פגמים ואיכות פני השטח של חיפוי הלייזר

עובי שכבת חיפוי הלייזר יכול להיות יותר מ -3.5 מ"מ. המחקר מראה שככל ששכבת החיפוי עבה יותר, כך יש יותר פגמים בשכבת החיפוי. הפגם הנפוץ בשכבת החיפוי הוא נקבוביות.

הגורמים לנקבוביות בחיפוי הלייזר הם כדלקמן

1. בתהליך חיפוי לייזר, גז התחזוקה אינו שומר היטב על חיפוי הלייזר, מה שגורם לחמצן ומימן באוויר להיכנס לשכבת החיפוי (לעיתים ישנם רכיבי גז תחזוקה).

2. הרכב ההיתוך הנמוך (כולל קלסר) והאדים המונפים בשכבת החיפוי לא יופרדו שוב ושוב ויוצרים נקבוביות.

3. ישנה לחות בשכבת האבקה, והחומר האורגני ואדי המים לא יופרדו ויצרו נקבוביות בתהליך החיפוי.

4. בחירה לא נכונה של פרמטרים של תהליך לייזר, כמו נקבוביות שנוצרו על ידי שכבת עירור. הבעיות האיכותיות של שכבת חיפוי הלייזר הן כדלקמן: חספוס סמלי; יחס דילול של שכבת חיפוי ועוצמת מפרק מטלורגית; נקבוביות, סימום, במיוחד מרווח סדקים של שכבת החיפוי. נכון לעכשיו, אחת הבעיות החשובות ביותר המשפיעות על איכות שכבת חיפוי הלייזר היא פגם בסדק.

לחיפוי לייזר יש סיכוי נרחב ליישום, אך חסרונותיו מגבילים גם את מהירות חיפוי הלייזר לשימוש תעשייתי. בחיפוי לייזר הסדקים מתרחשים בעיקר ומתרחבים בממשק המגע הנומינלי

1. במהלך חיפוי לייזר, הנתונים עם קשיחות ירודה וחימום וקירור מהירים ייסדקו במתח לחץ;

2. התכונות התרמיות והפיזיקליות של החיפוי והתשתית שונות, כמו למשל הפרש מקדם ההרחבה, שגורם לחיפוי להיסדק;

3. הפרדת התגבשות של אלמנטים סגסוגת וחוסר ההומוגניות של הרכב מאקרו ומיקרו-מבנה גורמים למתח מתיחה;

4. צורתם ופיזורם של זיהומים וחלקיקים אינם אחידים, וכתוצאה מכך סדקים חלקיים;

5. קלט האנרגיה של החיפוי הוא מעט מדי והחיפוי אינו חדור במלואו;

6. נקבוביות וזיהומים נובטים ונסדקים;

7. הצורה והמבנה המורכבים יגרמו להעברת חום ופיזור לא אחידים במהלך החיפוי, סדקים קלים להופעה, וקל לגרום ללחץ לא אחיד ולריכוז מתח.

לצורך בקרת האיכות של שכבת חיפוי הלייזר, חוקרים בבית ומחוצה לה קיימו דיונים רבים על בעיית הפיצוח של שכבת חיפוי הלייזר, ודנו בדרכים שונות להתמודד עם בעיית פיצוח שכבת חיפוי בלייזר. בהתחשב בעיצוב שכבת חיפוי לייזר, נגזרת נוסחה דיפרנציאלית לחישוב מתח שיורי ומוצעת הרעיון שלב חיפוי לייזר. הוא כולל תאימות כימית, תאימות מיקרו-מבנית ותאימות פיזית. לפי זה, ניתן למנוע ביעילות את פיצוח שכבת חיפוי הלייזר. בנוסף מוצע לתכנן נתוני שכבות חיפוי לייזר (כולל אבקת סגסוגת ומטריקס) על ידי התאמת מקדם ההרחבה של נתוני שכבת חיפוי הלייזר ונתוני המטריצה. על מנת לשלוט בתהליך ההתמצקות של חיפוי הלייזר ניתן להשיג את שכבת חיפוי המיקרו, הממוצע, נטול הטומאה והפרדה על ידי אופטימיזציה של פרמטרים של תהליך חיפוי הלייזר (כוח לייזר, סריקת קריאת מהירות שנייה, קצב הזנת אבקה וחפיפה של קרן סריקה וכו '). ). ניתן לשפר את הרטיבות והקשיחות של שכבת חיפוי הלייזר על ידי הוספת כמה אלמנטים מסגסוגת או תחמוצות אדמה נדירות.

לדוגמא, ניתן לשפר את יכולת ההרטבה המוחלטת של קרמיקה על ידי הוספת כמות מסוימת של Y2O3 בעת חיפוי לייזר Al2O3 או שכבת קרמיקה ZrO2 במטריצה ​​הנומינלית. על מנת לשפר את תהליך חיפוי הלייזר, הוצע כי בתהליך חיפוי הלייזר יש לאמץ חימום מראש וטיפול חום שלאחר מכן להפחתת עמידות הלחץ של שכבת החיפוי; שו בופאן ואחרים הציעו שיטת חיפוי טרום ציפוי טרום-שכבתי ושיטת חיפוי לייזר משנית. השתמש בשיטות עזרה (למשל, ערבוב אלקטרומגנטי כדי לעזור בחיפוי לייזר) יישום של ערבוב אלקטרומגנטי בתהליך חיפוי לייזר הוא לאלץ את זרימת ההיתוך בבריכת ההיתוך בלייזר בעזרת כוח אלקטרומגנטי, לשפר את זרימת ההיתוך, העברת החום והמסה. בתהליך ההתמצקות, לשבור את הדנדריט, להגיע למטרת העידון והממוצע. ערבוב אלקטרומגנטי יכול לחדד את המיקרו של שכבת החיפוי, לממוצע את המיקרו, להפחית או לרסן את ההפרדה ואת מבנה המבנה הרך, ולפקח על גבול המוצק-נוזלי שיפוע הטמפרטורה מפחית את ריכוז המתח ומשפר את קשיחות הציפוי. לכן, בתהליך חיפוי לייזר, ערבוב אלקטרומגנטי יכול לחדד את המיקרו-מבנה הממוצע, להפחית את הטומאה, שיפוע הטמפרטורה וריכוז המתח, כדי להפחית או לרסן את הסדקים בשכבת חיפוי הלייזר.