在城市地區，細微顆粒汙染總是能嚴(yan) 重到危害健康的程度。其中25%的細微顆粒排放來源於(yu) 刹車盤磨損。新型激光耐磨材料熔覆層現在能夠實現汽車刹車盤的耐磨與(yu) 防腐鍍層。這能有效減輕磨損、減少細微顆粒汙染，也能持續延長刹車係統的使用壽命。

使用耐磨材料可以降低細微顆粒排放
根據最新研究，細微顆粒是空氣汙染物中對我們(men) 健康危害最嚴(yan) 重的。尤其是超細顆粒，如煙塵顆粒，被列為(wei) 致癌物。此外，細微顆粒還會(hui) 引發過敏、哮喘、呼吸道和心血管疾病。內(nei) 燃機，尤其是柴油發動機是輿論公認的都市細微顆粒汙染的罪魁禍首。因此，各國一直在討論可行的措施，以降低道路交通產(chan) 生的細微顆粒排放。

令許多駕駛員不滿的是，首要規定的竟是駕駛禁令與(yu) 限速。然而，在目前的討論中，有一點似乎總是被忽略：柴油發動機僅(jin) 是問題的一個(ge) 方麵，因為(wei) 市中心監測到的細微顆粒很大一部分來自磨損所產(chan) 生的細微顆粒。除輪胎外，這些細微顆粒主要來源於(yu) 刹車盤與(yu) 刹車片。即使大規模改用電動汽車也無法改變這一點。隻有控製刹車磨損，才能顯著降低細微顆粒汙染。因此，德國預計將在2021年中期對製動引起的細微顆粒最大值作出法律界定。目前，製造商和供應商已經在尋求替代方法。

全新激光熔覆工藝可以減輕磨損和腐蝕
耐磨熔覆層適用於(yu) 保護高負荷零部件免受磨損。然而，耐磨熔覆層幾乎從(cong) 未用於(yu) 傳(chuan) 統汽車刹車盤。防腐蝕熔覆層在刹車盤上的應用已有一段時間。與(yu) 此相反，耐磨熔覆層迄今為(wei) 止僅(jin) 供高價(jia) 位跑車與(yu) 豪車這類小眾(zhong) 領域使用。出於(yu) 成本原因，至今使用的熔覆工藝並不適合工業(ye) 批量生產(chan) 。

一項技術革新也許會(hui) 在未來改變這種局麵：現在可以使用激光鍍層工藝（也被稱為(wei) 熔覆）在刹車盤上實現標準化的高強度耐磨熔覆層，從(cong) 而顯著減少磨損、降低細微顆粒排放並延長使用壽命。與(yu) 跑車領域所使用的熱噴塗工藝相比，激光熔覆更經濟，因為(wei) 它更加節省材料與(yu) 能耗，還減少了準備工作。

因此，新方法也適用於(yu) 傳(chuan) 統灰鑄鐵刹車動盤的薄耐磨層熔覆，大眾(zhong) 市場也能負擔得起。激光熔覆層也可適用於(yu) 小型或微型汽車。熔覆刹車盤雖然購置成本略高，但使用壽命更長，所以性價(jia) 比高。此外，激光熔覆層對衝(chong) 撞和打擊沒有熱處理鍍層敏感：因為(wei) 熱噴塗鍍層僅(jin) 僅(jin) 機械地附著於(yu) 基材，而激光熔覆層則與(yu) 灰鑄鐵基材金相結合。

提高加工速率是成功的關(guan) 鍵
新工藝基於(yu) 傳(chuan) 統的激光熔覆，此工藝早已成功應用於(yu) 工業(ye) 領域。但是，這種傳(chuan) 統工藝並不適用於(yu) 刹車盤熔覆。原因在於(yu) 表麵加工速率：此工藝對於(yu) 批量生產(chan) 的耐磨零件而言，熔覆速率太慢。因此，提高加工速率是實現經濟型熔覆工藝的決(jue) 定性因素。

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最新的工藝可以在30秒或更短時間內(nei) 實現刹車盤單層熔覆，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 熔覆層厚度、材料和刹車盤大小。此工藝的前提是最小的能量輸入和基材與(yu) 熔覆材料之間的少量熔合。整個(ge) 熔覆過程現在可以在3-5分鍾內(nei) 完成。通過在激光束和送粉噴嘴下高速移動部件，可以實現加工時間。激光和噴嘴從(cong) 上方朝向工件，使得噴出的熔覆材料與(yu) 基材一起熔化。兩(liang) 種材料在熔池中金相結合，冷卻後具有很高的穩定性。刹車盤熔覆基本上分兩(liang) 步完成 ：首先是熔覆緩衝(chong) 層以防腐蝕。隨後，用碳化物材料熔覆耐磨塗層。

二極管激光器，以較低的投資成本獲得最佳效果
為(wei) 了獲得最佳的熔覆效果，激光束均勻的強度分布必不可少。同時，高速熔覆需要相對較大的光斑直徑。光束質量適中的二極管激光器十分適用於(yu) 此工藝。選用光束品質為(wei) 110或220mm·mrad的激光器，可以實現3mm-14mm或更大的光斑直徑。

通過選擇這些激光參數，可以實現強度分布均勻的大光斑，不會(hui) 離焦或降低光束品質。這樣可以實現灰鑄鐵層的均勻熔化，並在基材和熔覆層之間產(chan) 生少量熔合。高達80%-90%的粉末利用率也深孚眾(zhong) 望：雖然略低於(yu) 送絲(si) 熔覆工藝，但與(yu) 熱噴塗工藝的材料利用率相比，送粉熔覆要高得多。

最後，在光束品質相同的條件下，二極管激光器可以實現最高的功率。借助模塊化堆棧技術，二極管激光器能夠以最小的體(ti) 積輕鬆實現高至10kW或更高的千瓦級激光功率。這一優(you) 勢確保了設備的合理投資，有利於(yu) 控製基於(yu) 二極管激光器的工藝總成本（TCO）。

總結
通過二極管激光器對刹車盤的耐磨層熔覆可以在未來實現一項兼備技術與(yu) 經濟性的可靠工藝，從(cong) 而顯著降低刹車導致的細微顆粒排放。雖然鍍了熔覆層的刹車盤也會(hui) 產(chan) 生細微顆粒，但與(yu) 未經過熔覆的刹車盤相比，所產(chan) 生的細微顆粒少很多。這能夠保留灰鑄鐵刹車盤性價(jia) 比高的優(you) 勢。激光耐磨熔覆工藝為(wei) 下一代標準化刹車盤鋪平了道路。