本文討論了通過激光處理用硅氮烷和其他金屬鍍鋁的問題。與傳統工藝相比，所得硅氮烷涂層鋁基材提高了硬度，適用于磨損保護。

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純鋁或合金鋁的剛度和比強度使其適合用作制造結構部件的潛在原材料。然而，由于鋁的低表面硬度和耐磨性，其壽命會縮短。盡管使用基于前體的涂層在爐中進行陶瓷化是提高剛度的最合適方法，但其應用僅限于耐高溫基材。

鋁表面涂層高比強度和剛度是在航空航天和汽車工業中設計輕質結構部件的先決條件。在眾多材料中，鋁及其合金符合這一標準。

雖然表面涂層是提高鋁的耐磨性和表面硬度的一種經濟有效的方法，但它必須在低于 200 攝氏度的溫度下進行涂層，以防止其降解。很少使用的涂層方法包括物理氣相沉積 (PVD) 工藝。鈦 (TiN) 和鉻 (CrN) 的氮化物通常涂在鋁上。雖然 PVD ??涂層是薄層，但熱噴涂會產生厚而耐磨的涂層。

聚合物衍生陶瓷 (PDC) 技術是一種替代技術，可生成堅硬且耐熱的陶瓷涂層。PDC 技術是一種簡便的涂層方法，可以通過噴涂、旋涂、浸漬或使用刮刀進行應用。

鋁上的硅氮烷涂層在《國際陶瓷》雜志的一項研究中，作者報告了通過激光處理的陶瓷涂層鋁。陶瓷涂層由 3 mol% 的氧化釔穩定氧化鋯 (ZrO 2 ) 和鋁填料組成。ZrO 2填料增加了涂層厚度并改善了機械性能。與其他陶瓷相比，ZrO 2具有較高的熱膨脹系數(CTE)，從而減少了涂層與基材之間的熱失配。添加鋁薄片增加了激光吸收并改善了激光輻射到涂層表面的轉換。此外，鋁是一種低熔點成分，可降低涂層系統凝固過程中的應力。

作者預計，所研究的涂層系統的激光熱解在鋁等低熔點基材材料上具有耐磨性的潛力。由于短的相互作用時間和激光輻射的選擇性熱解，這種方法可以在沒有任何熱損傷或熔化的情況下進行基材涂層。此外，該工藝提供了一種低成本的方法，用于在具有低耐磨性和耐腐蝕性的高溫敏感基材上涂覆陶瓷涂層。

相關研究

在ACS Applied Materials and Interfaces雜志上報道的另一項工作中，討論了在氯化鈉溶液中具有增強的抗點蝕能力的鋁合金超疏水氧化表面的制造。這種涂料在汽車工業、造船業、航空業、建筑業和醫藥業具有潛在的應用前景。涂層方法基于納秒激光表面處理，然后是疏水劑的化學吸附，以實現合金表面的超疏水狀態。此外，電化學和潤濕實驗表明，金屬表面的超疏水狀態在氯化物溶液中抑制了幾天的腐蝕過程。

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最近發表在《熱噴涂技術雜志》上的另一項研究展示了一種在鋁基材上沉積高熵合金涂層的新兩階段方法。在第一階段，他們使用兩種由五種金屬粉末組成的混合物，通過冷噴涂在鋁基材上涂覆了 2.5 毫米厚的復合前體涂層。在第二階段，作者對復合涂層頂面的 500-1000 µm 層進行了激光熔化。所制造金屬的微觀結構分析表明，在激光熔化過程中，熔池中的元素混合良好。

結論總之，具有光束和激光輔助改性的光子驅動材料制造在基礎研究中引起了相當大的興趣。由于激光加工是一個敏感的過程，它需要嚴格控制激光參數。激光輔助表面改性提高了機械性能并抑制了鋁及其合金的腐蝕。此外，陶瓷顆粒的添加控制了微觀結構的演變。

值得注意的是，這種表面改性在生物醫學、汽車、航空發動機、機床、石油鉆探和加工行業的維修和維護應用中具有最大的潛力。