硬鉻電鍍是在航空航天、石油天然氣、煤機、汽車、造紙等各個(ge) 領域，為(wei) 了實現軸輥類零件的表麵硬度、耐腐蝕性、耐磨性強化或尺寸修複一種廣泛使用的標準工藝。然而，硬鉻電鍍耗能大，且對環境汙染非常嚴(yan) 重，常用CrO3（也稱為(wei) Cr6+）毒性極高，是一種致癌物質。

因此，世界各國相繼出台法規對電鍍工藝進行限製，例如在我國，黨(dang) 的十九大報告提出：要構建市場導向的綠色技術創新體(ti) 係，推進資源全麵節約和循環利用。歐洲更是從(cong) 2017年9月開始施行隻有在特別授權的情況下才可以使用硬鉻電鍍工藝的規定。

當前，表麵處理技術的應用市場非常廣闊，常見的表麵塗層製備技術還有熱噴塗、激光熔覆等。在替代硬鉻電鍍方麵，采用熱噴塗技術製備的塗層與(yu) 基體(ti) 的機械結合能力較差，塗層與(yu) 基體(ti) 間易產(chan) 生裂紋，從(cong) 而易引發塗層剝落等狀況，采用激光熔覆技術製備的塗層與(yu) 基體(ti) 之間呈冶金結合，但通常情況下其塗層厚度較大，製備的效率較低，在對薄壁或小尺寸零件進行熔覆時，相對較大的熱輸入會(hui) 使工件發生收縮和變形。因此，熱噴塗和激光熔覆僅(jin) 在少數應用場景中取代硬鉻電鍍。在這種情況下，限製電鍍帶來的市場空白勢必會(hui) 引發新技術的變革。

德國弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT）和亞(ya) 琛工業(ye) 大學（RWTH Aachen University）的研究人員於(yu) 2013年開始研究，並在2017年成功研發了一種用於(yu) 塗層的修複金屬部件的工藝——超高速激光熔覆技術。超高速激光熔覆技術一經提出，就被大量學者和研究人員關(guan) 注，逐步代替原有的硬鉻電鍍工藝，並且應用領域迅速拓展，延伸到了汽車零部件塗層製備、金屬增材製造等場合。

超高速激光熔覆，德文縮寫(xie) 為(wei) EHLA，英文為(wei) Extreme High Speed Cladding，是采用同步送粉的方式，通過調整粉末焦平麵與(yu) 激光焦平麵的相對位置使熔覆粉末在基體(ti) 上方與(yu) 激光束交匯發生熔化，隨後均勻塗覆在基體(ti) 表麵，快速凝固後熔覆層稀釋率極低且與(yu) 基體(ti) 呈冶金結合。它與(yu) 傳(chuan) 統激光熔覆本質的區別是改變了粉末的熔化位置。

在超高速激光熔覆中，落在基體(ti) 表麵的是液態的熔覆材料而不是固態粉末顆粒，所以可顯著提升其熔覆速度。傳(chuan) 統激光熔覆的熔覆速度通常為(wei) 0.5-2.0m/min。而超高速激光熔覆的熔覆速度為(wei) 20-200m/min，提升了40-100倍，如此高的熔覆速度意味著該技術可用於(yu) 大麵積零件的塗覆。

由於(yu) 超高的熔覆速度降低了能量密度以及在基體(ti) 上方熔化的粉末吸收了大量激光能量，使得超高速激光熔覆的熱輸入明顯減少，傳(chuan) 統激光熔覆的熱影響區深度通常為(wei) 毫米尺度，而超高速激光熔的熱影響區為(wei) 微米尺度。

超高速激光熔覆製備的塗層更為(wei) 光滑且後續機加工步驟少，用傳(chuan) 統激光熔覆製備的塗層厚度通常大於(yu) 0.5mm，而超高速激光熔覆製備的塗層厚度在0.05~1mm之間，且表麵粗糙度可降至原來的1/10，僅(jin) 需磨削即可滿足要求。

