技术简要描述

超高速熔覆技术是通过同步送粉添料方式，利用高能密度的束流使添加材料与高速率运动的基体材料表面同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低，与基体呈冶金结合的熔覆层，极大提高熔覆速率，显著改善基体材料表面工艺特性的工艺方法。具有效率高、粉末利用率高、能源节省、工序少、涂层稀释率低、性能好等特点。替代传统电镀铬工艺，涂层制备过程绿色无污染，不产生废水、废渣、废气等污染物。关键设备为超高速激光熔覆系统。

技术信息

超高速激光熔覆生产线可加工零件最大尺寸φ1000×5000mm，设备总功率50kW，总重7吨。

商业应用情况

河北省石家庄市河北敬业增材制造科技有限公司于2017年建设6条超高速激光熔覆生产线，总投资规模达5000万元。三年来实现超高速激光熔覆加工销售收入3547万元，利润467万元。

希望在技术转移过程中得到的帮助/支持

设备投资

新建超高速激光熔覆生产线工程所必需的主要设备包含超高速激光熔覆设备、粉末后处理设备、磨床、行吊、热处理炉等，一次投入总金额约600万元。目前超高速激光熔覆技术属于新兴的绿色制造技术，处于发展上升期，至少可维持10年寿命。

年运行维护费用

水质处理直接运行费用主要包括人员工资费用、耗电费以及药剂费(暂时不考虑水资源费用及折旧费用)。水站水量按300方/天，1.5元/方水，年运行按365天计算为164250元。

投资回收期

建设一条超高速激光熔覆生产线需投资600万元，生产线年熔覆加工量约2000~3000m2，按照市场价位2500元/ m2计算，每年可创造直接经济效益500~750万元，静态投资回收期为一年。以中煤北京煤矿机械有限责任贵公司煤机液压支架立柱超高速激光熔覆生产线为例，投资建设费用530万元，2019年销售Y283、Y284、Y285、Y286等型号液压支架1057个，采用超高速激光熔覆技术的生产面积为2864.28m2，市场价位2500元/ m2，实际产生的直接经济效益为716万元，投资回收期为一年。

附加效益

采用超高速激光熔覆技术替代传统电镀铬工艺，在完成相同产量的条件下，超高速激光熔覆技术还可实现粉末原材料的回收利用。以单条生产线年熔覆产量3000m2来计算，总共需消耗18吨金属粉末，超高速激光熔覆技术粉末利用率≥80%，即20%的粉末可进行回收利用，以原材料成本价格3万元/吨回收至制粉厂家，则每年可产生附加经济收益10.8万元。

综合效益

超高速激光熔覆技术实现了电镀铬的有效替代，极大提高了传统激光熔覆工艺的工作效率，同时改善了涂层性能，有效延长了产品的使用寿命，在提高能效、降低功耗、能源节省、减少排放等方面具有突出的优势。超高速激光熔覆应用于煤机液压支架立柱表面耐磨耐蚀涂层的制备，以一个煤机厂的产品规模来计算，每年制造液压支架1000台，其中立柱熔覆面积约4800m2，生产效率提高5倍，后续机加工周期节省20%，节约电量180万度，折合电费140万元。替代电镀铬工艺，减少污水排放3000吨，减少铬污泥排放18吨。超高速激光熔覆应用于冶金轧辊的修复，可有效减少钢铁冶炼带来的能源消耗和污染排放，以单台超高速激光熔覆设备产能计算，年熔覆面积约3000m2，修复的钢辊量为590吨，折算出可节约冶炼钢铁所消耗的铁矿石883~942吨，焦炭235~295吨，水2886吨，减少1000~1530m3废气排放。

障碍对技术转移影响等级

技术成熟度

目前超高速激光熔覆技术已经成功应用于煤机、石油、冶金、汽车等行业，国内已有多家企业建立了超高速激光熔覆加工生产线，实现了规模化生产。技术产品通过了使用环境的全面测试和鉴定，产业化生产工艺规范完善，生产线通过环境、安全、职业卫生等相关评审，设备系统已全部实现国产化，集成度高，系统稳定，技术成熟度达7级。

技术适用性

超高速激光熔覆技术适用于轴类、管类、盘类等金属构件的表面涂层制备及修复，属于共性关键技术，应用范围涵盖材料加工、再制造等行业，可适用的领域包含煤机装备、石油装备、冶金、汽车、航空航天等制造业。上游产业为金属粉末制造，下游衔接机加工产业，产业链条完善成熟，技术通用性强，不受地域、规模、环境、资源能源等因素的限制。

技术稳定性

超高速激光熔覆设备一般要求环境温度5~35 ℃，湿度＜75%，对其它环境参数干扰的敏感度较低，可在工程运行过程中保持稳定。

技术安全性

超高速激光熔覆技术不产生二次污染、易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险。上游衔接粉末制造产业，市场供应充足，国内技术水平世界领跑，发生上游资源限制的风险较小。配套设施包括粉末筛分、净化、烘干处理设备，后续机加工设备等，技术成熟度高，设备可选供应型号充足，设施完善。该技术在煤机液压支架立柱、石油防喷器闸板轴、石油油管短节、冶金粗轧轧辊等典型产品中实现产业化应用，市场接受度较高。

技术转移推广障碍

知识产权转让

本技术为国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项“大型金属构件高速率激光熔覆及其粉末制备关键技术研究与示范应用”（编号：2016YFE0206000）项目的成果。知识产权归属于北京机科国创轻量化科学研究院有限公司。