激光熔覆——設備的“第二次生命”

日常生活中，使用時間較長的鐵制品，通常能看到肉眼可見的生銹狀況，而鋁制品即使使用很久，也仍然光亮如新。同樣都是容易被氧化的金屬，為什么會有這樣的差別呢？

其實，鋁制品和鐵制品一樣都會“生銹”，只不過鐵制品氧化生成的氧化鐵是疏松的，而鋁制品只會生成一層致密的氧化膜，這層膜阻止了氧化過程的進一步進行。從原理來說，激光熔覆作為一種材料表面改性技術，就是人工模擬了鋁材生成氧化膜的自然過程。

由于某些材料表面性質不能達到我們需要的標準，我們需要另外提供一些粉末狀的涂層材料放置于基材表面（視具體情況，也可以采用送絲形式），用激光照射使基材與涂層同時熔化形成熔池，并快速凝固形成緊密結合的混合表面涂層，達到改善基體材料表面性質的作用。

根據需求不同，這層表面涂層需要達到耐磨或者耐腐蝕、耐高溫、抗氧化等不同效果，由于適應性良好，基材與涂層結合穩固，成本相對較低，近年來正得到越來越多的關注。 在這個過程中，涂層粉末的材料選擇十分重要，通常選擇包括金屬合金粉末，陶瓷材料或者復合材料等。金屬合金粉末材質堅硬，著重于改善抗腐蝕和耐磨性；陶瓷材料通常防熱絕緣效果較好；復合材料則能結合各自的優勢。

激光熔覆技術也是增材制造的一種，特別適合對設備局部進行改良，因而適合某些特定部位磨損、腐蝕嚴重或者容易產生裂紋形變的設備。只需要對這些局部進行熔覆處理，就可以使設備表面組織致密，無裂紋和氣泡，熔覆層厚，強韌性好，更耐用，也間接節約了整體成本。

以采礦設備為例，在礦山開采過程中，煤機設備用量大、磨損快、運行環境惡劣、有長期穩定生產運行的需求。采礦設備整體體積龐大，如果停產維護會造成嚴重的經濟損失，而其在運作中受損嚴重的往往只是其中的一部分，比如齒輪、齒輪軸、液壓支架等，表面經常受到磨損、腐蝕和高溫等因素的影響導致密封失效，造成安全隱患。

我國是世界上煤炭產量最高的國家，也是最大的煤礦液壓支架生產國，對惡劣條件下的液壓支架處理需求十分巨大。在這樣的條件下，采用激光熔覆技術處理煤礦設備勢在必行。經處理后的煤礦設備表面性質優異，堅固耐用。創鑫激光子公司寶辰鑫近來推出面向熔覆應用的專用激光器及行業解決方案，可以在惡劣復雜環境下穩定運行，保證熔覆處理效果。

再如石油鉆井設備。石油開采現場的工況條件往往也較為苛刻，如石油鉆鋌、軸瓦、輪盤等許多金屬零部件長期處于較重載荷之下，并伴有油水介質的腐蝕和磨損。特別是鉆鋌需要較高韌性和抗沖擊力，又需要較強抗腐蝕性。整體采用高性能合金鋼成本過高，而采用普通碳鋼，經過長期運行后在一些局部容易存在磨損區，對安全生產構成威脅。

由于整體修復需要停產處理，這時可以采用激光熔覆針對性精確修補，讓鉆鋌設備“起死回生”。相對于傳統的電鍍、堆焊處理，不產生額外的污染，同時避免二次高溫變形脫落、腐蝕穿孔，是當前最適宜的表面處理方法。武鋼華工激光經過多年對激光熔覆工藝的研發，深入了解各個行業的加工需求，研發出超高速激光熔覆傳統激光熔覆、寬光斑激光熔覆、內孔激光熔覆等先進工藝。適合于客戶不同產線的工藝需求，有效提升客戶產品質量、降低綜合運行成本。

雖然相對于激光切割、激光焊接，激光熔覆在激光產業中的份額仍然只是一小部分，然而在其他激光應用趨于飽和，走向“內卷”的現狀下，激光熔覆技術在多方面領先于傳統表面處理工藝，產業更迭仍有著廣闊的空間，同時高度契合我國雙碳目標科技路線圖，因此仍然具備“突出重圍”，為激光產業帶來新機遇的可能性。

審核編輯：黃飛