激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响
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文仅就激光表面改性对金属表面耐腐蚀性能的影响做一综述。
输， 适用于远距离以及狭窄空间的操作， 可用作现场技术来提高
D
工艺特点
激光表面改性是指在高能激光束的作用下， 使被处理表面达
到硬化、 熔化、 气化等各种表面状态， 然后移走激光束， 依靠金属 材料自身的热传导进行快速冷却， 从而使表面得到强化的处理方 法。包括激光熔覆、 激光合金化、 激光熔化凝固等一系列处理方 法。 把激光器发出的激光束经光学系统引导并汇聚至待处理试 样表面， 对试样进行激光表面改性。接入计算机工作站自动控制 试样的移动和激光辐照的能量、 时间等。用一工作台固定待处理 试样， 或使其相对于激光束做平动、 转动等各种移动。当试样表 面需要冷却或保护时， 可在装置中加入惰性气体或冷却剂的介质 传输系统。 激光表面改性具有如下特点： （!）非平衡处理 激光可实现金属材料表面的快速加热、 快 速变冷。这是一个非平衡处理过程， 允许一些过量固溶体和亚稳 相甚至玻璃态的生成。这些过量固溶体、 亚稳相和玻璃态对于提
性中存在的问题及相应的改进措施。 ［关键词］ 激光表面改性；金属材料；耐蚀性能 ［中图分类号］ $%!&’ ( ’ ［文献标识码］ ) ［文章编号］ !##! * !"+# （,##,） #! * ###- * #.
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［’)］ 大提高 。
这主要是由于激光表面改性层和基材之间存在的巨大温度 差异造成的， 为了避免这种情况， 可对处理试样进行一定的预热 处理。
+ 结
语
研究结果表明， 金属材料表面的激光表面改性是一种有效的 腐蚀防护方法， 具有方便、 快速、 经济、 不影响基体性质且效果显 著等众多优点， 但它同时也存在着诸如激光处理参数的优化、 表 面裂纹的防止等一些问题。随着大功率激光器的开发与使用， 以 及采取增加保护气氛、 对基体进行预热处理等措施， 这些问题都 可以在今后的研究、 实践中被逐渐克服或解决。激光表面改性提 高金属材料表面耐腐蚀性能的方法将得到越来越广泛的应用。
［34］
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对于锌基复合材料而言， 强化相的大量存在使内部化学成分 和组织极不均匀， 在使用环境中极易造成腐蚀微电池， 而且强化 相存在处也常常成为腐蚀发生的起点。采用 I(8 激光对锌基复 合材料进行激光重熔处理， 可以有效地消除强化相在表面分布的 不均匀性， 使锌基复合材料表层组织结构均匀细化， 形成腐蚀原
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有色金属
%& 基
铝合金激光表面改性可采用激光合金化、 激光熔覆、 激光熔
［’’ : ’"］ 化凝固等多种方式， 均可改善其表面耐蚀性能 。
（3）铝基激光合金化表面改性层
文献 ［’’］ 采用 ;7, 准分子
某些金属材料表面， 特别是有色金属， 对激光的吸收率低， 进 而会影响激光表面改性的效果。这种情况可通过在材料表面做 吸光涂层来增加材料对激光的吸收率。如磷化、 黑漆、 石墨加氧 化物、 （ 3） 对激光吸收率高、 <=&’ 型涂料。涂层需满足以下条件： 稳定性好、 不易在升温中过早的分解或挥发； （’） 易与试样表面粘 附， 不与试样表面起反应且导热性好； （)） 能保证一定厚度并且易 于施涂和清除。 !!!!! 界面上易形成脆性和裂纹
第 ." 卷 第 , 期 ,##, 年 , 月
材 料 保 护 K)$QRS)TN URV$Q<$SVM
W79( ." M7( , X0A( ,##,
激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响
周德瑞， 纪 红， 许 越
（哈尔滨工业大学应用化学系， 黑龙江哈尔滨 !"###!）
［摘 要］ 综述了金属材料表面激光改性的工艺方法和特点， 及其对金属腐蚀行为的影响。提出了金属表面激光改
［39 : ’3］ 稀土扩渗层的耐腐蚀性能有了很大的改善 。
!!!
