Abstract: Ang papel na ito ay nagpapakilala sa pagbuo ng teknolohiya ng laser cladding, na nagsimula noong 1970s at ngayon ay malawakang ginagamit sa materyal na teknolohiya sa pagbabago sa ibabaw. Ayon sa iba't ibang paraan ng pagbibigay ng mga materyales sa cladding, ang mga pamamaraan ng proseso ay nahahati sa pamamaraan ng laser cladding alloy na pre-setting at paraan ng pagpapakain ng haluang metal na sabaysabay na powder feeding. Ang mga cladding na materyales ay karaniwang idinaragdag sa tatlong anyo: pulbos, kawad at plato, na ang pulbos ang pinakakaraniwang ginagamit. Ang laser cladding powder ay pangunahing nahahati sa self-fluxing alloy powder, ceramic powder at composite powder ayon sa komposisyon nito. Ang self-fluxing alloy powder ay karaniwang ginagamit sa Ni-based, Co-based at Fe-based; Ang mga ceramic powder ay higit sa lahat ay silicide ceramic powder at oxide ceramic powder, na may malakas na wear at corrosion resistance at kadalasang ginagamit upang maghanda ng mga high-performance na cladding layer.

1. Laser cladding na teknolohiya
Ang pananaliksik sa teknolohiya ng laser cladding ay nagsimula noong 1970s, nang ang AVCO ng Estados Unidos ay nagsagawa ng may-katuturang pananaliksik sa maraming madaling pagod na bahagi ng mga makina ng sasakyan. Noong 1981, matagumpay na pinahiran ng Rolls.Royce ng United Kingdom ang ibabaw ng haluang metal na nakabase sa cobalt sa mga blades ng jet engine at makabuluhang napabuti ang kanilang resistensya sa pagsusuot. Dahil ang bagong teknolohiyang ito ay may malaking potensyal sa pag-unlad at maaaring makabuo ng malaking benepisyo sa ekonomiya, ito ay malawakang na-promote at inilapat sa produksyon.
Ang laser cladding ay upang magdagdag ng mga materyales ng iba't ibang bahagi sa substrate, gumamit ng high-energy laser beam upang i-irradiate ang substrate, at bumuo ng manipis na layer ng cladding powder at substrate. Ang manipis na layer na ito ay mabilis na natutunaw at nagpapatigas, at ang pagbabanto ng substrate sa cladding layer ay napakababa. Samakatuwid, ang cladding layer at ang substrate ay may magandang metallurgical bonding, at maaaring maghanda ng mga coatings na proteksiyon sa ibabaw na may paglaban sa init, paglaban sa kaagnasan, paglaban sa pagsusuot, paglaban sa oksihenasyon, paglaban sa pagkapagod o optical, electrical at magnetic na mga katangian.

2. Paraan ng proseso ng laser cladding
Ayon sa iba't ibang paraan ng supply ng mga cladding na materyales, ang mga pamamaraan ng proseso ng laser cladding ay nahahati sa sumusunod na dalawang uri:
2.1 Alloy pre-setting na paraan
Ang paraan ng paunang pagtatakda ng haluang metal ay upang ilagay ang pre-coated na materyal sa ibabaw ng substrate sa pamamagitan ng ilang mga pamamaraan, at pagkatapos ay gumamit ng high-energy laser beam irradiation. Ang ibabaw ng patong ay sumisipsip ng enerhiya upang mabilis na magpainit, mag-vaporize at matunaw ang bahagi ng cladding. Matapos ang mga dahon ng laser beam, ang cladding layer at ang substrate ay nagpapakita ng mahusay na metallurgical bonding.
