74.6 Placarea suprafeței cu laser

Placarea cu laser a suprafeței este o tehnică în care, un fascicul laser de mare putere este utilizat ca sursă de căldură pentru a topi un strat de acoperire pre-depus sau ingrediente de placare adăugate simultan împreună cu o topire parțială a substratului de bază pentru a forma o zonă de acoperire cu un diluție minimă la interfață pentru îmbunătățirea rezistenței la uzură, coroziune și oxidare (Dutta și Manna 2011). În procesul de placare cu laser, materialele de acoperire sub formă de pulbere sau sârmă sunt topite cu ajutorul unui laser de mare putere și ulterior depuse pe suprafața substratului, ducând la dezvoltarea suprafeței depuse cu o diluție minimă la interfață. Trăsăturile caracteristice ale procesului de placare cu laser includ (a) dezvoltarea unei microstructuri rafinate, (b) zonă neglijabilă afectată de căldură, (c) o legătură puternică la interfață datorită interacțiunii chimice a stratului de placare cu substratul și flexibilitatea placajului pe substrat de orice formă și dimensiune.

Tabelul 2 compară caracteristicile placajului cu laser cu tratarea suprafeței prin sudură convențională și acoperirea prin pulverizare termică. Din Tabelul 2 se poate observa că fiind o sursă de căldură de mare intensitate, bine focalizată și controlabilă, placarea cu laser oferă o zonă de placare fără defecte, cu o diluție minimă la interfață și este o tehnică emergentă pentru dezvoltarea zonei de placare cu o productivitate mai mare. Placarea cu laser pe substrat Al pur a fost realizată folosind un laser Nd:YAG cu undă continuă și un sistem de injecție coaxial de pulbere pentru a dezvolta acoperiri compozite de 0-40% în greutate Si și 0-30% în greutate particule TiC în matricea de Al (Dubourg et al. 2005). Microstructura acoperirilor a fost omogenă și fără fisuri/pori, cu distribuție uniformă a carburilor. Adăugarea de armătură Si și TiC a crescut duritatea în vrac și rezistența la uzură a acoperirilor. Katipelli și colab. (2000) au obținut o îmbunătățire considerabilă a rezistenței la oxidare a aliajului 6061 Al prin alierea suprafeței laser cu Al + TiC.

Tabelul 2 Rezumatul proceselor de pulverizare termică, suprapunere de sudură și placare cu laser

Aihua și colab. (1993) au dezvoltat o acoperire gradată constând dintr-un strat de legătură cu Ni-clad Al, un strat intermediar cu 50% în greutate Ni-clad Al + 50% în greutate (A12O3-13wt% TiO2) și un suprastrat A12O3-13wt% TiO2 (sau strat ceramic) pe un substrat de aliaj de Al-Si prin pulverizare cu plasmă urmată de retopirea suprafeței cu laser. În timp ce acoperirile pulverizate cu plasmă par predispuse to spallation la diferite adâncimi care provin din macrofisurile din stratul ceramic în timpul ciclării termice, acoperirile retopite cu laser, care conțin o rețea de microfisuri în stratul ceramic, dezvăluie o tendință semnificativ redusă de spallation la interfața dintre stratul intermediar și stratul de legătură. Astfel, retopirea cu laser a îmbunătățit rezistența la spalling a acoperirii pulverizate cu plasmă la șocul termic, deși fisurarea datorată șocului termic rămâne o problemă de rezolvat. Un strat de oxid de aluminiu de 100 μm grosime a fost acoperit cu succes pe aliaj de aluminiu 6061 și aluminiu pur folosind un amestec de pulbere de oxid de siliciu și aluminiu prin placare cu laser folosind un laser CO2 cu undă continuă. S-a format o interfață puternică AI/A1203, posibil datorită unei reacții chimice exoterme între SiO2 și A1 (Zhou et al. 1993). Uenishi și Kobayashi (1999) au obținut compozit cu matrice intermetalică dispersat (IMC = intermetallic-matrix composite) de Al3Ti pe Al prin placarea suprafeței cu laser.