等离子熔覆与激光熔覆的区别
等离子熔覆
1. 技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然这与YAG
激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。
2. 设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。
3. 工艺特点：
第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。
第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。
第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。
第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。
激光熔覆
1.技术特点
激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。
2. 设备特点
激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。
3. 工艺特点
第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。
第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。
第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。
第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。
第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。
关于熔覆中的几个问题
1. 关于焊接应力：我们必须建立一个概念，不管使用了什么样的名词（如焊接·堆焊·喷焊·熔覆等）都是在加热的情况下，在金属基体上的熔铸，那么从加热到熔铸，再到冷却这一过程中，必然产生应力。除了极特殊材料，一般影响最大的还是收缩应力，不同的焊接方式，无非是从加热方式速度，填充材料和一些其它条件不尽相同。那么减少这种应力对基体及熔铸层的影响，都是我们追求焊接质量时要考虑的重要方面。我以为，收缩应力无法避免，那么应力释放才是解决焊接应力问题的关键。也就是说这种收缩应力释放到哪里，从机体到熔铸区域应力如何分配，才是我们需要而且能够解决的问题。
2. 为什么激光焊接（熔覆）变形小：主要是熔铸区域小，过渡区域小，收缩量小。那么材料在收缩过程中所产生的收缩力，不足以使整个机体变形。这就是所谓激光熔覆不变性的原因（所以当机体尺寸过小时同样会产生变形）这也是激光焊接（熔覆）的优势。那么这种焊接应力到哪里去了呢？它主要是释放到熔铸区域和过渡区域了。那么这就产生了两个问题。一是熔铸区容易产生裂纹，所以激光熔覆对材料的延展性要求比较高，如镍基粉末；二是过渡区应力大，由于激光焊接过程中加热快冷却快，产生的过渡区尺寸过小，造成这一区域应力集中，这就影响了激光焊接（熔覆）的结合效果。特别是在基体与焊材机械性能相差较大时，倾向更严重，甚至产生脱落现象，这就要求在激光熔覆时格外注意过渡层的材质和厚度设计。
3. 为什么等离子熔覆（堆焊）不易产生裂纹·气孔等缺陷：主要原因有三。一是等离子做热源进行熔覆（堆焊）与埋弧焊气保焊等热量更加集中，离子弧稳定性更好，没有电极熔耗，输出热量均匀，便于控制，这样使得熔铸区热量分布均匀，材料熔合充分均匀，排气浮渣都充分，收缩应力分布均匀。二是由于等离子设备控制精度高，对熔铸区和过渡区的控制方便，且均匀度好，应力分配更容易控制合理。三是用氩气保护不需要各种添加剂，也不存在排氢，氧化等问题，所以等离子熔覆（堆焊）更适合大面积，大厚度，高质量的硬面熔铸（如高锰·高铬陶瓷材料等）适合于制造耐磨板、阀门、轧辊等。
4. 熔覆的工艺性：关于激光熔覆和等离子熔覆，有许多同行发表了很多文章，大部分都强调激光的优势，这也是大家所追求的目标。然而，多数是从微观角度用金相分析的方法评价激光的。但凡事都有其两面性，激光熔覆也有其劣势。在工艺方面就有许多限制，在生产实际中更需要高的操作技能，给许多客户造成困难。我认为主要是加热快，冷却快造成的熔覆层熔融时间过短造成光斑外缘和内缘差别大，组织形成不均匀，应力分配不匀，排气浮渣不充分，造成硬度不均，易形成气孔夹渣等问题，难以获得大面积完美的熔覆层，YAG激光尤其为甚。所以激光熔覆从选材到操作都应格外细致。等离子熔覆相对激光讲输入热量大，基体变形量比激光大。但其熔融充分，硬度分布均匀，排气浮渣彻底。材料选择范围广，易于操作，易获较为完好的整体熔覆层，成本低，效益好。因此在大面积，大厚度，熔覆方面有着明显优势。
等离子熔覆耐磨处理技术 青岛海纳等离子科技有限公司
