传统磨损以及腐蚀防护方法并不完美

  就如船需要防止生锈一样，其各种组件也需要防止磨损和腐蚀。有一些特殊的产品可以用来保持船不生锈，但你仍然要确保它远离潮湿的地方；同样，有多种方式也可以用来保护组件，如热喷涂、镀硬铬和激光材料被沉积等技术，但是以上三项都不算完美，它们都存在一定的缺点。

国外研究人员提出新的制作工艺

  德国弗劳恩霍夫激光技术研究所和亚琛工业大学的研究人员们则一直都在致力于找到可以摆脱这些缺点的答案。去年，弗劳恩霍夫激光技术研究所的研究人员们提出了一个新的金属零件的制作工艺——高精度丝网印刷；现在，研究人员们在原来的基础上进一步研制出金属部件涂层工艺——“极高速激光材料沉积”的技术。

图中由左至右依次为：EHLA开发者Thomas Schopphoven，Gerhard Maria Backes和Andres Gasser。

  该方法可以提供环保、低成本的腐蚀和磨损保护，其可弥补热喷涂、镀硬铬和激光材料沉积的不足。极高速激光材料沉积法已经获得了专利，其德文缩写为“EHLA”，该方法能够克服传统涂层技术及其修复的常见缺陷。不仅如此，在本周的弗劳恩霍夫德累斯顿大会上，该研究小组由于其卓越的创新工作被授予Joseph von Fraunhofer奖。

  Joseph von Fraunhofer奖由弗劳恩霍夫应用研究促进协会创办于1978年，其目的是授予那些杰出的科学工作者们荣誉和认可，因为他们的研究工作直接解决了实际应用问题。奖金总额达€50000，今年将授予四个奖项。

  弗劳恩霍夫激光技术研究所项目组负责人Andres Gasser博士说：“通过EHLA工艺，我们终于可以在很短的时间内以十分之一毫米的范围将薄层应用到大面积的区域，而且在资源方面也是有效的。”

  那么，相比我们前面提到的传统的三种涂层技术，为什么EHLA可以做到更好的防腐？

  相较之热喷涂，EHLA可以更高效、更节约地利用资源，降低消耗，EHLA能够将大约90％的材料存入正确的区域；而热喷涂会浪费很多材料和气体，因为实际上只有50%的材料可以附着在涂层组件的表面，同时涂层与基底是通过非常弱的作用力结合在一起。此外，因为热喷雾有很多孔，你需要使涂层厚度达到25~50微米。相对的EHLA过程不存在气孔，涂层以材料锁定的方式粘合到基材。

  镀硬铬是最常见的一种用于防腐蚀和防磨损的涂层技术，但它也要消耗了大量的能源。不仅如此，而且由于铬(VI)对环境是有害的，因此从今年9月开始它只能在特定授权的情况下才可以使用。如果公司从环保的角度出发，也应该选择使用EHLA。同时，EHLA整个应用过程不需要化学品：也可以与一系列涂料相容，如铁、镍和钴基合金，不会像硬铬层脱层。EHLA涂覆所得的涂层可以提供更有效地、长期的保护，因为它们是无孔的，不存在像镀硬铬层那样的未知的裂缝和孔隙。

  同时，EHLA比沉积焊接过程速度更快，沉积焊接过程通常用于制备牢固粘合的高质量的涂料。但是，传统的沉积焊接流程如等离子粉末沉积和钨极惰性气体保护焊(TIG)等通常所得到的涂层都比较厚，约2~3毫米；虽然激光材料沉积可以得到比较薄的涂层，约0.5~1毫米之间，但这个过程非常缓慢，无法有效地应用于大组件。Gasser博士说：“EHLA技术是通过使用激光来施加这些涂层以产生熔融池，并在其中施加少量粉末。然后通过激光束在部件之间的运动将金属粉末沉积在薄且一致的层中。EHLA与其他沉积工艺的区别在于粉末在到达组件表面之前完全熔化”。

Andres Gasser 博士

  EHLA获得的涂层会更加均匀，因为它不是固体颗粒粉末落入熔融池而是滴状液体物质。同样，只有几微米的基材需要融化，而不是一毫米。这意味着采用组件采用EHLA技术用时更短：使用EHLA涂覆组件，其速度可以以比常规激光材料沉积涂覆组件的速度高出100~250倍，同时基材只需要最小的热量。所以新工艺还可以涂覆热敏元件，这在以前是不可能的，因为其需要高热量的输入；也可以结合新材料组合使用，如为铸铁和铝合金等涂覆。

  在下个月的慕尼黑激光光子的世界贸易展览会上，在A2.431展位研究小组将展示他们的新EHLA过程。此外，荷兰Hornet激光熔覆B.V. 公司和德国的ACunity GmbH公司很快将交付第一个弗劳恩霍夫ILTEHLA系统给中国，它将用于工业应用和机械科学研究总院先进制造技术研究中心的研究工作。

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责任编辑：王元

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