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影响因素
表面氧化膜的影响
金属表面在自然条件下易形成氧化物膜， 这种膜通常沸点较 高且导热性差， 在激光加热时难以熔化， 并会阻止激光能量向基 体的传导， 它也是激光表面改性层与基体的界面间形成气孔的主 要原因之一。因此一定要在激光表面改性前去除金属材料表面 的氧化膜。通常采用机械打磨法、 刷除法及化学清除法， 若几种 方法结合适用， 效果更佳。 !!!!# 吸收率的影响
对铝+金属合金 （如 (?+,- 合金、 (?+<= 合金、 (?+<=+,- 合金、 (?+
!" 万方数据
源自文库
激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响 ［ 参 考 文 献 ］
7%04:［ A］ 3 .#&<%4: %08 G5%7/016 L:4205+51*，!CCF， !?T： >! E @? 3 ［!C］ 许 越， 纪 红， 韦永德 3 稀土元素在金属表面激光处理中的应用 ［ A］ （!） ： 3 稀土， D??!， DD U? E @U 3 ［D?］ b# J#:，G2:0 b/%01，A/ H5013 B<<:476 50 .7/#&: %08 RK&%6/50 ,:6/6N 7%04: 5< (G&!U .7::+ K* .#&<%4: (%6N"2%6: ,B )/<<#6:8 [/72 I%6:& ’:+7/01 （ ： .5+/8/</4%7/50［ A］ 3 H/12 L:4205+51* I:77:&63 D???， S @） DC E >D 3 ［D!］ 许 越， 纪 红， 陈 湘 3 一种激光N稀土复合处理金属表面的改性 方法 ［ A］ （!D） ： 3 高技术通讯， D???， !? T! E T> 3 ［DD］ )%*%+ , -3 I%6:& 6#&<%4: =58/</4%7/50 <5& /=;&5Q/01 +54%+/6:8 45&&56/50 &:N ［ A］ 6/67%04: 5< R#67:0/7/4 67%/0+:66 67::+6 3 .#&<%4: B01/0::&/01，!CCT， !> （@） ： DCC E >?D 3 ［D>］ RM1#0 Z _，a0%+ Z L3 I%6:& 6#&<%4: =:+7/01 %08 %++5*/01 5< 7*;: >?@I ［ A］ 67%/0+:66 67::+ 3 A5#&0%+ 5< ’%7:&/%+6 .4/:04:，!CCU， >?： S !?U E S !!D 3 ［D@］ 杨洗陈， 阎敏禾， 江兴凯 3 O:G:./Y 合金的激光熔覆 ［ A］ 3 中国激光， （C ： !CFT， !@ U@F E UUD 3 ［DU］ 才庆魁， 刘常升， 傅淑云 3 激光辐照 @? c G& 钢的腐蚀电化学特征与 腐蚀疲劳性能的研究 ［ A］ （D） ： 3 中国激光， !CC!， !F !DF E !>! 3 ［DS］ 王安安 3 在纯镁上激光熔覆镁铝合金层提高表面的耐蚀性 ［ A］ 3 应 用激光， （S） ： !CCD， @S D@@ E D@F 3 ［DT］ W%&:80&%，)%257&: Y，)[%*0: L3 I%6:& 6#&<%4: =58/</4%7/50 5< P/04NK%6: ［ A］ （S） ： 45=;56/7:6 3 A5#&0%+6 5< ’:7%+6，!CC?， @S @@ E @T 3 ［责任编辑： 张 帆］
［’5， ’"］ 表层结构、 组织成分， 从而提高它们的耐腐蚀性能 。
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用 "#$ %&’ 激光器在 () 钢板上进行铁基合金的激光熔覆处 理， 可获得组织微细、 成分均匀的激光表面改性层， 其相组成为 此激光改性层产生了多种强 *+,- . " *+,- . /0 %) . /’) %1 . ,-’ 2， ! 化效应， 其耐腐蚀性能与 34+4 不锈钢相当 !!"!! 合金钢