一公司简介 山东科技大学青岛海纳等离子科技有限公司是以本校材料学科为技术依托，以等离子表面改性为核心技术而成立的具有自主知识产权的高新技术企业，是山东省金属材料与表面工程技术研究中心实验基地。 数年来，公司致力于金属材料表面改性技术的研究与开发，公司坚持以技术求进步、以质量谋发展，并取得了丰硕的科技成果。取得了“真空等离子束表面熔覆耐磨蚀涂层的方法”、“一种本安型耐磨镐型截齿”、“一种耐磨可弯曲刮板输送机”、“一种镐型截齿的生产工艺方法”等多项国家发明专利，另外2008年“等离子控制原位冶金反应技术与工程应用”荣获了国家科学技术进步二等奖，“等离子熔覆强化技术及其在刮板输送机上的应用”获中国煤炭工业科学技术奖二等奖，“高温等离子射流控制原位冶金反应技术及产业化”荣获中国机械工业科学技术奖，“等离子多元共渗合金强化技术”获中国高校技术发明二等奖，“一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法”获山东省第六届专利奖金奖。 公司在国际上首次提出了负压等离子熔覆涂层与熔射成型技术的新方法，获得了国家发明专利。该技术是解决金属表面高耐磨耐蚀耐冲击的最新技术方法，并且研制成功了综合经济技术指标优于激光熔覆的大功率高稳定性等离子熔覆专用数控设备，该技术与设备于2002年12月21日通过了山东省科技厅组织的鉴定。鉴定结论认为该技术与设备填补了一项空白，是等离子束表面冶金领域中的一项重大创新，整体技术水平达到了国际领先水平。 公司拥有一批具有学士、硕士、博士学位的研发人员，具有中高级专业技术职务的人员占60%以上，同时，公司还拥有一支专业水平高，经验丰富的职工队伍。 二等离子熔覆技术简介 等离子熔覆技术是继激光熔覆技术之后发展起来的最新表面改性技术，是我们公司拥有的具有原创性的国际领先技术。该技术汲取了激光熔覆技术和对焊技术的先进性，屏弃了堆焊和激光熔覆技术的不足。其基本原理是：在高温等离子束流作用下，将合金粉末与工件基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，在表面形成一层高硬度耐磨层，从而实现表面的强化与硬化，增强工件的耐磨性能。等离子熔覆耐磨层不仅具有很高的硬
再制造让废旧重型机械零部件“复活” 宁波镭速激光科技有限公司“再制造”这项业务对中国市场是个新鲜事，尽管它在国外已经存在了数十年。在国内大众的印象里，“再制造”和大修、翻新似乎并无区别，只不过是换了一个高大上的说法罢了。对此，沃尔沃建筑设备中国区产品支持总监AlexanderPajari严肃地纠正：“‘再制造’和翻新是两回事，以沃尔沃为例，我们从设计的源头就开始考虑零部件的回收利用，并在挑选旧部件时有非常严苛的标准，清洗、翻新的技术也都很前沿。”他特别强调，再制造是一个完整的工业化制造流程，必须实现量产；而翻新，更侧重于对某一个部件进行个别处理，不需要实现工业化量产。 欧美已形成重要产业 在工业发达国家中，废旧产品造成的危害暴露较早，相应的对策也较早提出和实施。 20世纪30~40年代，为了走出经济萧条的困境，最早的再制造产业雏形在美国汽车维修行业中出现。至20世纪80年代初，美国正式提出“再制造”。此后，其他工业发达国家开始大力发展再制造产业。目前再制造在欧美发达国家已形成了重要产业。2005年，全球再制造产业产值已超过1000亿美元，美国的再制造产业规模最大，达到750亿美元。近年来，日本加强了对工程机械的再制造。至2008年，再制造的工程机械中，58%由日本国内用户使用，34%出口到国外，其余的8%拆解后作为配件出售。 欧美国家在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究；在再制造加工方面，对于电子产品，再制造的内涵就是对仍具有使用价值的零部件予以直接的再利用。如德国柏林工业大学对平板显示器的再制造就是先将液晶显示器LCD、印刷线路板PCB、冷阴极荧光灯CCFL等关键零部件进行拆解，经检测合格后进行再利用。德国ReMobile公司对移动电话的再制造也是先拆解、再检测最后再利用。 据公开资料显示，目前国内80%的在役机械超过保证期，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。有业内人士估算，即便仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力巨大。 2005年，工程机械巨头企业卡特彼勒率先在上海临港成立了卡特彼勒再制造工业（上海）有限公司，目前的年销售额超过2000万元。相对于该公司2012年40亿美元的全球再制造业务销售收入，中国区的收入仅仅是九牛一毛，但卡特彼勒显然更看重中国市场再制造业务的成长性。 2013年底，沃尔沃在国内成立了第一家再制造中心。目前该集团在全球有8家再制造工厂，2011年生产的再制造产品数量超过120万件。 国内市场方兴未艾 我国的再制造产业发展至今已经10年有余。在实践的基础上，逐步探索形成了以高新技术为支撑、产学研相结合、既循环又经济的自主创新的中国特色再制造模式。中国特色再制造模式注重基础研究与工程实践相结合，创新发展了中国特色的再制造关键技术，构建了废旧产品的再制造质量控制体系，保证了再制造产品性能质量和可靠性；注重企业需求与学科建设融合，提升企业与实验室核心竞争力；注重社会效益与经济效益兼顾，促进国家循环经济建设。 由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成型零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧
