레이저 클래딩에서 분말 형태의 중요한 역할
레이저 클래딩 공정에서 분말의 물리적 특성은 화학적 조성만큼 중요합니다. 성공적인 야금학적 결합과 균일한 층을 위해서는 분말이 탁월한 유동성과 일관된 입자 크기 분포를 나타내야 합니다. 일반적으로 가스 원자화를 통해 생산되는 구형 분말은 공급 시스템 내 내부 마찰을 최소화하므로 선호됩니다. 이는 레이저 용융 풀로의 안정적인 질량 흐름 속도를 보장하여 균일하지 않은 두께 또는 클래드 트랙의 "비딩"으로 이어질 수 있는 변동을 방지합니다. 입자가 불규칙하거나 들쭉날쭉하면 전달 노즐을 막고 차폐 가스에 난류를 일으키는 경향이 있으며, 이로 인해 궁극적으로 다공성이 발생하고 보호 코팅의 전체 밀도가 감소합니다.
입자 크기 분포(PSD)도 에너지 흡수에 결정적인 역할을 합니다. 일반적으로 레이저 클래딩 분말은 45~150 마이크로미터 범위로 분류됩니다. 미세한 입자는 기판에 도달하기 전에 너무 빨리 녹거나 가스 흐름에 의해 날아갈 수 있으며, 지나치게 거친 입자는 완전히 녹지 않아 응력 집중 장치 역할을 하는 "녹지 않은 함유물"이 발생할 수 있습니다. 형태학의 완벽한 균형을 달성하면 레이저 에너지가 고르게 분산되어 후처리 가공이 최소화되는 매끄러운 표면 마감이 가능해집니다.
일반적인 합금 시스템 및 산업 응용
올바른 재료 화학을 선택하는 것은 극심한 열, 마모 또는 화학적 공격과 같은 특정 환경 문제에 맞게 구성 요소를 맞춤화하는 첫 번째 단계입니다. 레이저 클래딩 파우더 일반적으로 철 기반, 니켈 기반, 코발트 기반 및 탄화물 강화 복합재의 네 가지 주요 제품군으로 분류됩니다. 각 시스템은 기판 호환성과 최종 부품의 원하는 성능 지표에 따라 뚜렷한 이점을 제공합니다.
| 분말 종류 | 주요 특징 | 일반적인 응용 |
| 철 기반 | 비용 효율적이고 내마모성이 우수함 | 유압 실린더, 샤프트 |
| 니켈 기반 | 우수한 내식성 및 내열성 | 밸브, 보일러 튜브, 해양 부품 |
| 코발트 기반(Stellite) | 고온 경도, 내마모성 | 터빈 블레이드, 엔진 밸브 |
| 텅스텐 카바이드(WC) | 극도의 경도와 침식 방지 | 광산 드릴, 석유 및 가스 도구 |
경제 회복을 위한 철 기반 분말
철 기반 분말은 재제조 산업의 주력 제품입니다. 이는 탄소강 부품의 마모된 치수를 복원하는 데 자주 사용됩니다. 열팽창 계수가 많은 산업용 강철과 유사하기 때문에 경계면에서 박리 또는 균열 위험이 이국적인 합금에 비해 상당히 낮습니다. 이러한 분말은 용융 단계에서 기본적인 산화 저항성과 향상된 유동성을 제공하기 위해 크롬 및 실리콘과 합금되는 경우가 많습니다.
가혹한 환경을 위한 니켈 및 코발트 합금
공격적인 화학적 환경이나 600°C를 초과하는 온도에서 작동하는 부품의 경우 니켈 및 코발트 기반 분말이 필수적입니다. 인코넬 625와 같은 니켈 기반 합금은 공식 및 틈새 부식에 대한 강력한 장벽을 제공합니다. Stellite형 재료라고도 불리는 코발트 기반 합금은 적열에서도 경도를 유지하므로 항공우주 터빈 부품 및 고압 증기 밸브의 업계 표준이 됩니다.
분말 활용을 위한 최적화 전략
레이저 클래딩의 효율성을 극대화하고 재료 낭비를 줄이려면 작업자는 "집수 효율성", 즉 용융 풀에 성공적으로 통합된 분말의 비율과 분사된 총량의 비율에 집중해야 합니다. 정밀한 노즐 정렬과 결합된 고품질 파우더는 비용 증가로 이어지는 "오버 스프레이"를 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 이러한 분말의 보관 및 취급은 완성된 클래드 층의 수소 취화 또는 가스 다공성을 유발할 수 있는 오염 및 수분 흡수를 방지하는 데 중요합니다.
- 열 구배를 줄이고 고탄소 재료의 균열을 방지하기 위해 분말 또는 기판을 예열합니다.
- 특수한 "서멧" 분말(세라믹-금속)을 활용하여 금속 매트릭스의 인성과 세라믹 입자의 경도를 결합합니다.
- 대규모 배치 전반에 걸쳐 반복 가능한 결과를 얻기 위해 일정한 공급 속도(g/min)를 보장하기 위해 분말 공급 장치를 정기적으로 교정합니다.
- 습기에 노출된 분말을 진공 건조하여 증기로 인한 결함을 제거합니다.
분말 화학, 형태학 및 레이저 매개변수 간의 상호 작용을 이해함으로써 제조업체는 중요한 인프라의 서비스 수명을 연장하는 우수한 표면 특성을 얻을 수 있습니다. 새로운 부품의 적층 가공이든 고가의 기계 수리이든 레이저 클래딩 파우더의 선택은 최종 제품의 내구성과 품질에 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다.
