Als geavanceerde methode voor oppervlaktetechniek en herfabricage, laserbekleding technologie maakt gebruik van een hoogenergetische laserstraal om voorgedeponeerde of synchroon geleverde legeringspoeders snel te smelten en zo een metallurgisch gebonden claddinglaag te vormen op het substraatoppervlak. Dit verbetert de slijtvastheid, corrosiebestendigheid en prestaties bij hoge temperaturen van het werkstuk aanzienlijk. In de gehele laserbekleding proces heeft de keuze van het poedermateriaal een directe invloed op de kwaliteit van de bekleding en de prestaties van de toepassing. Dit artikel geeft een systematisch overzicht van de veelgebruikte laserbekleding poedermaterialen, inclusief zelfvloeiende legeringspoeders, samengestelde poeders, keramische poeders en andere op metaal gebaseerde materialen, waarbij hun classificatie, eigenschappen en toepasbare scenario's worden geanalyseerd om een referentie te bieden voor materiaalselectie.

1. Poeders voor zelfuitvloeiende legeringen

Zelfvloeiende legeringspoeders zijn de meest uitgebreid onderzochte en toegepaste materialen in laserbekleding. Ze omvatten voornamelijk legeringen op basis van ijzer, nikkel en kobalt. Deze poeders bevatten elementen zoals boor en silicium, waardoor ze uitstekende deoxidatie- en slakkingscapaciteiten hebben, effectief oxidatie en porositeit in de claddinglaag verminderen en de proceskwaliteit verbeteren. In laserbekleding, Deze poeders zijn zeer geschikt voor verschillende substraten (zoals koolstofstaal en roestvrij staal) en worden veel gebruikt voor het repareren en verbeteren van industriële componenten.

1.1 Poeders van ijzerlegeringen voor zelfuitvloeiing

Poeders op basis van ijzer zijn geschikt voor plaatselijk slijtvaste en gemakkelijk vervormbare onderdelen, meestal gemaakt van gietijzer of staal met een laag koolstofgehalte. De belangrijkste voordelen zijn een brede grondstofbron, lage kosten en een goede slijtvastheid. De nadelen zijn echter een hoger smeltpunt en een slechtere oxidatieweerstand, wat kan leiden tot scheuren en porositeit tijdens het smelten. laserbekleding. De laatste jaren heeft de toevoeging van zeldzame aardelementen aan poeders op basis van ijzer hun corrosiebestendigheid en scheurvastheid aanzienlijk verbeterd, waardoor hun toepassingspotentieel in laserbekleding.

1.2 Nikkel-gebaseerde zelf-fluxerende legeringspoeders

Poeders op basis van nikkel worden veel gebruikt in laserbekleding vanwege hun uitstekende bevochtigbaarheid, corrosiebestendigheid en zelfsmerende eigenschappen bij hoge temperaturen. Onder zware omstandigheden (zoals zware impact of abrasieve slijtage) worden vaak harde deeltjes zoals carbiden en nitriden in het nikkelhoudende poeder ingebracht om samengestelde coatings te vormen, waardoor hun prestaties nog verder verbeteren.

1.3 Kobaltgebaseerde zelfvloeiende legeringspoeders

Poeders op basis van kobalt staan bekend om hun uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen, corrosiebestendigheid en slagvastheid en worden vaak gebruikt in hoogwaardige industriële toepassingen zoals petrochemie en energieopwekking. Tijdens laserbekleding, Op kobalt gebaseerde materialen vormen snel een versterkende fase bij het smelten en met de toevoeging van legeringselementen zoals nikkel en chroom onderdrukken ze effectief scheurvorming en verbeteren ze de hechtsterkte tussen de coating en het substraat.

