Suojapinnoitemateriaalien ominaisuudet vaikuttavat suoraan niiden lopulliseen käyttöilmeeseen, joten erinomaisen korroosion- ja kulutuskestävyyden omaavien pinnoitemateriaalien tutkimus ja kehitys on yksi huippunopea laserpinnoitusteknologian tutkimuksen kuumista kohdista. Nopean laserverhoilutekniikan myöhäisen käynnistymisen vuoksi nykyisessä laserverhoukseen käytettävässä raaka-ainejauheessa käytetään kuitenkin yleensä lämpösuihkutusjauhejärjestelmää, eikä erityistä verhousjauhemateriaalijärjestelmää ole muodostettu. Toistaiseksi kotimaassa ja ulkomailla suoritettu nopea laserpinnoitustutkimus keskittyy pääasiassa perinteisiin itsejuoksuviin materiaalijärjestelmiin, kuten rauta-, koboltti- ja nikkelipohjaisiin seoksiin, mukaan lukien pinnoitteen laadunvalvonta, mikrorakenteen valvonta sekä korroosion- ja kulumiskestävyyden arviointi. Lisäksi jotkin tutkijat ovat kehittäneet ultranopean laserpinnoitusteknologian etujen perusteella uusia pinnoitusjärjestelmiä, kuten amorfisia seoksia, korkean entropian metalliseoksia ja komposiittimateriaaleja, joilla on erinomainen korroosion- ja kulutuskestävyys.
Perinteiset päällystysmateriaalit
1. Rautapohjainen metalliseospinnoite
Rautapohjainen metalliseospinnoite on edullinen ja soveltuu suurissa määrin käytettyjen teräsrakenneosien pintasuojaukseen, ja sillä voi olla hyvä korroosion- ja kulutuskestävyys, mukaan lukien pääasiassa ruostumattoman teräksen ja seosterästen pinnoitteet. Tällä hetkellä kotimaassa ja ulkomailla on monia tutkimuksia rautapohjaisen metalliseospinnoitteen ultranopeasta laserpinnoituksesta, jota käytetään pääasiassa parantamaan raudan ja teräksen työkappaleen pinnan korroosionkestävyyttä ja kulutuskestävyyttä.
Lukuisat tutkimukset ultranopeilla laserpinnoitteilla ruostumattomilla teräspinnoitteilla ovat osoittaneet, että pinnoitteiden kerrostumis- ja jäähtymisnopeus kasvavat vastaavasti päällystysnopeuden merkittävän kasvun vuoksi, mikä edistää pinnoitteiden hienorakeista rakennetta. Samanaikaisesti koostumuksen erottuminen pinnoitteen sisällä vähenee tehokkaasti sen korroosionkestävyyden parantamiseksi. Skannausnopeuden vaikutus ruostumattoman teräksen pinnoitteen kovuuteen ja kulutuskestävyyteen on kuitenkin edelleen kiistanalainen. Mikrorakenteen evoluution ja faasisiirtymän monimutkaisuuden vuoksi ultranopean laserpinnoituksen aikana tarvitaan lisätutkimusta. Seosteräs sisältää paljon seosaineita kiinteän liuoksen vahvistamisen tai saostumisvahvistuksen avulla korkean lujuuden, korkean kulutuskestävyyden saavuttamiseksi, jota käytetään usein paikalliseen kulutusosien pintasuojaukseen.
Erittäin nopean laserpinnoitustekniikan käyttö seosteräspinnoitteen valmistukseen telan, valumuotin jne. pinnalle voi parantaa liittyvien osien kulutuskestävyyttä ja suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa ankarissa työoloissa.
Tällä hetkellä teollisuustuotannossa on käytetty erittäin nopeaa laserpäällysteistä rautapohjaista metalliseospinnoitetta, joka voi parantaa osien kulutuskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä, pidentää niiden käyttöikää, vähentää laitteiden ylläpitokustannuksia ja parantaa taloudellisia hyötyjä.
2. Kobolttipohjainen metalliseospinnoite
Kobolttipohjaisella seoksella on hyvä hapettumisenkestävyys korkeissa lämpötiloissa ja kulutuskestävyys, mutta sitä on vaikea levittää suuressa mittakaavassa korkean hinnan vuoksi. Valmistamalla kobolttipohjainen metalliseospinnoite osien pinnalle, osien kulutuskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä voidaan parantaa huomattavasti ja käsittelykustannuksia voidaan hallita tehokkaasti. Siksi kobolttipohjaista metalliseospinnoitetta käytetään laajalti metalliosien pinnan suojauksessa. Tutkimus kobolttipohjaisten metalliseospinnoitteiden valmistuksesta ultranopealla laserpinnoituksella on kuitenkin vielä alkuvaiheessa.