激光在高纯度氮气环境下对 <=% 晶须增强铝基复合材料进行了 激光合金化表面改性处理， 使表面形成了 9 # > 厚的富 (?@ 陶瓷 相的表面改性层， 该层中不再含有导致材料抗腐蚀性能恶化的金 属间化合物 %A(?’ 、 使经过激光 <=% 增强相的数量也大幅度减少， 表面改性后的材料具有较高的腐蚀电势和较小的腐蚀电流， 另 外， 激光表面改性前的铝基复合材料腐蚀时没有明显的钝化效 应， 而激光处理后的材料腐蚀时则具有明显的钝化效应。从而使 点蚀发生时的电位与激光处理前相比提高了大约 016 >B。这些 都表明经激光表面改性后的材料的耐腐蚀性能大幅度提高。 （’）激光重熔处理层 铝 166 合金是工业中用于制造气体发 生器管的常见材料， 然而铝 166 合金易发生点蚀、 晶间腐蚀、 应力 腐蚀等多种形式的局部腐蚀， 这在很大程度上限制了它的应用。 用连续 %&’ 激光在 3 "66 : ’ "66 $ 的功率下以 3 ! 6 : 3 ! " > C >=D 的扫描速率对铝 166 合金进行激光重熔处理。处理后的试样表 层包括胞晶状微结构 （由直径 ) : 5 # 和存在于胞 > 的胞晶组成） 晶边缘的 E=@， 而先前存在于材料表面的分铬区完全消失了。这 种结构使材料表面成分趋于一致， 组织结构相似， 整个表面的均 匀性得到了极大改善， 铝 166 合金的耐腐蚀性能也因而得到了极
［’0］ 电池的数目和倾向减小， 耐腐蚀性能得到提高 。
。
作者曾进行 8%73" 钢稀土扩渗层的激光合金化表面改性的 研究。研究结果表明， 对经过稀土化学热扩渗处理后的 8%73" 钢 再进行激光合金化表面改性， 可改善稀土扩渗层的元素分布， 减 小渗层的浓度梯度， 改善渗层的均匀性， 使表面生成一层致密的 稀土+铁氧化物膜， 湿热试验、 盐水浸渍试验、 阳极极化曲线测试 以及电化学阻抗谱的测试都证实， 经激光表面改性后， 8%73" 钢
4567 8# * *,/，9: 5&0;，<7 =,# （/012345064 78 )119:0; <=05:>43?，@23A:6 B6:C03>:4? 78 $0D=6797E?，@23A:6 !"###!，<=:62） >?)%*($%：$=0 504=7; 26; 40D=6:D29 D=232D403:>4:D 78 92>03 >F382D0 57;:8:D24:76 873 50429 G2> >F5523:H0;，26; 29>7 :4> 0880D4 76 4=0 D7337>:76 78 50429 ( IF0>4:76 26; :5137C05064 2A7F4 4=0 40D=6797E? =2C0 A006 A37FE=4 47 ;:>DF>> ( @#A B&*.)： 92>03 >F382D0 57;:8:D24:76；50429 52403:29；D7337>:76 30>:>426D0
［收稿日期］ ,##! * !! * #&
E 不同材料的改性层
激光表面改性提高了钢铁、 有色金属 （ )9、 的耐 KE、 L6、 M: 等） 腐蚀性能。
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E(C(C
钢
铁
不锈钢
敏化 .!+ 奥氏体不锈钢由于表面存在着富铬区、 分铬区以及 热处理过程中沿晶界边缘形成的 K,. <+ 硬质合金， 极易发生晶间 腐蚀和晶间应力腐蚀。将其经过激光重熔处理， 由于激光处理过 程的快速加热、 冷却以及熔池的形成， 可使 .!+ 不锈钢表层的组 织、 结构均匀化， 碳化物溶解并均匀分配， 分铬区消失， 从而使 .!+
C
前
言
金属表面激光改性技术是 ,# 世纪 &# 年代初随大功率激光 器功率不断提高而迅速发展起来的一门技术。它是把高能激光 束作为热源对金属材料表面进行局部快速加热， 依靠材料自身的 热传导进行冷却， 从而使被激光加热过的表面区域的组织、 成分、 物理及化学性能发生变化， 达到表面改性的目的。该技术可用于 改善金属材料表面的硬度、 耐磨性、 耐蚀性等多种性能
［30］