艾德截齿等离子熔覆工艺 山东艾德实业有限公司自成立伊始，便开展截齿技术攻关与创新研究，始终走在截齿表面硬化提升的技术前沿。在整个过程中，山东艾德自主研发的等离子熔覆工艺，使得截齿的耐磨性、抗冲击性等关键性指标得到了质的改善。 1、什么是等离子熔覆工艺？ 等离子熔覆工艺是一种，以增强截齿表面耐磨性为目的的涂层技术。通过等离子弧产生的高温将熔覆材料与基体表面迅速加热并一起熔化形成熔池，在熔池中熔化金属发生一系列的混合、扩散、凝固等反应，等离子弧离开后自己冷却，在截齿表面形成一层高性能的熔覆合金耐磨层，从而实现截齿表面的强化与硬化。 2、等离子熔覆工艺的优势有哪些？ 众所周知，由于硬质合金镶块硬而脆，受冲击易发生脆性断裂。且由于铜钎焊结合强度低，硬质合金镶块易与截齿体分离。可以说，合金脱落、齿体磨损是截齿失效的主要形式。等离子熔覆技术的出现为截齿性能的提高开辟了新的途径，利用等离子熔覆技术在截齿的头部熔覆2~3mm厚度的合金耐磨层，并且应用山东艾德独创的热处理等生产工艺，
使截齿的整体性能指标得到质的改善。 此外，和激光熔覆技术相比，等离子熔覆工艺过程简单、污染较少，且生产效率为激光熔覆的6~10倍。因此在电力、矿山、冶金、机械等诸多领域，等离子熔覆技术拥有广阔的前景。 3、等离子熔覆工艺的操作流程 等离子熔覆的材料通常以粉末的形式加入，目前常用的是耐磨、耐腐蚀等综合性能良好，且与基体润湿性较好的Ni基、Co基、Fe基等自熔合金粉末。山东艾德采用的是美国进口的铁基碳化钨，通过等离子熔覆技术，可以在截齿头部合金部位形成一圈高硬度、耐冲击腐蚀的耐磨层，其耐高温性能优于激光熔覆层。 4、艾德截齿的技术指标 使用等离子熔覆技术的艾德截齿，究竟能达到什么性能呢？通过专业的检测工具，我们发现艾德截齿的等离子熔覆耐磨层，硬度达62HRC，远超市场上的同类产品。此外，拥有耐磨层的截齿，在井下进行煤岩切割时，综合性能要高于没有耐磨层的截齿。 以上就是关于等离子熔覆技术的相关内容，如果选择截齿，欢迎选择使用等离子熔覆技术强化的艾德截齿。
一.激光熔覆特点 1.技术特点 激光熔覆最重要的特点是热量集中、加热快、冷却快、热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（如喷焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。 这就是所谓激光熔覆无退火、不变形的原因，但我以为，这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象。 2.设备特点 激光熔覆，目前国内采用两种机型：CO2激光器和YAG激光器。前者为连续输出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。 对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距，因此，激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3.工艺特点 （1）前期处理 激光熔覆，一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 （2）送粉 CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 （3）从熔池形成的状态看
由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 （4）加热快、冷却快 影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔、硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 （5）材料选择 由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物、氧化物的熔覆更困难一些。 二.微束等离子熔覆特点 1.技术特点 微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快。为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径、小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然，这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放的好一些。 2.设备特点 微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源、喷枪、送粉器、摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。 随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外，设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。
