一文了解激光毛化和激光熔覆的区别

激光熔覆技术是指利用高能量激光将涂层材料（粉末或者丝材）熔化，同时部分能量激光照射基体表层使其表面一薄层也熔化。熔融状态的基体表层和涂层材料快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。激光熔覆表面成形技术特点（1）冷却速度快，具有快速凝固的特征；（2）热变形小，涂层稀释率低，涂层与基体形成良好的冶金结合,成品率高；（3）涂层材料的选择范围大，如铁基、镍基、铜基、钛基等；（4）涂层厚度一般为0.2mm~2mm，适用于磨损件的修复；（5）加工精度高，可处理较小或难加工的区域；（6）工艺过程易于实现自动化。

激光熔覆分类

按照激光熔覆的材料类型和材料与激光束的耦合形式，可将常见的激光熔覆技术分为同轴送粉激光熔覆技术（高速激光熔覆技术）、旁轴送粉激光熔覆技术（也叫预置式激光熔覆技术）、中心送丝激光熔覆技术及侧面送丝激光熔覆技术。

1 同轴送粉激光熔覆技术（高速激光熔覆技术）

同轴送粉激光熔覆技术是指激光和粉末经熔覆头耦合后同中心轴输出至基体表面。一般采用光纤激光器和气动式送粉器，熔覆头可以分为中心出光或中心出粉两种技术方案。采用中心出光的圆形光斑方案，光束周围环状送粉或者多束送粉，并设置由专门的保护气通道，粉束、光束与保护气流交于一点。熔覆工作时该焦点处会形成熔池，随着熔覆头与工件做相对运动，在工件表面形成覆层。采用中心出粉的技术方案为中心为粉束，粉束周围为多束光环绕或者粉束位于环形光斑中心处。

同轴送粉激光熔覆技术属于高速激光熔覆技术，相较与旁轴送粉激光熔覆（预置式激光熔覆或者传统激光熔覆），其具备如下的技术优势：

（1）加工灵活，熔覆头可多角度旋转移动。粉末和激光同轴输出，无方向性限制，利用机械臂或多轴运动机床可以实现平面轴面曲面内表面以及多种复杂曲面的熔覆加工。

（2）熔覆层平整细腻，涂层表面平整，后期车磨量小，节约成本及工期。

（3）熔池小、热输入小，粉末受热均匀、熔覆层抗裂性好。可适用于一些细杆或者薄壁工件加工，不易导致变形。

2 旁轴送粉激光熔覆技术（预置式或者普通激光熔覆）

旁轴送粉激光熔覆技术也叫预置式或者普通激光熔覆技术，其一般采用矩形光斑激光器和重力送粉器。熔覆加工时，合金粉末通过送粉管预置在工件表面，随着工件和熔覆头的相对移动，激光光束扫描预置的合金粉末并将其熔化形成熔池，冷却后形成熔覆层。

旁轴送粉激光熔覆技术特点：

（1）材料利用率高。旁轴送粉激光熔覆通过将粉末预置在工件表面，激光束再进行扫描照射使其熔化，材料利用率可达到95%以上，节省了较多的材料成本。

（2）热输入大。由于粉末预置在基体上，激光全部能量直接照射到基体表面，较多激光能量被基体吸收，热影响较大，不适宜细小部件或者薄壁工件的加工。

（3）涂层表面起伏较大。因为粉末预置相较同轴送粉方式，涂层表面平整度不足，这样在前期熔覆时需要涂层设有充足车磨余量。熔覆涂层较厚，后期车磨量大，材料及加工成本会高一些。

3 高速丝材激光熔覆技术

高速丝材激光熔覆技术采用高功率激光器、高精度送丝系统和精密熔覆头，以金属丝材为熔覆材料进行激光熔覆。工作时，需将金属丝送入激光束，激光束将金属丝熔化后形成熔池，随着熔覆头与工件的相对运动形成熔覆层。根据激光丝和光束的相对位置，高速丝材激光熔覆可以分为中心送丝激光熔覆和侧向送丝激光熔覆。中心送丝激光熔覆技术难度大于侧向送丝激光熔覆，主要在于实现光对丝材的环绕设计比较困难。

中心送丝熔覆相对侧向送丝具备技术优势：

（1）加工灵活，中心送丝结构熔覆头可以任意方向自由运动，加工平面轴类曲面异性面均可，而侧向送丝熔覆头由于丝材和激光相对位置固定，只能沿单一方向运动。

（2）侧向送丝从光束侧面送入，会影响光束完整性以及丝材的热吸收均匀性。尤其当激光功率较高（≥10000W），侧面送丝实现难度较大。

（3）中心送丝丝材可选范围较广1mm-3mm,适宜于不同厚度的熔覆层制备。

高速丝材激光熔覆技术特点：

（1）环保性好。高速丝材激光熔覆技术采用金属丝代替传统的金属粉末，熔覆过程中无飞溅粉尘，金属丝材100%完全熔化形成金属熔覆层，不会对环境及工人健康造成影响。

（2）成本低。丝材单Kg购置成本低以及利用率高。中心送丝激光熔覆中金属丝会完全被熔化，熔化过程非常柔和、无飞溅，利用率100%。

（3）熔覆效率高。高速丝材激光熔覆技术要求金属丝在进入熔池前已达到半熔化状态，只需要很小的能量和很短的时间即可完全熔化形成熔池，因此高速激光熔覆丝材的熔覆效率高于传统的粉末激光熔覆。

（4）热输入小以及工件变形小。高速丝材激光熔覆过程可控制丝材和基体对激光吸收的能量比。通过调整丝材输送位置及速度精确控制能量输入比例，实现使得其线能量低至0.29KJ/cm，大大降低了由于热输入造成的工件变形。

（5）熔覆层致密、涂层平整、稀释率低、缺陷率低。中心送丝熔覆单层厚度为1-4mm,相比传统厚涂层制备工艺（堆焊，环弧焊等），送丝激光熔覆表层平整度高，热输入小稀释率低，涂层性能保持较好。再者熔覆层无空隙，涂层质量高。

激光毛化（Laser Texturing）和激光熔覆（Laser Cladding）是两种不同的激光表面处理技术，其核心目标、原理、工艺参数和应用场景存在显著差异。以下从多个维度对比两者的区别：

一、核心目标

二、原理与作用机制

三、工艺参数对比

四、典型应用场景

五、技术特点对比

六、优缺点对比

七、总结：如何选择？

• 选激光毛化：
  需要改善表面摩擦、润湿性或装饰性，且不改变材料本身性能（如汽车缸体、电子产品外壳）。

• 选激光熔覆：
  需修复磨损零件、增强表面性能（如耐磨/耐蚀），或构建功能梯度材料（如航空部件）。两者在工业中常互补使用，例如：

1. 先通过激光熔覆修复零件表面；

2. 再通过激光毛化优化修复区域的摩擦性能。