使用 36 #$ 的 %&’ 激 光 器， 用 直 径 为 ) >> 的 圆 形 光 斑， ’ ! " : ) ! " >> C G的扫描速率在纯镁基底上激光熔覆镁铝合金。结 果表明， 该合金的组成相主要为 ! 界面上则生成 +(? 和 $ +/H’ (?) ， 了共晶层， 合金内存在多晶结构， 较之纯镁， 激光表面改性层的腐 蚀电势正移了约 6 ! 0 B， 钝化区间加大， 表明激光改性处理的镁合
［!# J !.］ 不锈钢耐晶间腐蚀和晶间应力腐蚀的能力得到改善 。
也可以通过激光合金化的方式改善不锈钢的耐腐蚀性能， 如 在 BMNN.!+#. 不锈钢上进行 M:<3N:O 激光合金化处理可改善 BMP
［!’ J !+］ 。 NN.!+#. 不锈钢的耐缝隙腐蚀能力
万方数据
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激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响 用激光表面改性进行腐蚀防护处理后所获得的低价不锈钢， 可用于取代昂贵的高合金不锈钢， 很有应用前景。 !!"!# 碳钢 进行激光重熔处理， 同样可以改善铝+金属合金的 <=+%F 合金等）
高金属表面的耐腐蚀性能很有利。 （,）非接触加工 （.）自冷淬火 产生。 （’）变形少 （"）周期短 （+）现场技术 零件的使用寿命。 仅材料表面发生成分、 组织和结构的变化， 对 易实现自动化和机械化。 激光束可以通过不同的光学系统聚焦和传 基体的热影响可减少到最低限度。 激光聚焦到金属材料的表面， 无需与金属 激光表面改性冷却处理， 无废气、 废渣、 废水 材料直接接触， 使金属材料不受力、 不变形。
［’1］ 金的耐腐蚀性优于纯镁 。
。
采用横流电激励大功率连续 %&’ 激光器对 56 %7 钢进行激光 重熔化处理， 可以使表层的显微组织发生巨大的变化， 改善了 56 而且使表层组织的电化学特征发生了深刻变 %7 钢的表面状态， 化， 尤其是激光重熔处理可使 56 %7 钢表面的临界钝化电流密度 降低， 使之易于在表面形成钝化膜， 阻滞了在表面产生微观腐蚀 电池的倾向， 使 56 %7 钢表面的耐腐蚀性能得到提高
。本
文仅就激光表面改性对金属表面耐腐蚀性能的影响做一综述。
输， 适用于远距离以及狭窄空间的操作， 可用作现场技术来提高
D
工艺特点
激光表面改性是指在高能激光束的作用下， 使被处理表面达
到硬化、 熔化、 气化等各种表面状态， 然后移走激光束， 依靠金属 材料自身的热传导进行快速冷却， 从而使表面得到强化的处理方 法。包括激光熔覆、 激光合金化、 激光熔化凝固等一系列处理方 法。 把激光器发出的激光束经光学系统引导并汇聚至待处理试 样表面， 对试样进行激光表面改性。接入计算机工作站自动控制 试样的移动和激光辐照的能量、 时间等。用一工作台固定待处理 试样， 或使其相对于激光束做平动、 转动等各种移动。当试样表 面需要冷却或保护时， 可在装置中加入惰性气体或冷却剂的介质 传输系统。 激光表面改性具有如下特点： （!）非平衡处理 激光可实现金属材料表面的快速加热、 快 速变冷。这是一个非平衡处理过程， 允许一些过量固溶体和亚稳 相甚至玻璃态的生成。这些过量固溶体、 亚稳相和玻璃态对于提
性中存在的问题及相应的改进措施。 ［关键词］ 激光表面改性；金属材料；耐蚀性能 ［中图分类号］ $%!&’ ( ’ ［文献标识码］ ) ［文章编号］ !##! * !"+# （,##,） #! * ###- * #.
!""#$% &" ’()#* +,*"($# -&./"/$(%/&0 &0 1&**&)/&0 2#)/)%(0$# &" -#%(3
［’)］ 大提高 。
这主要是由于激光表面改性层和基材之间存在的巨大温度 差异造成的， 为了避免这种情况， 可对处理试样进行一定的预热 处理。
+ 结
语
研究结果表明， 金属材料表面的激光表面改性是一种有效的 腐蚀防护方法， 具有方便、 快速、 经济、 不影响基体性质且效果显 著等众多优点， 但它同时也存在着诸如激光处理参数的优化、 表 面裂纹的防止等一些问题。随着大功率激光器的开发与使用， 以 及采取增加保护气氛、 对基体进行预热处理等措施， 这些问题都 可以在今后的研究、 实践中被逐渐克服或解决。激光表面改性提 高金属材料表面耐腐蚀性能的方法将得到越来越广泛的应用。
［34］
!$#$!