Ang mga cladding na materyales ay karaniwang idinaragdag sa tatlong anyo: pulbos, kawad, at plato, kung saan ang pulbos ang pinakakaraniwang ginagamit. Ang paraan ng pag-preset sa pangkalahatan ay kinabibilangan ng paraan ng pagbubuklod at paraan ng thermal spraying. Para sa mga materyales sa pulbos, maaaring gamitin ang parehong mga paraan ng presetting. Ang pangunahing bentahe ng thermal spraying ay mataas na kahusayan sa pag-spray, madaling kontrolin ang pagkakapareho ng kapal ng deposition, at matatag na pagbubuklod sa substrate, ngunit ang rate ng paggamit ng pulbos ay mababa, ito ay limitado sa pamamagitan ng hugis ng workpiece at ang gastos ay medyo mataas. Ang paraan ng pagbubuklod ay ang paggamit ng isang panali upang paghaluin ang pulbos sa isang i-paste sa ibabaw ng materyal na base. Ang kawalan ng pamamaraang ito ay hindi ito epektibo at mahirap makakuha ng patong na may pare-parehong kapal. Maaari itong hadlangan ang pagkatunaw o maging sanhi ng transitional dilution; sa parehong oras, dahil sa mahinang thermal conductivity ng idineposito na layer, ito ay kumonsumo ng mas maraming enerhiya; ito ay kadalasang naaangkop lamang sa mga workpiece na may maliit na cladding area at kadalasang ginagamit sa mga laboratoryo.
Para sa mga wire alloy na materyales, parehong ang presetting bonding method at ang thermal spraying method ay maaaring gamitin para sa pag-spray, ngunit ang plate alloy na materyales ay pangunahing gumagamit ng presetting bonding method.
2.2 Alloy kasabay na paraan ng pagpapakain ng pulbos
Ang paraan ng pagpapakain ng haluang metal na sabaysabay na pulbos ay direktang ipakain ang materyal sa lugar ng pagtatrabaho ng laser upang ang pagpapakain at pag-cladding ay makumpleto nang sabay. Sa pamamagitan ng paggamit ng laser, ang cladding materyal at ang substrate ay natutunaw magkasama at pagkatapos ay condensed sa isang cladding layer. Ang pamamaraang ito ay maaaring ganap na magamit ang enerhiya ng laser, lubos na bawasan ang hindi pagkakapantay-pantay ng cladding layer, at bawasan din ang thermal effect ng laser sa substrate.
Ang paraan ng pagpapakain ng haluang metal na sabaysabay na pulbos ay medyo simple, na may mas kaunting mga consumable at mahusay na pagkontrol. Ito ay isang mahusay na pamamaraan sa mga praktikal na aplikasyon. Kung ikukumpara sa preset na paraan, ang kasabay na paraan ng pagpapakain ng pulbos ay ang trend ng pag-unlad ng teknolohiya ng laser cladding.

3. Kasalukuyang katayuan ng laser cladding material system
Ang laser cladding powder ay pangunahing nahahati sa self-fluxing alloy powder, ceramic powder at composite powder ayon sa iba't ibang komposisyon ng materyal.
3.1 Self-fluxing haluang metal powder
Ang self-fluxing alloy powder ay tumutukoy sa alloy powder na may Si, B at iba pang elemento na may malakas na deoxidation at self-fluxing effect. Sa kasalukuyan, ang Ni-based, Co-based at Fe-based na self-fluxing alloy powder ay karaniwang ginagamit.
Ang Ni-based na haluang metal na pulbos ay malawakang ginagamit, na may makatwirang pagganap sa gastos at mahusay na mga katangian ng materyal, tulad ng mahusay na katigasan, paglaban sa oksihenasyon at iba pang mga katangian, kaya ito ang pinaka-pinag-aralan at malawakang ginagamit sa mga materyales ng laser cladding. Ang Ni-based na self-fluxing alloy powder ay maaaring nahahati sa dalawang serye ng haluang metal: Ni-B-Si at Ni-Cr-B-Si. Ang Ni-based na self-fluxing alloy powder ay pangunahing angkop para sa mga sangkap na nangangailangan ng lokal na wear resistance at heat corrosion resistance. Ang power density ng Ni-based cladding ay mas mataas kaysa sa iron-based. Ang kawalan ng Ni-based na haluang metal na pulbos ay mayroon itong mahinang mataas na temperatura na pagtutol. Ni60 at Ni45 ay karaniwang ginagamit sa Ni-based na haluang metal powders.
