Como um método avançado de engenharia de superfícies e de refabricação, revestimento a laser utiliza um feixe de laser de alta energia para fundir rapidamente pós de liga pré-depositados ou fornecidos de forma síncrona, formando uma camada de revestimento metalurgicamente ligada na superfície do substrato. Isto melhora significativamente a resistência ao desgaste, a resistência à corrosão e o desempenho a altas temperaturas da peça de trabalho. Em todo o revestimento a laser a escolha do material em pó influencia diretamente a qualidade do revestimento e o desempenho da aplicação. Este artigo analisa sistematicamente os revestimento a laser materiais em pó, incluindo pós de ligas de auto-fluxo, pós compósitos, pós cerâmicos e outros materiais à base de metal, analisando a sua classificação, propriedades e cenários aplicáveis para fornecer uma referência para a seleção de materiais.

1. Pós de ligas de auto-fluxo

Os pós de ligas de autofluxo são os materiais mais extensivamente investigados e amplamente aplicados em revestimento a laser. Incluem principalmente ligas à base de ferro, níquel e cobalto. Estes pós contêm elementos como o boro e o silício, que lhes conferem excelentes capacidades de desoxidação e escória, reduzindo efetivamente a oxidação e a porosidade na camada de revestimento e melhorando a qualidade do processo. Em revestimento a laser, Estes pós são altamente adaptáveis a vários substratos (como o aço-carbono e o aço inoxidável) e são amplamente utilizados para a reparação e o melhoramento de componentes industriais.

1.1 Pós de ligas autoflutuantes à base de ferro

Os pós à base de ferro são adequados para peças resistentes ao desgaste local e facilmente deformáveis, normalmente feitas de ferro fundido ou aço de baixo teor de carbono. As principais vantagens são uma ampla fonte de matéria-prima, baixo custo e boa resistência ao desgaste. No entanto, as desvantagens incluem um ponto de fusão mais elevado e uma menor resistência à oxidação, levando a potenciais fissuras e porosidade durante o processo de fabrico. revestimento a laser. Nos últimos anos, a adição de elementos de terras raras a pós à base de ferro melhorou significativamente a sua resistência à corrosão e à fissuração, alargando o seu potencial de aplicação em revestimento a laser.

1.2 Pós de ligas autoflutuantes à base de níquel

Os pós à base de níquel são amplamente utilizados em revestimento a laser devido à sua excelente molhabilidade, resistência à corrosão e propriedades autolubrificantes a altas temperaturas. Em condições difíceis (como impacto severo ou desgaste abrasivo), partículas duras como carbonetos e nitretos são frequentemente introduzidas no pó à base de níquel para formar revestimentos compostos, melhorando ainda mais o seu desempenho.

1.3 Pós de ligas autoflutuantes à base de cobalto

Os pós à base de cobalto são conhecidos pela sua excelente resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e resistência ao impacto, sendo normalmente utilizados em sectores industriais de ponta como a petroquímica e a produção de energia. Durante revestimento a laser, Os materiais à base de cobalto formam rapidamente uma fase de reforço após a fusão e, com a adição de elementos de liga como o níquel e o crómio, suprimem eficazmente a formação de fissuras e melhoram a resistência da ligação entre o revestimento e o substrato.

2. Pós Compósitos

Os pós compósitos são normalmente fabricados através da mistura ou revestimento de metais (como o níquel ou o cobalto) com partículas cerâmicas de elevado ponto de fusão (como carbonetos e óxidos). Estes pós são utilizados em revestimento a laser para criar revestimentos compostos de matriz metálica reforçados com cerâmica, combinando a tenacidade dos metais com a resistência ao desgaste e as propriedades de alta temperatura da cerâmica. Por exemplo, os pós revestidos com carboneto de tungsténio ou carboneto de crómio podem prevenir eficazmente a degradação e a decomposição das partículas de cerâmica durante o processo de laser, melhorando significativamente o desempenho do revestimento. Esta é uma das direcções de investigação mais importantes em revestimento a laser tecnologia.

3. Pós cerâmicos

Os pós cerâmicos, que incluem principalmente óxidos (como o óxido de alumínio e o óxido de zircónio) e silicietos, são utilizados em revestimento a laser pela sua excelente estabilidade a altas temperaturas, resistência ao desgaste e resistência à corrosão, frequentemente em revestimentos de barreira térmica ou camadas protectoras em condições especiais. No entanto, as cerâmicas e os substratos metálicos têm diferenças significativas nos coeficientes de expansão térmica e nos módulos elásticos, o que provoca fissuras e descamação após revestimento a laser. Os investigadores conceberam camadas de transição ou adicionaram componentes como CaO e SiO₂ para aliviar estas tensões, mas este continua a ser um grande desafio na revestimento a laser.

4. Outros materiais de revestimento à base de metal

Para além das categorias acima referidas, os pós metálicos especiais, como os materiais à base de cobre, titânio, alumínio, magnésio e zircónio, também demonstraram um valor único em revestimento a laser. Por exemplo:

Materiais à base de cobre: Devido à sua boa condutividade eléctrica e às propriedades de separação da fase líquida, os pós à base de cobre podem ser utilizados para criar revestimentos compósitos auto-reforçados.

Materiais à base de titânio: Normalmente utilizados para melhorar a biocompatibilidade ou a resistência à corrosão, os pós compósitos à base de titânio utilizados em revestimento a laser pode aumentar significativamente a resistência ao desgaste das ligas de titânio para fins médicos.

Materiais à base de alumínio e à base de magnésio: São frequentemente utilizados para a modificação da superfície de ligas leves. Revestimento a laser com pós à base de alumínio pode efetivamente melhorar a dureza e a resistência à corrosão das ligas de magnésio.

Materiais à base de zircónio: Revestimento a laser A aplicação de pós à base de zircónio em ligas de titânio forma uma camada reforçada não cristalina de elevada dureza, tornando-as adequadas para aplicações de elevada resistência.

5. Resumo e perspectivas de aplicação

A escolha dos materiais em revestimento a laser tem um impacto direto no desempenho da camada de revestimento e no sucesso do processo. Os diferentes sistemas de pó variam significativamente em termos de custo, desempenho e adaptabilidade do processo, exigindo uma seleção cuidadosa com base nas necessidades específicas da aplicação. Atualmente, revestimento a laser desempenha um papel crucial no refabrico de peças, no reforço de superfícies e na reparação de equipamento topo de gama. Por exemplo, a reparação de componentes-chave como rolos, moldes e colunas hidráulicas pode restaurar o seu desempenho para mais de 90% das especificações das peças originais, com custos de apenas um quinto da sua substituição, melhorando significativamente a vida útil do equipamento e a economia operacional.

No entanto, revestimento a laser ainda não estão sistematizados ou normalizados, e a conceção da composição e a previsão do desempenho ainda estão em fase de investigação. No futuro, com o desenvolvimento contínuo de materiais e a otimização de processos, revestimento a laser deverá substituir os processos tradicionais de revestimento e recobrimento em mais aplicações industriais, tornando-se uma tecnologia de base no fabrico de topo de gama e na refabricação ecológica.