장비 제조 산업의 급속한 발전으로 가혹하고 복잡한 환경에서 많은 기계 장비 구성 요소의 고장 및 폐기로 인해 막대한 경제적 손실과 많은 장비 고장이 발생했습니다. 새로운 장비의 핵심 구성 요소를 강화하기 위해 효율적이고 친환경적인 신흥 제조 기술을 탐색하는 것이 시급합니다. 노후 장비의 수명 연장 및 재제조. 세라믹 소재는 높은 융점, 고강도, 낮은 열전도율, 낮은 열팽창 계수 때문에 금속 부품의 표면 보호 강화 소재로 자주 사용됩니다. 세라믹 코팅은 기판의 내마모성, 내식성 및 고온 내산화성을 크게 향상시킬 수 있으며 항공 우주, 석유 화학, 기계 제조 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
일반적인 세라믹 코팅 준비 기술은 다음과 같습니다.레이저 클래딩, 고온 자기 증식 합성, 증착 및 용사. 그 중 고온 자기 증식 합성은 절차가 간단하고 에너지 소비가 적고 생산주기가 짧지 만 원료로 초고순도 분말이 필요합니다. 대규모 생산에 적합하지 않으며 반응 공정이 빠르고 정확하게 제어하기가 불편합니다. 기상 증착에 의해 제조된 세라믹 코팅은 순도가 높고 밀도가 좋지만 장비가 비싸고 생산 효율이 낮습니다. 용사 세라믹 코팅은 높은 효율과 제어 가능한 두께를 가지고 있습니다. 공정이 간단하고 복잡한 형상의 공작물을 분사하는 데 사용할 수 있지만 코팅 기공 및 낮은 결합력과 같은 결함이 상대적으로 많습니다. 레이저 클래딩 효율이 높고 클래딩 영역을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 세라믹 코팅의 준비에는 성능, 비용, 환경 보호 및 기타 장점이 있지만 준비된 세라믹 코팅에는 균열 및 기공과 같은 결함이 있을 수 있습니다.
레이저 클래딩 기술은 세라믹 재료를 녹여 가공하기 어려운 특성을 극복하고 고품질 세라믹 코팅을 준비할 수 있습니다. 이 기술로 얻은 세라믹 코팅은 기계적 특성, 물리적 및 화학적 특성이 우수하여 부품의 수명을 연장하고 비용을 절감하며 자원 낭비를 줄이는 데 도움이 됩니다. 표면 강화 및 재생산은 녹색 제조의 중요한 방향이며 에너지 절약 및 배출량 감소를 달성하고 지속 가능한 경제 및 사회 발전을 촉진하는 효과적인 방법입니다. 레이저 클래딩 기술의 지속적인 발전과 클래딩 장비의 교체로 레이저 클래딩에 의한 세라믹 코팅 준비는 복잡한 환경에서 부품의 표면을 강화하고 재제조 수명을 연장할 수 있으며 이는 지속 가능한 개발 전략 개념에 부합합니다. 국가별로. "중국제조 2025" 개발 계획이 점점 가까워지고 있습니다. 재제조용 레이저 클래딩 세라믹 코팅은 첨단 적층 제조 및 녹색 제조 범주에 속하며 "14차 5개년" 재생 가능 자원 개발 계획을 효과적으로 구현합니다.
1 레이저 클래딩 세라믹 코팅
표면 강화 및 재생산을 위한 레이저 클래딩 세라믹 코팅은 재료 구성 및 형성 메커니즘 코팅에 따라 복합 세라믹 코팅, 금속-세라믹 복합 코팅, 레이저 현장 합성 세라믹 코팅 및 나노 복합 세라믹으로 나눌 수 있습니다.
- 복합 세라믹 코팅: 연구자들은 질화물, 붕소화물, 탄화물 및 산화물로 구성된 다양한 공융 유형의 레이저 클래딩 복합 세라믹 코팅을 개발했습니다. 다성분 세라믹으로 구성된 이러한 복합 재료는 구성 요소 간의 상호 용해도와 친화력이 높아 세라믹상의 입자 크기를 효과적으로 줄이고 코팅의 강도와 인성을 향상시키며 단상 세라믹 코팅보다 코팅을 더 안정적으로 만들 수 있습니다. 우수한 열물리적 특성과 내마모성 및 내식성과 같은 우수한 특성.
- 금속-세라믹 복합 코팅: 금속-세라믹 복합 코팅은 세라믹상(강화상)과 금속 또는 합금(결합상)의 조합으로 금속 재료의 우수한 습윤성과 세라믹상의 현저한 경도, 내마모성, 내식성. 레이저 클래딩 공정 중 빠른 가열 및 응고는 금속-세라믹 복합 코팅의 입자를 미세화하고 내화 세라믹 강화 단계를 바인더 단계의 코팅에 고르게 분포시켜 코팅 강도를 증가시킵니다. , 금속 및 세라믹의 우수한 특성의 효과를 얻습니다.
