傳統磨損以及腐蝕防護方法并不完美

  就如船需要防止生銹一樣，其各種組件也需要防止磨損和腐蝕。有一些特殊的產品可以用來保持船不生銹，但你仍然要確保它遠離潮濕的地方；同樣，有多種方式也可以用來保護組件，如熱噴涂、鍍硬鉻和激光材料被沉積等技術，但是以上三項都不算完美，它們都存在一定的缺點。

國外研究人員提出新的制作工藝

  德國弗勞恩霍夫激光技術研究所和亞琛工業大學的研究人員們則一直都在致力于找到可以擺脫這些缺點的答案。去年，弗勞恩霍夫激光技術研究所的研究人員們提出了一個新的金屬零件的制作工藝——高精度絲網印刷；現在，研究人員們在原來的基礎上進一步研制出金屬部件涂層工藝——“極高速激光材料沉積”的技術。

圖中由左至右依次為：EHLA開發者Thomas Schopphoven，Gerhard Maria Backes和Andres Gasser。

  該方法可以提供環保、低成本的腐蝕和磨損保護，其可彌補熱噴涂、鍍硬鉻和激光材料沉積的不足。極高速激光材料沉積法已經獲得了專利，其德文縮寫為“EHLA”，該方法能夠克服傳統涂層技術及其修復的常見缺陷。不僅如此，在本周的弗勞恩霍夫德累斯頓大會上，該研究小組由于其卓越的創新工作被授予Joseph von Fraunhofer獎。

  Joseph von Fraunhofer獎由弗勞恩霍夫應用研究促進協會創辦于1978年，其目的是授予那些杰出的科學工作者們榮譽和認可，因為他們的研究工作直接解決了實際應用問題。獎金總額達€50000，今年將授予四個獎項。

  弗勞恩霍夫激光技術研究所項目組負責人Andres Gasser博士說：“通過EHLA工藝，我們終于可以在很短的時間內以十分之一毫米的范圍將薄層應用到大面積的區域，而且在資源方面也是有效的。”

  那么，相比我們前面提到的傳統的三種涂層技術，為什么EHLA可以做到更好的防腐？

  相較之熱噴涂，EHLA可以更高效、更節約地利用資源，降低消耗，EHLA能夠將大約90％的材料存入正確的區域；而熱噴涂會浪費很多材料和氣體，因為實際上只有50%的材料可以附著在涂層組件的表面，同時涂層與基底是通過非常弱的作用力結合在一起。此外，因為熱噴霧有很多孔，你需要使涂層厚度達到25~50微米。相對的EHLA過程不存在氣孔，涂層以材料鎖定的方式粘合到基材。

  鍍硬鉻是最常見的一種用于防腐蝕和防磨損的涂層技術，但它也要消耗了大量的能源。不僅如此，而且由于鉻(VI)對環境是有害的，因此從今年9月開始它只能在特定授權的情況下才可以使用。如果公司從環保的角度出發，也應該選擇使用EHLA。同時，EHLA整個應用過程不需要化學品：也可以與一系列涂料相容，如鐵、鎳和鈷基合金，不會像硬鉻層脫層。EHLA涂覆所得的涂層可以提供更有效地、長期的保護，因為它們是無孔的，不存在像鍍硬鉻層那樣的未知的裂縫和孔隙。

  同時，EHLA比沉積焊接過程速度更快，沉積焊接過程通常用于制備牢固粘合的高質量的涂料。但是，傳統的沉積焊接流程如等離子粉末沉積和鎢極惰性氣體保護焊(TIG)等通常所得到的涂層都比較厚，約2~3毫米；雖然激光材料沉積可以得到比較薄的涂層，約0.5~1毫米之間，但這個過程非常緩慢，無法有效地應用于大組件。Gasser博士說：“EHLA技術是通過使用激光來施加這些涂層以產生熔融池，并在其中施加少量粉末。然后通過激光束在部件之間的運動將金屬粉末沉積在薄且一致的層中。EHLA與其他沉積工藝的區別在于粉末在到達組件表面之前完全熔化”。

Andres Gasser 博士

  EHLA獲得的涂層會更加均勻，因為它不是固體顆粒粉末落入熔融池而是滴狀液體物質。同樣，只有幾微米的基材需要融化，而不是一毫米。這意味著采用組件采用EHLA技術用時更短：使用EHLA涂覆組件，其速度可以以比常規激光材料沉積涂覆組件的速度高出100~250倍，同時基材只需要最小的熱量。所以新工藝還可以涂覆熱敏元件，這在以前是不可能的，因為其需要高熱量的輸入；也可以結合新材料組合使用，如為鑄鐵和鋁合金等涂覆。

  在下個月的慕尼黑激光光子的世界貿易展覽會上，在A2.431展位研究小組將展示他們的新EHLA過程。此外，荷蘭Hornet激光熔覆B.V. 公司和德國的ACunity GmbH公司很快將交付第一個弗勞恩霍夫ILTEHLA系統給中國，它將用于工業應用和機械科學研究總院先進制造技術研究中心的研究工作。

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責任編輯：王元

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