)* 基
对于锌基复合材料而言， 强化相的大量存在使内部化学成分 和组织极不均匀， 在使用环境中极易造成腐蚀微电池， 而且强化 相存在处也常常成为腐蚀发生的起点。采用 I(8 激光对锌基复 合材料进行激光重熔处理， 可以有效地消除强化相在表面分布的 不均匀性， 使锌基复合材料表层组织结构均匀细化， 形成腐蚀原
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有色金属
%& 基
铝合金激光表面改性可采用激光合金化、 激光熔覆、 激光熔
［’’ : ’"］ 化凝固等多种方式， 均可改善其表面耐蚀性能 。
（3）铝基激光合金化表面改性层
文献 ［’’］ 采用 ;7, 准分子
某些金属材料表面， 特别是有色金属， 对激光的吸收率低， 进 而会影响激光表面改性的效果。这种情况可通过在材料表面做 吸光涂层来增加材料对激光的吸收率。如磷化、 黑漆、 石墨加氧 化物、 （ 3） 对激光吸收率高、 <=&’ 型涂料。涂层需满足以下条件： 稳定性好、 不易在升温中过早的分解或挥发； （’） 易与试样表面粘 附， 不与试样表面起反应且导热性好； （)） 能保证一定厚度并且易 于施涂和清除。 !!!!! 界面上易形成脆性和裂纹
第 ." 卷 第 , 期 ,##, 年 , 月
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W79( ." M7( , X0A( ,##,
激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响
周德瑞， 纪 红， 许 越
（哈尔滨工业大学应用化学系， 黑龙江哈尔滨 !"###!）
［摘 要］ 综述了金属材料表面激光改性的工艺方法和特点， 及其对金属腐蚀行为的影响。提出了金属表面激光改
［39 : ’3］ 稀土扩渗层的耐腐蚀性能有了很大的改善 。
!!!
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影响因素
表面氧化膜的影响
金属表面在自然条件下易形成氧化物膜， 这种膜通常沸点较 高且导热性差， 在激光加热时难以熔化， 并会阻止激光能量向基 体的传导， 它也是激光表面改性层与基体的界面间形成气孔的主 要原因之一。因此一定要在激光表面改性前去除金属材料表面 的氧化膜。通常采用机械打磨法、 刷除法及化学清除法， 若几种 方法结合适用， 效果更佳。 !!!!# 吸收率的影响
对铝+金属合金 （如 (?+,- 合金、 (?+<= 合金、 (?+<=+,- 合金、 (?+
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源自文库
激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响 ［ 参 考 文 献 ］
7%04:［ A］ 3 .#&<%4: %08 G5%7/016 L:4205+51*，!CCF， !?T： >! E @? 3 ［!C］ 许 越， 纪 红， 韦永德 3 稀土元素在金属表面激光处理中的应用 ［ A］ （!） ： 3 稀土， D??!， DD U? E @U 3 ［D?］ b# J#:，G2:0 b/%01，A/ H5013 B<<:476 50 .7/#&: %08 RK&%6/50 ,:6/6N 7%04: 5< (G&!U .7::+ K* .#&<%4: (%6N"2%6: ,B )/<<#6:8 [/72 I%6:& ’:+7/01 （ ： .5+/8/</4%7/50［ A］ 3 H/12 L:4205+51* I:77:&63 D???， S @） DC E >D 3 ［D!］ 许 越， 纪 红， 陈 湘 3 一种激光N稀土复合处理金属表面的改性 方法 ［ A］ （!D） ： 3 高技术通讯， D???， !? T! E T> 3 ［DD］ )%*%+ , -3 I%6:& 6#&<%4: =58/</4%7/50 <5& /=;&5Q/01 +54%+/6:8 45&&56/50 &:N ［ A］ 6/67%04: 5< R#67:0/7/4 67%/0+:66 67::+6 3 .