Erinomaisen kulutuskestävyytensä, eroosionkestävyytensä, kavitaatiokestävyytensä ja korkeiden lämpötilojen ominaisuuksiensa ansiosta ultranopea laserpäällysteinen kobolttipohjainen pinnoite on osoittanut laajat käyttömahdollisuudet monilla teollisuuden aloilla.
3. Nikkelipohjainen metalliseospinnoite
Nikkelipohjaisella metalliseoksella ei ole vain hyvä muovattavuus, vaan sillä on myös erinomaiset korroosionkestävyys ja korkean lämpötilan ominaisuudet, joita voidaan käyttää vakavasti korroosiota ja korkean lämpötilan hapettumista omaavien osien pintasuojapinnoitukseen. Siksi nikkelipohjainen metalliseospinnoite on yksi varhaisimmista pinnoitemateriaaleista, joita on käytetty ultranopean laserpinnoitusteknologian tutkimuksessa, mukaan lukien yleiset nikkelipohjaiset seokset, kuten Ni45, Ni60 ja Inconel 625.
Nikkelipohjaisen metalliseospinnoitteen erittäin nopealla laserpinnoitteella on suuri tekninen käyttöarvo korkean lämpötilan korroosioympäristöissä.
Uusi päällystysmateriaali
1. Rautapohjainen amorfinen pinnoite
Fe-pohjaisilla amorfisilla lejeeringeillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, korroosionkestävyys ja kulutuskestävyys, mutta valmistusprosessin rajoituksista johtuen Fe-pohjaisten amorfisten metalliseosten koko on yleensä rajoitettu kymmeniin millimetreihin. Pintapinnoitusteknologian käyttäminen ohuen pinnoitteen valmistamiseksi matriisin pinnalle voi antaa täyden pelin rautapohjaisten amorfisten metalliseosten eduille ja vähentää materiaalikustannuksia. Tällä hetkellä on tehty enemmän tutkimuksia rautapohjaisten amorfisten pinnoitteiden valmistuksesta tavanomaisilla laserpinnoitusmenetelmillä, mutta pinnoitteiden amorfisen faasin pitoisuus on alhainen ja pinnoitteet ovat alttiita hauraille halkeiluille suuren lämmöntuoton ja suuren laimentumisen vuoksi. korko. Viime vuosina ultranopean laserpinnoitustekniikan kehitys on tarjonnut uuden järjestelmän rautapohjaisten amorfisten pinnoitteiden valmistukseen.
Erittäin nopean laserpinnoitustekniikan käyttö rautapohjaisen amorfisen pinnoitteen valmistukseen voi parantaa huomattavasti amorfisen pinnoitteen halkeilua ja alhaisen amorfisen pitoisuuden ongelmaa, parantaa tehokkaasti rautapohjaisen amorfisen pinnoitteen kulutuskestävyyttä ja sen odotetaan edistävän amorfisen metalliseoksen suojapinnoitteen erinomainen suorituskyky tuotantokäytännössä.
2. Korkean entropian metalliseospinnoite
Korkean entropian metalliseokset ovat nousseet yhdeksi tutkimuskohteista viime vuosina erinomaisten mekaanisten ominaisuuksiensa, korkeiden lämpötilojen ominaisuuksiensa ja korroosionkestävyytensä vuoksi. Siksi korkean entropian metalliseospinnoitteen odotetaan olevan tärkeä rooli metallimateriaalien suojauksen alalla. Korkean entropian metalliseospinnoite voidaan valmistaa tavanomaisella laserpinnoitustekniikalla, mutta pinnoitteen laimennusaste on suuri ja se on helppo murtaa. Viime vuosina monet tutkijat ovat käyttäneet erittäin nopeaa laserpinnoitustekniikkaa korkean entropian metalliseospinnoitteiden valmistukseen alhaisella laimennusnopeudella ja ilman halkeamia, mikä on suuresti edistänyt korkean entropian metalliseospinnoitteiden kehitystä.
Erittäin nopeaa laserpinnoitustekniikkaa voidaan käyttää korkean entropian metalliseospinnoitteiden valmistukseen ilman vikoja, jotta voidaan tehokkaasti parantaa osien pinnan kulutuskestävyyttä ja korkean lämpötilan ominaisuuksia, ja sillä on suuri kehityspotentiaali osien pinnan suojauksen valmistuksessa ja lämpösulkupinnoitteet.