此外，超高速激光熔覆與(yu) 硬鉻電鍍相比，製備出的塗層無氣孔、裂紋等缺陷，且更加環保；與(yu) 熱噴塗相比，其可節約大約90%的材料。因此超高速激光熔覆技術逐漸在工業(ye) 中取得應用，它也被譽為(wei) 當前可替代電鍍最具競爭(zheng) 力的工藝。

我國是世界上最大的煤礦液壓支架生產(chan) 國，產(chan) 品不僅(jin) 滿足於(yu) 國內(nei) 市場需求，而且會(hui) 出口美國、歐洲、東(dong) 南亞(ya) 等多個(ge) 國家和地區。然而液壓支架的核心部件，例如液壓立柱、千斤頂等均需要進行表麵防腐和耐磨等處理，在製造和維修兩(liang) 個(ge) 方麵每年需要處理的量就有近百萬(wan) 平方米之多，傳(chuan) 統電鍍工藝給企業(ye) 帶來的環保壓力非常大，並且電鍍鍍層在質量、性能以及大修周期、修理費用等後期的成本維護方麵也存在許多缺陷。隨著超高速激光熔覆的發展，這些問題迎刃而解。

傳(chuan) 統的汽車製動盤是由含有層狀石墨相的灰鑄鐵製成，這種材料雖然有較好的導熱性和高的熱容量，但是其耐腐蝕性和耐磨損能力差，需要在其表麵製備耐腐蝕和耐磨損的塗層。目前電鍍和熱噴塗等傳(chuan) 統的表麵處理工藝難以使灰鑄鐵與(yu) 其表麵的塗層發生冶金的表麵處理工藝難以使灰鑄鐵與(yu) 其表麵的塗層發生冶金結合，還容易在塗層中產(chan) 生氣孔和裂紋等缺陷。

針對該問題，德國弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT）的研究人員采用超高速激光熔覆技術在製動盤表麵製備了一層塗層，該塗層與(yu) 基體(ti) 呈冶金結合，不會(hui) 發生剝落，且低熱輸入還可以防止製動盤灰鑄鐵的碳元素溶解到其表麵的熔池之中，從(cong) 而避免了產(chan) 生氣孔以及塗層和結合區的裂紋等。

作為(wei) Fraunhofer ILT（弗勞恩霍夫激光技術研究所）孵化的產(chan) 業(ye) 化創新企業(ye) ，ACunity（亞(ya) 琛聯合科技公司）於(yu) 2016年在德國亞(ya) 琛建立，率先將超高速激光熔覆技術引進中國市場， ACunity超高速激光熔覆係列型號設備可滿足多種直徑、長度軸類零件的塗層製造、快速修複應用需求。

送粉噴嘴是超高速激光熔覆技術的核心部件，對熔覆質量、效率、成本等有直接的影響，ACunity與(yu) Fraunhofer ILT聯合攻關(guan) ，不斷創新，推出多種規格的新型噴嘴，在大批量規模化生產(chan) 中更加有效提高生產(chan) 效率與(yu) 使用壽命。針對各類耐磨、耐腐蝕和耐高溫塗層製備要求，建立了完整的工藝數據庫。同時為(wei) 客戶提供定製化設備集成與(yu) 配套工藝的研發服務。

超高速激光熔覆的熔覆效率高、塗層質量好，這吸引了國內(nei) 外學者對它的探索與(yu) 研究，它在工業(ye) 生產(chan) 中的不斷應用不僅(jin) 取決(jue) 於(yu) 獨特的技術優(you) 勢，也在於(yu) 其良好的環境效益和巨大的經濟潛力。超高速激光熔覆未來主要的研究熱點將聚焦平麵及自由曲麵的超高速激光熔覆設備的研製、新型熔覆材料的研發以及超高速激光熔覆技術結合增材製造的進一步研究，拓寬超高速激光熔覆技術在表麵處理方麵的應用範圍，使得塗層質量進一步優(you) 化，推動3D增材製造技術的發展，在未來極大地促進金屬3D打印技術產(chan) 業(ye) 化應用。