- 세라믹 코팅의 현장 합성: 세라믹 코팅의 현장 합성은 고온 조건에서 다른 원소 분말을 첨가하여 세라믹 상 입자를 형성하고 반응의 형성으로 인해 세라믹 입자가 자발적으로 핵을 형성하고 성장하므로 분포가 균일하고 조밀한 구조, 강화된 인터페이스 결합 및 현저하게 감소된 성능 손실은 세라믹 상을 직접 추가할 때 존재하는 불량한 인터페이스 결합, 입자 응집, 균열 및 기타 결함의 결함을 극복합니다.
레이저 클래딩 세라믹 코팅은 신제품의 표면 개질이나 손상된 부품의 재제조에서 남다른 장점을 보여주지만, 세라믹 코팅을 준비하는 과정에서 기공, 원소 편석, 크랙과 같은 일반적인 결함도 있습니다. 레이저 클래딩에 의해 준비된 코팅의 원리와 특성을 기반으로 연구원들은 레이저 클래딩 공정 매개변수, 코팅 구조, 코팅 재료 시스템 및 다양한 공정 보조 성형 측면에서 세라믹 코팅의 품질을 최적화할 것입니다.
2 레이저 클래딩 세라믹 코팅 적용 방향
최근 몇 년 동안 기계 제조, 운송, 항공 우주, 석유 화학 및 생물 의학과 같은 산업에서는 공작물의 하중 지지 용량 및 피로 수명에 대한 더 높은 요구 사항을 제시했습니다. 다양한 작업 조건에 존재하는 문제를 목표로 연구원들은 레이저 클래딩 표면 강화 및 재제조 수리 기술을 사용하여 일련의 기능성 코팅을 준비하여 공작물의 고장을 처리했습니다. 세라믹 재료의 다양한 기능에 따라 레이저 클래딩으로 준비된 세라믹 기능성 코팅은 크게 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
- 레이저 클래딩 내식성 세라믹 코팅, 열악한 부식 환경에 있는 재료(해양 석유, 천연 가스 시추 플랫폼, 수력 발전소, 화학 공장, 광산 등)는 공작물의 표면을 강화하고 침식에 저항하기 위해 손상된 부품을 재생산해야 합니다. 부식 방지 코팅은 장비의 수명을 늘리고 유지 보수 비용을 줄일 수 있습니다.
- 레이저 클래딩 내마모성 세라믹 코팅, 마모는 많은 엔지니어링 재료의 가장 일반적인 고장 모드이며 열악한 작업 조건(무거운 하중, 고온, 고속 등)에서 마찰 및 마모는 공작물의 수명을 단축시킵니다. 연구자들은 뛰어난 내마모성 및 내마모성을 가진 세라믹 코팅을 준비하여 공작물의 경도와 내마모성을 향상시켜 수명을 연장합니다.
- 레이저 클래딩 열차폐 세라믹 코팅, 고온 저항성, 내산화성 및 내부식성 세라믹 재료를 기판에 클래딩하여 기판을 외부 고온 가스로부터 격리하여 부품을 부식, 산화, 기판의 성능을 향상시키고 부품의 수명을 연장하기 위한 열 보호 레이어. 이 코팅은 내연 기관, 제트 엔진의 가스 터빈 블레이드, 열화학 후처리 장치 등 다양한 엔지니어링 분야에서 사용되었습니다.
3 전망
- 새로운 세라믹 코팅 재료의 설계. 장비의 사용 조건이 점점 더 가혹해지고 세라믹 재료와 금속 재료의 특성이 상당히 다르기 때문에 코팅 재료 설계 아이디어를 혁신하고 제1원리 계산 및 높은 처리 성능 테스트. 예를 들어, MAX 상 세라믹과 금속의 조합은 내마모성, 내열성, 강하고 견고한 코팅을 얻을 수 있습니다. 자기 윤활성 고전도 세라믹 재료 및 하프늄/지르코늄 초고온 세라믹 및 기타 재료도 중요한 개발 및 응용 가치가 있습니다. 재료 시스템의 다양성은 적용 범위를 넓히고 다양한 작업 조건 사용에 대한 더 많은 선택을 제공할 수 있습니다.
- 새로운 레이저 클래딩 공정 개발. 이 공정은 코팅의 거시적 형태와 미세 구조에 중요한 영향을 미칩니다. 레이저 클래딩과 초음파진동을 결합한 공정, 전자기 보조, 유도가열 보조 등의 기술이 적용되었으나, 코팅의 표면거칠기 감소, 클래딩 성형효율 향상, 피로특성 개선, 표면처리 개선 품질은 아직 불분명합니다. 깊이 탐구할 필요가 있습니다.