Erittäin nopealla laserpinnoitustekniikalla on ainutlaatuisia etuja korkean entropian metalliseospinnoitteen valmistuksessa, mikä voi tehokkaasti vähentää pinnoitteen laimennusnopeutta ja estää pinnoitteen halkeilua, mikä edistää pinnoitteen erinomaisten ominaisuuksien täyttämistä. entropiaseoksesta ja edistämällä sen varhaista käyttöä.
3. Komposiittipinnoite
Komposiittimateriaalipinnoite viittaa pääasiassa keraamihiukkasvahvisteiseen metallimatriisikomposiittimateriaalipinnoitteeseen, jossa yhdistyvät metallin korkea plastinen sitkeys ja keramiikan korkea kovuus ja korkea kulutuskestävyys, mikä voi tehokkaasti parantaa matriisimateriaalien kulutuskestävyyttä ja laajentaa palvelua osien käyttöikä vaikeissa kulumisolosuhteissa. Keramiikan ja matriisin välisenä sitovana osana metallilla on puskuri- ja siirtymävaikutus, joka voi tehokkaasti vähentää pinnoitteen jäännösjännitystä ja halkeilutaipumusta, ja se on yksi potentiaalisimmista pinnoitteista.
Komposiittipinnoite valmistettiin tavalliselle vähähiiliselle terässubstraatille eri pyyhkäisynopeuksilla ja havaittiin, että ultranopean laserpäällystyspinnoitteen pinnan karheus oli pienempi, mikrorakenne oli hienompi ja tasaisempi ja kestävyys sähkökemiallisille vaikutuksille. korroosio ja korkean lämpötilan lämpökorroosio olivat parempia. Verrattuna perinteiseen laserpäällysteiseen keraamiseen hiukkasvahvisteiseen metallimatriisikomposiittipinnoitteeseen, erittäin nopealla laserpäällysteellä on alhaisempi laimennusnopeus ja parannettu faasilämpövaurio, mikä osoittaa parempaa kulutuskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä.
Hiilinanoputket (CNT) ovat viime vuosina nousseet yhdeksi tutkimuskohteista niiden korkean vetolujuuden, ominaislujuuden, Youngin moduulin, elastisen jännityksen, hyvän suprajohtavuuden, optisten ominaisuuksien ja lämmönjohtavuuden ansiosta. Nikkelipinnoitettuja hiilinanoputkia/rautapohjaisia amorfisia komposiittipinnoitteita valmistettiin käyttämällä ultranopeaa laserpinnoitustekniikkaa käyttämällä hiilinanoputkia komposiittimateriaalien lujitefaasina. Tutkimukset ovat osoittaneet, että hiilinanoputket voivat parantaa pinnoitteiden sitkeyttä ja estää halkeamien muodostumista. Lisäksi hiilinanoputkia voidaan käyttää kiinteään voiteluun ja vähentää tehokkaasti pinnoitteiden kitkakerrointa niiden itsevoitelevien ominaisuuksien ansiosta. Hiilinanoputkien määrän kasvaessa kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys paranevat.
Yhteenvetona voidaan todeta, että ultranopeaa laserpinnoitustekniikkaa voidaan käyttää komposiittimateriaalien pinnoitteen valmistukseen, ja pinnoitteen morfologia ja palvelun suorituskyky ovat parempia kuin perinteinen laserpinnoituspinnoite, mikä edistää laserverhoilukomposiittipinnoitteen käyttöä ja edistämistä teollisuustuotanto.
4. Keraaminen pinnoite
Varsinaisessa tuotannossa monet osat kuluvat korkeissa lämpötiloissa, kuten korkean lämpötilan laakerit, suuret moottorin turbiinin roottorin akselit jne. Tavallinen kultapinnoite tai metallimatriisikomposiittipinnoite on vaikea antaa riittävää suojaa osille tällaisissa äärimmäisissä olosuhteissa, koska huonoon suorituskykyyn korkeissa lämpötiloissa, ja keraamisilla materiaaleilla on erittäin korkea sulamispiste ja kovuus. Sillä odotetaan olevan tärkeä rooli tällä alalla. Tällä hetkellä laserverhouksen keraamisesta pinnoitteesta on kuitenkin vain vähän tutkimuksia, lähinnä siksi, että laserverhouksen suuren lämmönsyötön aiheuttamaa pinnoitteen halkeilua on vaikea ratkaista.
Korkean kovuuden keraaminen pinnoite voidaan valmistaa käyttämällä ultranopeaa laserpinnoitustekniikkaa. Tällä hetkellä ultranopeasta laserpäällystyskeraamisesta pinnoitteesta ei kuitenkaan ole tehty tutkimusta, ja soveltuvia keraamisia materiaalijärjestelmiä on vähän, joten on tarpeen selvittää tämän tekniikan soveltuvuutta erilaisiin keraamisiin pinnoitemateriaalijärjestelmiin.