#&<%4: B01/0::&/01，!CCT， !> （@） ： DCC E >?D 3 ［D>］ RM1#0 Z _，a0%+ Z L3 I%6:& 6#&<%4: =:+7/01 %08 %++5*/01 5< 7*;: >?@I ［ A］ 67%/0+:66 67::+ 3 A5#&0%+ 5< ’%7:&/%+6 .4/:04:，!CCU， >?： S !?U E S !!D 3 ［D@］ 杨洗陈， 阎敏禾， 江兴凯 3 O:G:./Y 合金的激光熔覆 ［ A］ 3 中国激光， （C ： !CFT， !@ U@F E UUD 3 ［DU］ 才庆魁， 刘常升， 傅淑云 3 激光辐照 @? c G& 钢的腐蚀电化学特征与 腐蚀疲劳性能的研究 ［ A］ （D） ： 3 中国激光， !CC!， !F !DF E !>! 3 ［DS］ 王安安 3 在纯镁上激光熔覆镁铝合金层提高表面的耐蚀性 ［ A］ 3 应 用激光， （S） ： !CCD， @S D@@ E D@F 3 ［DT］ W%&:80&%，)%257&: Y，)[%*0: L3 I%6:& 6#&<%4: =58/</4%7/50 5< P/04NK%6: ［ A］ （S） ： 45=;56/7:6 3 A5#&0%+6 5< ’:7%+6，!CC?， @S @@ E @T 3 ［责任编辑： 张 帆］
［’5， ’"］ 表层结构、 组织成分， 从而提高它们的耐腐蚀性能 。
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用 "#$ %&’ 激光器在 () 钢板上进行铁基合金的激光熔覆处 理， 可获得组织微细、 成分均匀的激光表面改性层， 其相组成为 此激光改性层产生了多种强 *+,- . " *+,- . /0 %) . /’) %1 . ,-’ 2， ! 化效应， 其耐腐蚀性能与 34+4 不锈钢相当 !!"!! 合金钢
激光在高纯度氮气环境下对 <=% 晶须增强铝基复合材料进行了 激光合金化表面改性处理， 使表面形成了 9 # > 厚的富 (?@ 陶瓷 相的表面改性层， 该层中不再含有导致材料抗腐蚀性能恶化的金 属间化合物 %A(?’ 、 使经过激光 <=% 增强相的数量也大幅度减少， 表面改性后的材料具有较高的腐蚀电势和较小的腐蚀电流， 另 外， 激光表面改性前的铝基复合材料腐蚀时没有明显的钝化效 应， 而激光处理后的材料腐蚀时则具有明显的钝化效应。从而使 点蚀发生时的电位与激光处理前相比提高了大约 016 >B。这些 都表明经激光表面改性后的材料的耐腐蚀性能大幅度提高。 （’）激光重熔处理层 铝 166 合金是工业中用于制造气体发 生器管的常见材料， 然而铝 166 合金易发生点蚀、 晶间腐蚀、 应力 腐蚀等多种形式的局部腐蚀， 这在很大程度上限制了它的应用。 用连续 %&’ 激光在 3 "66 : ’ "66 $ 的功率下以 3 ! 6 : 3 ! " > C >=D 的扫描速率对铝 166 合金进行激光重熔处理。处理后的试样表 层包括胞晶状微结构 （由直径 ) : 5 # 和存在于胞 > 的胞晶组成） 晶边缘的 E=@， 而先前存在于材料表面的分铬区完全消失了。这 种结构使材料表面成分趋于一致， 组织结构相似， 整个表面的均 匀性得到了极大改善， 铝 166 合金的耐腐蚀性能也因而得到了极
［’0］ 电池的数目和倾向减小， 耐腐蚀性能得到提高 。
。
作者曾进行 8%73" 钢稀土扩渗层的激光合金化表面改性的 研究。研究结果表明， 对经过稀土化学热扩渗处理后的 8%73" 钢 再进行激光合金化表面改性， 可改善稀土扩渗层的元素分布， 减 小渗层的浓度梯度， 改善渗层的均匀性， 使表面生成一层致密的 稀土+铁氧化物膜， 湿热试验、 盐水浸渍试验、 阳极极化曲线测试 以及电化学阻抗谱的测试都证实， 经激光表面改性后， 8%73" 钢