Ang co-based na haluang metal na pulbos ay may mahusay na mataas na temperatura na paglaban, malakas na paglaban sa pagsusuot at paglaban sa kaagnasan, at kadalasang ginagamit sa mga larangan ng petrochemical at metalurhiko. Bilang karagdagan, ang cobalt-based na powder alloy ay may mahusay na pagkabasa kapag natunaw, at ang punto ng pagkatunaw nito ay mas mababa kaysa sa carbide. Pagkatapos ng pag-init, ang elemento ng Co ay natutunaw muna at bumubuo ng isang bagong yugto muna kapag ang haluang metal ay tumigas, na nakakakuha ng isang makinis at patag na cladding coating, na nagpapabuti sa lakas ng pagbubuklod sa pagitan ng cladding layer at ng substrate. Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing elemento ng karaniwang ginagamit na Co-based na mga haluang metal ay ang Ni, C, Cr at Fe, kung saan ang Ni ay ginagamit upang bawasan ang koepisyent ng thermal expansion ng Co-based alloy cladding layer, bawasan ang hanay ng temperatura ng pagkatunaw ng haluang metal, epektibong pagbawalan ang pag-crack ng cladding layer, at pagbutihin ang pagkabasa ng cladding layer sa substrate. Ang kawalan ng Co-based alloy powder ay medyo mahal ito.
Ang Fe-based na alloy powder ay angkop para sa wear-resistant na mga bahagi na may mababang temperatura na kinakailangan (temperatura na mas mababa sa 400 ℃), at ang substrate ay halos cast iron at low-carbon steel. Ang pinakamalaking bentahe nito ay ang mababang gastos at malakas na paglaban sa pagsusuot. Ang mga pangunahing elemento ng Fe-based na haluang metal ay Ni, B, Si at Cr, kung saan ang B, Si at Cr ay ginagamit upang mapabuti ang katigasan at pagsusuot ng resistensya ng cladding layer, at ang Ni ay ginagamit upang mapabuti ang crack resistance ng cladding layer.
Dahil ang mga haluang metal na batay sa bakal ay mababa ang halaga, kadalasang ginagamit ang mga ito sa halip na mga haluang metal na nakabatay sa nikel. Kung ikukumpara sa mga haluang metal na batay sa Ni, ang kawalan ng mga haluang metal na nakabatay sa bakal bilang mga layer ng laser cladding ay ang pagkakaroon ng bahagyang mahinang katigasan ng layer ng cladding.
Sa buod, ang Ni-based o Co-based na mga haluang metal ay may magandang self-fluxing at oxidation resistance, at mataas na corrosion resistance. Ang Ni-based o Co-based na alloy powder ay may mas mahusay na self-fluxing properties kaysa sa Fe-based na alloy powder, ngunit ang kanilang mga presyo ay mas mataas din kaysa sa Fe self-fluxing alloy powder. Kahit na ang Fe-based na alloy powder ay mas mura kaysa sa Ni-based o Co-based na alloy powder, mayroon silang mahinang self-fluxing properties at mahinang oxidation resistance. Kapag ginagamit ang mga ito, ang mga self-fluxing na haluang metal na pulbos ay dapat piliin nang makatwiran.
3.2 Mga pulbos na seramik
Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga ceramic powder: silicide ceramic powders at oxide ceramic powders, kung saan ang oxide ceramic powders ang pinakakaraniwang ginagamit. Ang mga ceramic powder ay may maraming pakinabang bilang mga cladding layer, tulad ng malakas na wear resistance at corrosion resistance, kaya ang mga ceramic powder ay kadalasang ginagamit upang maghanda ng mataas na pagganap ng cladding layer; sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa mga bioceramic na materyales ay isa ring mainit na paksa. Ang laser cladding metal ceramics ay maaaring lagyan ng cladding sa ibabaw ng metal na may isang layer ng ceramics sa pamamagitan ng pagkilos ng isang high-energy laser beam. Gayunpaman, ang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal, nababanat na modulus at thermal conductivity ng materyal na ito ay medyo naiiba mula sa mga substrate, at ang hindi pagkakatugma ng mga katangiang ito ay magdudulot ng pag-crack at mga void sa cladding layer.