Päätelmä ja tulevaisuus
Ultranopean laserpinnoitustekniikan kehittäminen ja edistäminen on suuri edistysaskel materiaalien pintatekniikassa, joka yhdistää pintapinnoitustekniikan, kuten galvanoinnin, lämpösumutuksen ja höyrypinnoituksen edut, ja ratkaisee menestyksekkäästi tehokkuuden pullonkaulan, joka rajoittaa suuria pintakäsittelyjä. perinteisen laserpinnoitustekniikan mittakaavassa. Pinnoite, jolla on erinomainen suorituskyky ja ilman huokoisuushalkeamia, voidaan valmistaa vihreissä olosuhteissa alhaisin kustannuksin. Sillä on laaja kehitysnäkymä. Vaikka ultranopeaa laserpinnoitusta on tutkittu paljon kotimaassa ja ulkomailla, verrattuna muihin pintatekniikan teknologioihin, se on vielä alustavassa tutkimusvaiheessa. Ultranopean laserpinnoitusteknologian ja sen kulutusta kestävien pinnoitemateriaalien kehittämisessä on kiireellisesti ratkaistava seuraavat kaksi ongelmaa:
1. Perustettiin ultranopean laserverhousmateriaalin järjestelmä, prosessitietokanta, arviointi- ja sovellusstandardi. Tällä hetkellä ultranopeiden laserpäällystemateriaalien järjestelmällinen kehittäminen puuttuu, ja useimmat tutkijat käyttävät lämpösumutusjauhetta tai muuta kaupallista seosjauhetta, mikä rajoittaa erittäin nopeiden laserpäällysteiden kehitystä ja käyttöä. Ultranopeiden laserpäällysteiden pinnoitemateriaalien kehittäminen tulee yhdistää sen todellisiin käyttöolosuhteisiin, kun otetaan huomioon pinnoitteen ja alustan välinen yhteensopivuussuhde (kuten lämpölaajenemiskerroin, sulamispisteen sovitus ja pinnoitteen kostuvuus alustaan jne.) Tämän perusteella vastaava pinnoitemateriaalijärjestelmä kehitetään termodynaamisella laskennalla. Samanaikaisesti tiettyjen jauheiden ja substraattien osalta on tarpeen tutkia keskeisten teknisten parametrien vaikutusta pinnoitteen mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin ja luoda systemaattinen assosiaatiotietokanta erittäin nopean laserpäällysteen pinnoitemateriaalin ja prosessiparametrien välille. - ominaisuudet. Lisäksi ultranopeiden laserpäällysteiden päällystysmateriaalien kohdalla on kiinnitettävä huomiota arviointistandardeihin ja pinnoitteen laadun ja palvelun suorituskyvyn avainindikaattoreihin, jotta voidaan tarjota referenssejä ultranopean laserin teolliseen käyttöön. verhoustekniikka.
2. Ultranopean laserverhoilutekniikan ja muun materiaalinmuokkaustekniikan yhteiskäsittelytekniikka on kehitetty korkealaatuisten pinnoitteiden saamiseksi. Ultranopean laserpinnoitteen sisäisten vikojen eliminoimiseksi ja pinnoitteen mikrorakenteen parantamiseksi on tutkittava aktiivisesti ulkoisten aputekniikoiden, kuten ultraäänikentän, mekaanisen tärinän, sähkömagneettisen kentän ja induktiivisen lämmityksen vaikutusta ja mekanismeja. , ja pinnoitteen laatu ja mikrorakenne tulisi optimoida suuresti. Lisäksi tutkitaan jälkikäsittelytekniikoita, kuten pinnoitteen pinnan uudelleensulatuskäsittely, voimakas kehruukäsittely (PST), ultraäänipinnan mekaaninen valssauskäsittely (SMRT) pinnoitteen pinnan topografian parantamiseksi entisestään, lähes verkkomuovauksen saavuttamiseksi, vähentämiseksi. myöhemmän pintakäsittelyn kustannukset ja optimoida jännityskenttä pinnoitteen sisällä. Pinnoitteen sisäinen mikrorakenne ja käyttökyky paranevat.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on korkean teknologian yritys, joka on erikoistunut automaattisten laserpäällystyskoneiden, nopean laserpäällystyskoneen, lasersammutuskoneen, laserhitsauskoneen ja laser-3D-tulostuslaitteiden tutkimukseen ja kehitykseen, valmistukseen ja myyntiin. Tuotteemme ovat kustannustehokkaita ja niitä myydään kotimaassa ja ulkomailla. Jos olet kiinnostunut tuotteistamme, ota meihin yhteyttä numeroon bob@gshenglaser.com.