等离子熔覆与激光熔覆的区别 等离子熔覆 1. 技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。 2. 设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显着，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。 3. 工艺特点： 第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。 第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。 第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。 第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。 激光熔覆 1.技术特点 2.激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 3.2. 设备特点 4.激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者
第25卷第5期 硅 酸 盐 通 报 Vol .25 No .5 2006年10月 BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Oct ober,2006 二氧化钛等离子喷涂层的结构及性能 范艳华,尹衍升 (中国海洋大学材料科学与工程研究院,青岛 266003) 摘要:700℃、1000℃、1200℃下对纳米二氧化钛(Ti O 2)粉末进行煅烧,利用大气等离子喷涂(APS )在Q235基体上制备氧化钛纳米结构涂层。运用X 射线衍射(XRD )、扫描电镜(SE M )等技术对煅烧后的粉料和涂层的显微结构、物相组成进行测试、观察、分析。实验结果表明:1000℃为最佳的造粒温度,适合等离子喷涂的粉末颗粒粒径为 30～90 μm,流动性较好,着粉率高;涂层物相主要是金红石型Ti O 2,涂层与基体的结合强度很高,达30.90MPa,涂层硬度为727.95HV 。 关键词:纳米二氧化钛;造粒;大气等离子喷涂;结合强度 The Structure and Performance of Pl a s ma Sprayed T i O 2Coa ti n g FAN Yan 2hua,YI N Yan 2sheng (I nstitute ofMaterials Science and Engineering,Ocean University of China,Q ingdao 266003) Abstract:Nano 2Ti O 2powders were calcined at 700℃,1000℃,1200℃res pectively .Ti O 2coatings on carbon steel substrate were fabricated by air p las ma s p raying .The m icr o 2structure and compositi on in calcined Ti O 2powders and Ti O 2coatings were investigated thr ough XRD and SE M.The results show that radius of the best Ti O 2particles which were used in air p las ma s p raying are 30290 μm ,and the particles have better mobility and better landed powder rati o .The main phase of coating is Rutile 2Ti O 2,and adhesi on strength bet w een coating and substrate is very good,up t o 30.90MPa,hardness of coatings is 727.95HV. Key words:nano 2Ti O 2;calcined particles;air p las ma s p raying;adhesi on strength 基金项目:国家自然科学基金(NO.50242008). 作者简介:范艳华(19792),女,博士研究生.主要从事陶瓷基复合材料的研究. 近年来,纳米结构涂层成了众多科学工作者的研究热点,由于晶粒尺寸效应和大量晶界的存在,具有比传统涂层更优良的性能。许多方法都可用于纳米结构涂层的制备,如热喷涂技术、电子束物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射等,其中热喷涂技术尤其是等离子喷涂技术成了制备纳米结构涂层的有效方法 之一[1]。 纳米Ti O 2涂层具有抗高温,耐腐蚀,耐磨损,化学性质稳定,无毒无害等优异的性能;另外,由于Ti O 2的纳米颗粒又具有纳米结构的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性,纳米 Ti O 2涂层将具有更为广阔的应用前景。[2,3]纳米结构的微粒不能直接用于等离子喷涂,因为纳米微粒尺寸太小、本身的质量小、比表面积太大、活性高、容易聚集成团、流动性差,这造成在喷涂过程中粉料在管道中的运输困难;另外,由于纳米微粒与基体材料的冲量很小,这使纳米微粒无法在基体材料的表面沉积,形成致密的纳米涂层。通过造粒技术,使纳米微粒重组成微米级的微粒,以适合于等离子喷涂用。通过X 射线衍射(XRD )、扫描电镜(SE M )技术对涂层的
等离子熔覆耐磨处理技术