4567 8# * *,/，9: 5&0;，<7 =,# （/012345064 78 )119:0; <=05:>43?，@23A:6 B6:C03>:4? 78 $0D=6797E?，@23A:6 !"###!，<=:62） >?)%*($%：$=0 504=7; 26; 40D=6:D29 D=232D403:>4:D 78 92>03 >F382D0 57;:8:D24:76 873 50429 G2> >F5523:H0;，26; 29>7 :4> 0880D4 76 4=0 D7337>:76 78 50429 ( IF0>4:76 26; :5137C05064 2A7F4 4=0 40D=6797E? =2C0 A006 A37FE=4 47 ;:>DF>> ( @#A B&*.)： 92>03 >F382D0 57;:8:D24:76；50429 52403:29；D7337>:76 30>:>426D0
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E 不同材料的改性层
激光表面改性提高了钢铁、 有色金属 （ )9、 的耐 KE、 L6、 M: 等） 腐蚀性能。
E(C
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钢
铁
不锈钢
敏化 .!+ 奥氏体不锈钢由于表面存在着富铬区、 分铬区以及 热处理过程中沿晶界边缘形成的 K,. <+ 硬质合金， 极易发生晶间 腐蚀和晶间应力腐蚀。将其经过激光重熔处理， 由于激光处理过 程的快速加热、 冷却以及熔池的形成， 可使 .!+ 不锈钢表层的组 织、 结构均匀化， 碳化物溶解并均匀分配， 分铬区消失， 从而使 .!+
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前
言
金属表面激光改性技术是 ,# 世纪 &# 年代初随大功率激光 器功率不断提高而迅速发展起来的一门技术。它是把高能激光 束作为热源对金属材料表面进行局部快速加热， 依靠材料自身的 热传导进行冷却， 从而使被激光加热过的表面区域的组织、 成分、 物理及化学性能发生变化， 达到表面改性的目的。该技术可用于 改善金属材料表面的硬度、 耐磨性、 耐蚀性等多种性能
［30］
使用 36 #$ 的 %&’ 激 光 器， 用 直 径 为 ) >> 的 圆 形 光 斑， ’ ! " : ) ! " >> C G的扫描速率在纯镁基底上激光熔覆镁铝合金。结 果表明， 该合金的组成相主要为 ! 界面上则生成 +(? 和 $ +/H’ (?) ， 了共晶层， 合金内存在多晶结构， 较之纯镁， 激光表面改性层的腐 蚀电势正移了约 6 ! 0 B， 钝化区间加大， 表明激光改性处理的镁合
［!# J !.］ 不锈钢耐晶间腐蚀和晶间应力腐蚀的能力得到改善 。
也可以通过激光合金化的方式改善不锈钢的耐腐蚀性能， 如 在 BMNN.!+#. 不锈钢上进行 M:<3N:O 激光合金化处理可改善 BMP
［!’ J !+］ 。 NN.!+#. 不锈钢的耐缝隙腐蚀能力
万方数据
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激光表面改性对金属材料表面耐蚀性能的影响 用激光表面改性进行腐蚀防护处理后所获得的低价不锈钢， 可用于取代昂贵的高合金不锈钢， 很有应用前景。 !!"!# 碳钢 进行激光重熔处理， 同样可以改善铝+金属合金的 <=+%F 合金等）
高金属表面的耐腐蚀性能很有利。 （,）非接触加工 （.）自冷淬火 产生。 （’）变形少 （"）周期短 （+）现场技术 零件的使用寿命。 仅材料表面发生成分、 组织和结构的变化， 对 易实现自动化和机械化。 激光束可以通过不同的光学系统聚焦和传 基体的热影响可减少到最低限度。 激光聚焦到金属材料的表面， 无需与金属 激光表面改性冷却处理， 无废气、 废渣、 废水 材料直接接触， 使金属材料不受力、 不变形。
［’1］ 金的耐腐蚀性优于纯镁 。
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采用横流电激励大功率连续 %&’ 激光器对 56 %7 钢进行激光 重熔化处理， 可以使表层的显微组织发生巨大的变化， 改善了 56 而且使表层组织的电化学特征发生了深刻变 %7 钢的表面状态， 化， 尤其是激光重熔处理可使 56 %7 钢表面的临界钝化电流密度 降低， 使之易于在表面形成钝化膜， 阻滞了在表面产生微观腐蚀 电池的倾向， 使 56 %7 钢表面的耐腐蚀性能得到提高