激光喷涂与激光熔覆工艺介绍

激光喷涂是用高能密度光束将粉末或丝材顶端加热至熔融，再用喷出的高压气体使熔融材料离子化，并喷向集体表面而形成涂层。激光熔覆则是用高能密度的激光束将合金材料熔覆在集体表面而得到与基体材料的成分和性能完全不同的表面合金层。这两者都是利用激光技术进行材料的表面改姓，而其区别在于：激光喷涂是利用激光束将涂层材料加热至熔融状态，再由压缩气体加速喷射沉积到基体表面而形成涂层；激光熔覆则是将涂层材料和基材表面完全融化的快速凝固过程，熔覆层与基材表面行层完全冶金结合。激光喷涂和熔覆的共同特点是可采用从低熔点到超高熔点的大多数涂层材料；可在大气下、惰性气体或真空状态中进行喷涂；所获得的涂层孔隙率低，涂层结构基本上与原始粉末相同。

激光喷涂和激光熔覆设备的组成：激光喷涂和熔覆设备主要由激光系统、喷粉系统和工作台3大部分组成。具体不见包括激光器、激光加工头（激光熔覆头）、调配器（分配器）、送粉（线性送进）装置和传动工作台。

影响激光喷涂和熔覆的工艺参数主要包括：（1）激光系统，即光束模式、波长、功率密度、光斑大小、光束发散度等。（2）基材，基材工件的化学成分、集合尺寸、几何形状、表面状态、原始组织状态等。（3）处理条件，主要指高速激光设备有关的一系列参数，如光束形状、扫描速度、保护气体流向及速度等。（4）喷涂材料，包括涂层材料的化学成分、粒度大小、供给方式和供给量。

激光熔覆工艺的相关重要参数

①  激光光功率密度，单位光斑内的光功率大小。激光功率密度主要是根据激光处理类型和涂覆材料的特性，一般在104-106W/cm2范围。

②  光斑，激光熔覆要求平顶光斑，光斑形状主要为矩形、线型以及圆形光斑3种，光斑形状应适合工件被加工面的要求。

③  扫描速度，工件基体表面相对于激光光斑的运动速度。扫描速度的控制与激光功率密度及送粉量一定时，扫描速度越高，熔覆层稀释率越低。

④  送粉量，单位时间的送粉量与光斑功率密度密切相关，通常不同的涂层材料需要反复摸索获取。