青岛海纳等离子科技有限公司 一、等离子熔覆技术简介 等离子金属表面熔覆处理技术（等离子束金属表面原位冶金技术）是我公司在堆焊以及激光熔覆的基础上自主研发的提高金属表面性能的一项新技术，利用该技术可在金属零部件的表面获得一层具有特殊性能的合金熔覆层，以提高金属零部件的耐磨损、耐冲击和耐腐蚀性能，熔覆层与基体为冶金结合，结合强度高。该项技术获得了多项国家专利，并且在2008年荣获“国家级科技进步奖二等奖”，以及“中国煤炭工业科学技术奖二等奖”和“中国机械工业科学技术奖二等奖”等多项奖励。 等离子熔覆技术的基本原理是在柔性高温等离子束流作用下，将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，从而实现表面的强化与硬化。 2002年12月份通过了对负压等离子束熔覆金属陶瓷涂层技术和数控等离子熔覆强化机床的鉴定，鉴定结论认为该项技术与设备是等离子表面冶金领域的一项重大创新，填补了一项空白，总体技术达到了国际领先水平。等离子熔覆已在抗冲击耐磨损防腐蚀方面显示其很大的优越性和强大的生命力。 等离子熔覆的特点是： （1）等离子束能量密度高，熔覆耐磨层与基体为冶金结合，结合强度高，不脱落。 （2）无需喷砂等前处理过程，生产工艺简单，降低了生产成本，提高了生产效率。 （3）整个熔覆过程在数控系统控制下实现，自动化程度高，适合进行批量工业化生产。． （4）对使用环境要求低，无需设备降温、除尘等辅助要求，操作简单，设备维
修维护容易。 （5）电热转换效率高，能效比高。 （6）熔覆过程稀释率低，熔覆层性能容易控制。 （7）粉末适用范围广，可使用铁基、镍基、钴基等粉末熔覆。 （8）根据使用要求不同，熔覆层单层厚度可调（0.5mm～6.0mm）。 二、等离子熔覆耐磨处理系列设备 DRF-2型数控等离子熔覆耐磨处理设备 1、可对中部槽的中板进行耐磨处理。 2、可对平面零部件进行耐磨处理。 3、采用先进的数控技术，根据需要编好程序后自动完成熔覆过程，自动化程度高。 4、熔覆层平整度高，材质均匀，稀释率低。 5、程序控制自动送粉，送粉速度可调。 DRF-5B型数控等离子熔覆耐磨处理设备
激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。 一、激光熔覆特点 1. 技术特点 激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 2. 设备特点等离子熔覆与激光熔覆的对比 激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3. 工艺特点等离子熔覆与激光熔覆的对比 第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。 二、微束等离子熔覆特点等离子熔覆与激光熔覆的对比
一线工程师对等离子熔覆与激光熔覆的对比 导读：激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点。 OFweek激光网讯：编者多年从事激光熔覆和微束等离子熔覆工艺的应用实践，对此有一些认识和总结。 一、激光熔覆特点 1. 技术特点 激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但编者以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点编者将在后面讲到。 2. 设备特点 激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3. 工艺特点 第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。 二、微束等离子熔覆特点
等离子熔覆与激光熔覆区别 关键词：等离子焊机、耐磨板堆焊机、堆焊机、多功能等离子焊接机、阀门堆焊设备、等离子焊机、磨具修复机、等离子耐磨片 微束等离子熔覆与激光熔覆之比较 本公司多年从事激光熔覆和微束等离子熔覆工艺的应用实践，对此有一些认识和总结。 一、激光熔覆特点 1.技术特点激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 2.设备特点激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。
3.工艺特点第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光 更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。 二、微束等离子熔覆特点 1.技术特点：微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧 焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高 压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然 这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应 力会释放的好一些。 2.设备特点：微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产， 效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊 机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手 持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。 