2. Samengestelde poeders

Composietpoeders worden meestal gemaakt door metalen (zoals nikkel of kobalt) te mengen of te coaten met keramische deeltjes met een hoog smeltpunt (zoals carbiden en oxiden). Deze poeders worden gebruikt in laserbekleding om keramisch versterkte metaalmatrixcomposietcoatings te maken, die de taaiheid van metalen combineren met de slijtvastheid en hoge-temperatuureigenschappen van keramiek. Poeders met een coating van wolfraamcarbide of chroomcarbide kunnen bijvoorbeeld effectief de afbraak en ontbinding van keramische deeltjes tijdens het laserproces voorkomen, waardoor de prestaties van de coating aanzienlijk verbeteren. Dit is een van de heetste onderzoeksrichtingen in laserbekleding technologie.

3. Keramische poeders

Keramische poeders, hoofdzakelijk bestaande uit oxiden (zoals aluminiumoxide, zirkoniumoxide) en siliciden, worden gebruikt in laserbekleding voor hun uitstekende stabiliteit bij hoge temperaturen, slijtvastheid en corrosiebestendigheid, vaak in thermische barrièrecoatings of beschermende lagen in speciale omstandigheden. Keramiek en metalen substraten hebben echter aanzienlijke verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten en elasticiteitsmoduli, wat leidt tot scheuren en afschilferen na het aanbrengen van de coatings. laserbekleding. Onderzoekers hebben overgangslagen ontworpen of componenten toegevoegd zoals CaO en SiO₂ om deze spanningen te verlichten, maar dit blijft een grote uitdaging in laserbekleding.

4. Andere bekledingsmaterialen op metaalbasis

Naast de bovenstaande categorieën hebben speciale metaalpoeders zoals op koper, titanium, aluminium, magnesium en zirkonium gebaseerde materialen ook hun unieke waarde bewezen in laserbekleding. Bijvoorbeeld:

Koperhoudende materialen: Door hun goede elektrische geleidbaarheid en vloeibare fasescheidingseigenschappen kunnen koperpoeders gebruikt worden om zelfversterkte composietcoatings te maken.

Materialen op basis van titanium: Vaak gebruikt om biocompatibiliteit of corrosiebestendigheid te verbeteren, worden op titanium gebaseerde composietpoeders gebruikt in laserbekleding kan de slijtvastheid van medische titaanlegeringen aanzienlijk verbeteren.

Aluminium- en magnesiummaterialen: Deze worden vaak gebruikt voor oppervlaktemodificatie van lichte legeringen. Laserbekleding met poeders op basis van aluminium kan de hardheid en corrosieweerstand van magnesiumlegeringen effectief verbeteren.

Op zirkonium gebaseerde materialen: Laserbekleding van poeders op basis van zirkonium op titaanlegeringen vormt een niet-kristallijne versterkte laag met een hoge hardheid, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met hoge sterkte.

5. Samenvatting en toepassingsvooruitzichten

De materiaalkeuze in laserbekleding heeft een directe invloed op de prestaties van de claddinglaag en het succes van het proces. Verschillende poedersystemen verschillen aanzienlijk in kosten, prestaties en aanpasbaarheid aan het proces, waardoor een zorgvuldige selectie nodig is op basis van specifieke toepassingsbehoeften. Momenteel, laserbekleding technologie speelt een cruciale rol bij het opnieuw vervaardigen van onderdelen, het versterken van oppervlakken en het repareren van hoogwaardige apparatuur. Zo kan de reparatie van belangrijke onderdelen zoals rollen, mallen en hydraulische kolommen hun prestaties herstellen tot meer dan 90% van de specificaties van de originele onderdelen, met kosten die slechts ongeveer een vijfde bedragen van de vervanging ervan, waardoor de levensduur en operationele economie van de apparatuur aanzienlijk worden verbeterd.

Echter, laserbekleding materialen zijn nog niet gesystematiseerd of gestandaardiseerd en het ontwerp van de samenstelling en de voorspelling van de prestaties bevinden zich nog in de onderzoeksfase. In de toekomst, met de voortdurende ontwikkeling van materialen en procesoptimalisatie, laserbekleding technologie zal naar verwachting de traditionele coating- en overlayprocessen in meer industriële toepassingen vervangen en een kerntechnologie worden in hoogwaardige productie en groene revisie.