，以保证铸件表面不受污染。 3.2.4.5用清洁无油的干燥压缩空气吹干，或在烘箱内烘干。戴上清洁的手套卸下铸件，用干净的包装 材料保护铸件。 3.2.5酸洗溶液配制、分析、维护与调整 3.2.5.1配制溶液时，按配比加入化学药品，配制完成后需搅拌均勾。槽液的深度一般不超过槽深的三 分之二。 3.2.5.2应定期进行分析酸溶液中钛离子浓度，间隔周期一般不超过4周，分析方法可采用电感耦合等 离子原子发射光谱仪分析。 3.2.5.3根据溶液的分析结果对溶液进行调整。调整时按3.2.3.1规定的成分，加够各组分损耗后的需 加量，然后搅拌均匀。 3.2.5.4若酸洗液中钛离子含量25g/L且酸洗速率不能满足需求时应报废酸洗液。报废酸洗液应 装入密封容器内运至有资质的专业机构进行处理，不应自行处理排放。 3.2.6酸气的净化 酸洗过程中产生的酸气，在排入大气前应净化处理，达到环境排放标准方可排放。 3. GB/T39330—2020 4质量检验 4.1 喷砂质量 喷砂处理后的铸件应满足以下要求： a） 表面粗糙度应达到Ra3.2μm~Ra12.5μm。 表面粗糙度应均匀一致且无氧化皮、无喷砂碎片、无变色、无油脂类材料、无指纹和其他污 染物。 c) 如出现上述状况，应重新喷砂处理。 d) 铸件发生变形时应在矫正后再次进行喷砂处理。 e) 喷砂所用磨料应定期检查，并符合3.1.2的要求，如不符合应更换喷砂材料。 4.2酸洗质量 4.2.1外观 4.2.1.1 酸洗过的铸件表面质量应百分之百目视检查，表面应光滑、具有金属光泽或呈银白色、灰白色。 4.2.1.2 铸件表面不应有麻坑等过腐蚀缺陷或未酸洗掉的斑点。 4.2.1.3 铸件表面不应有油污、手印、印章痕迹和笔迹 4.2.1.4 铸件表面不应有压坑、碰伤、划伤等机械损伤。 4.2.2氢含量及增氢 4.2.2.1在保证槽液成分和规定温度的情况下，酸洗不应超过规定时间，以避免更多地增氢。应定期进 行增氢量的检查。退火ZTC4合金试片厚度为1mm~1.5mm，重约0.3g，每面酸洗0.025mm时增 氢量不得超过0.003%。当增氢量超过0.003%时，应立即停止生产，查找原因。 4.2.2.2测氢试样1片~3片（根），试样尺寸为3mm×3mm×（10~20）mm（或直径为3mm，长度为 10mm～20mm），试样应与酸洗铸件的材料、批次、状态相同，并应经过相同的酸洗工艺过程，也可从 酸洗后的铸件上切取相同尺寸的试样。 4.2.2.3每批酸洗后的铸件均应测定氢含量，或按相关技术文件执行，测定方法按GB/T4698.15 执行。 4.2.2.4酸洗后的氢含量应符合GB/T6614或需方技术条件。当氢含量超过规定且在0.0125%～ 0.025%范围内时，可按表3规定的制度对铸件进行真空除氢退火，其他氢含量的铸件保温时间由试验 确定。 表3真空除氢退火 最大截面厚度或直径D 真空工作压强 加热温度T 保温时间t 冷却方式 Pa mm ℃ h D≤20 1<≤2 炉冷至200℃以下 20<D≤50 ≤6.7X102 550≤T≤800 2<t≤3 出炉空冷 D>50 t>3 4.2.3α层 4.2.3.1酸洗后的铸件表面的α层应全部清除。 4 GB/T39330—2020 4.2.3.2检查α层的试样取样位置按相关技术文件执行。 4.2.3.3α层的检查用金相法或显微硬度法。 4.2.3.4酸洗后的铸件表面有残余α层时，应重新酸洗，直到全部清除。 4.3检查测试 按照本规范加工的铸件应满足以下要求： a）表面粗糙度均匀并且无氧化层，无喷砂碎片，无变色，无油脂类材料，无指纹和其他污染物 b) 浸人电阻率不低于50Q·m的纯水中数秒，从水中拿出之后，表面没有水膜破散。 c) 如出现上述状况，应重新进行清洗 d) 铸件在喷砂过程中不能发生变形。 e） 喷砂所用的喷砂材料应进行定期检查以确保其满足要求。 5质量控制 5.1设备、仪器 5.1.1设备、仪器应有合格证，并按规定的周期进行检定或