3.工艺特点：第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。第二送粉：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。第三微束等离子稳定性好：微束等离子的稳定性好， 熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。第四加热和冷 却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣 较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层 均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。第五材料选择：等离子加热方式对材料限 制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。 三、关于熔覆中的几个问题 1.关于焊接应力：我们必须建立一个概念，不管使用了什么样的名词（如
激光熔覆技术 激光熔覆技术简介 激光熔覆技术是指以不同的填 料方式在被涂覆基体表面上放置选 择的涂层材料，经激光辐照使之和 基体表面一薄层同时熔化，并快速 凝固后形成稀释度极低并与基体材 料成冶金结合的表面涂层，从而显 著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、 耐热、抗氧化及电器特性等的工 艺方法。 激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术，它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，节约贵重稀有金属材料。 应用于激光熔覆的激光器主要有CO2激光器和固体激光器，主要包括碟片激光器，光纤激光器和二极管激光器。 激光熔覆技术的工艺特点 激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类：粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似，同步送粉法具有易实现自动化控制，激光能量吸收率高，无内部气孔，尤其熔覆金属陶瓷，可以显著提高熔覆层的抗开裂性能，使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。 1、激光熔覆具有以下特点： （1）冷却速度快（高达106K/s），属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等。 （2）涂层稀释率低（一般小于5%），与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，通过对激光工艺参数的调整，可以获得低稀释率的良好涂层，并且涂层成分和稀释度可控； （3）热输入和畸变较小，尤其是采用高功率密度快速熔覆时，变形可降低到零件的装配公差内。 （4）粉末选择几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金； （5）熔覆层的厚度范围大，单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm， （6）能进行选区熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能价格比； （7）光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷；
项 目 调 查 报 告 项目名称：等离子熔覆负责部门：材料研发部报告日期：2019.5.6
目录 一、引言 (1) 二、热喷涂耐磨涂层 (2) 1.热喷涂原理 (2) 2.热喷涂层的结构 (2) 3.热喷涂方法分类 (3) 三、耐磨涂层用热喷涂材料 (10) 1.金属粉末及其涂层 (12) 1.1金属及合金粉末 (12) 1.2自熔性合金粉末 (14) 1.3自粘结合金粉末 (16) 2.陶瓷粉末及其涂层 (17) 2.1氧化铝 (18) 2.2氧化锆 (19) 2.3二氧化钛 (21) 2.4氧化铬 (21) 2.5碳化物 (22) 四、热喷涂耐磨涂层的应用 (22) 1.在航空工业中的应用 (22) 2.在冶金工业中的应用 (24) 3.在电力工业中的应用 (26) 4.在包装、印刷工业中的应用 (27) 5.在汽车工业中的应用 (28) 6.在纺织工业中的应用 (28) 五、等离子熔覆设备生产厂家 (29) 1.武汉材料保护研究所有限公司 (29) 2.宁波镭速激光科技有限公司 (30) 3.上海岑禄实业 (31) 4.上海多木机电有限公司 (32) 5.山东海纳等离子科技有限公司 (33)
等离子熔覆项目调查报告 一、引言 磨损材料是三大主要失效形式之一，为了提高材料耐磨性能，各种以增强材料耐磨性为目的的表面涂层技术受到了研究者的广泛关注，包括热喷涂（焊）、电镀、气相沉积、高能束熔覆等，其中高能束熔覆是采用高能束（激光束、离子束等）为移动热源在金属材料表面快速熔覆一层耐磨、耐蚀、耐热合金层的表面改性技术，熔覆层与基体成冶金结合，连接强度高，涂层组织均匀细小，具有良好的综合性能。当前熔覆技术主要包括激光熔覆、等离子熔覆等，其中激光熔覆方面的研究较为成熟，但成本较高，且对工作环境有特殊要求，工件表面需黑化处理，等离子熔覆工艺过程简单，污染少，虽然尺寸精度及成形件质量稍低于激光熔覆，但设备成本仅为后者的1/5，有研究表明，等离子熔覆生产效率约为激光熔覆的6~10倍，粉末利用率约为激光熔覆的2~4倍。因此在电力、煤炭、冶金、机械等诸多领域有着广阔的应用前景。 图1等离子熔覆产品
等离子粉末堆焊与激光熔覆比较 关键词：等离子焊机、耐磨板堆焊机、堆焊机、多功能等离子焊接机、阀门堆焊设备、等离子焊机、磨具修复机、等离子耐磨片 等离子粉末堆焊与激光熔覆之比较 一、激光熔覆特点 1.技术特点 激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 2.设备特点 激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3.工艺特点
第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳 层等，比较简单。 第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小， 一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾 斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没 有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也 是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆 材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化 物的熔覆更困难一些。 微束等离子熔覆特点 1.技术特点：微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧 焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高 压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然 这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应 力会释放的好一些。 2.设备特点：微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产， 效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊 机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手 持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。 3.工艺特点： 第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。 第二送粉：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样 就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
高速激光熔覆与传统表面处理工艺对比 高速激光熔覆技术作为目前比较先进的绿色金属表面处理技术，可用来取代电镀、热喷涂、等离子熔覆等传统工艺技术，本文主要就各工艺的特点进行说明，重点介绍高速激光熔覆工艺特点。 （1）电镀工艺 硬铬电镀工艺发展非常成熟，是过往被广泛采用的防腐耐磨涂层技术之一。其制备过程是将工件浸泡于铬酸溶液中，通过电化学方式进行涂层沉积。制备的硬铬涂层一般伴随有微裂纹，涂层与基体结合力差，在服役过程中往往出现开裂和剥落现象。由于电镀巨大的耗电量，其利润空间被一再压缩。而生产过程中产生的废气与废液还对环境造成了污染。目前电镀行业已成为夕阳产业，受到欧盟、美国及中国等国家工业部门的严格限制。超高速激光熔覆过程不涉及化学过程，对环境绿色友好，可选用的硬面涂层种类繁多，包括铁基、镍基和钴基等合金涂层，该方法制备的涂层无缺陷，结合强度高，耐用度远高于电镀涂层。目前超高速激光熔覆是替代硬铬电镀的首选技术。 （2）热喷涂工艺 热喷涂涂层沉积速率虽高，但粉体利用率仅为50%。涂层存在1%~2%孔隙率，腐蚀介质可以通过这些空隙对基体造成腐蚀。热喷涂涂层与基体结合强度一般低于150 MPa，在重载服役条件下有可能发生涂层剥离现象（机械结合）。再者热喷涂在工作中容易产生噪音及粉尘污染，影响环境及人员身体健康。超高速激光熔覆制备涂层组织致密、无气孔，且涂层与基体为冶金结合方式，结合强度高。 （3）堆焊技术 堆焊技术可制备高质量无缺陷的金属涂层，如钨极氩弧焊和等离子喷焊，界面为冶金结合，结合强度高，单层沉积厚度可达2mm～3 mm。相比于热喷涂单层25-50 μm，和传统激光熔覆单层0.5mm～1 mm 的沉积厚度，堆焊技术沉积效率极高。但是，高沉积效率伴随高能量输入，这会诱发基体材料的组织性能转变和热损伤。 （4）超高速激光熔覆技术与传统激光熔覆比较