레이저 클래딩(Laser Cladding) 가능 및 불가능 소재

레이저 클래딩은 용접 가능한 금속 재료 및 합금 분말에 주로 적용되며, 저융점·고취성·비금속 등의 소재에는 적합하지 않습니다. 구체적인 내용은 다음과 같습니다.

✅ 가능 (적용 가능 모재 및 분말)

적용 가능 모재 (Substrate):

• 탄소강, 합금강, 금형강, 스테인리스강(STS) — 가장 일반적이며 융착 결합성이 우수합니다.

• 주철 (회주철/구상흑연주철) — 백주조(White Casting) 현상 및 균열 방지를 위해 열입력 제어가 필요합니다.

• 티타늄 및 티타늄 합금 — 항공/의료 부품 수리용, 산화 방지를 위해 불활성 가스 보호가 필수입니다.

• 구리 및 구리 합금 — 전기/열전도 부품용, 희석률(Dilution Rate) 제어를 위한 공정 최적화가 필요합니다.

• 알루미늄 합금 — 가능하나 난이도가 높습니다 (반사율 높고 산화되기 쉬움). 전용 공법이 필요합니다.

주요 클래딩 분말 (Cladding Powder):

• 철계 합금 분말 (Fe-based) — 비용이 저렴하며 기어, 롤 등 일반 내마모 부품에 사용됩니다.

• 니켈계 자용성 합금 분말 (Ni-Cr-B-Si) — 가장 널리 사용되며 내식성/내열성이 뛰어납니다 (예: Inconel 625).

• 코발트계 합금 분말 (Co-Cr-W) — 고온 내마모 및 내부식성이 요구되는 부품용 (예: Stellite 시리즈).

• 복합 분말 — 니켈/코발트계 + WC (텅스텐카바이드), TiC 등을 혼합하여 초내마모 특성을 구현합니다.

• 구리계, 알루미늄계 분말 — 특수 기능 용도.

❌ 어려움 / 불가 (부적합 또는 고위험)

• 저융점 유색금속: 순아연, 순납, 고아연 알루미늄 합금 — 레이저 조사 시 급격히 기화되어 안정적인 용융지(Molten Pool) 형성이 불가능합니다.

• 고취성 소재: 소결 초경합금(브레이징되지 않은 것), 세라믹, 유리 — 열응력으로 인해 파손되므로 직접 클래딩이 불가능합니다 (세라믹은 복합 분말 내 강화상으로만 첨가 가능).

• 열화가 심한 모재: 과열로 인해 결정립이 조대해지거나 미세 균열, 피로층이 깊은 부품 — 클래딩 시 결함이 확산될 위험이 큽니다.

• 비금속: 플라스틱, 고무, 목재 — 고온을 견디지 못하며 야금학적 결합(Metallurgical Bonding)이 불가능합니다.

• 황(Sulfur) 함량이 높은 강재 (주의): 계면에서 저융점 취성상을 형성하여 박리(Flaking)를 유발할 수 있으므로 신중한 검토가 필요합니다.

• 초고탄소 담금질 부품 (전처리 필수): 경도가 너무 높거나 피로층이 있는 경우 사전에 어닐링(Annealing) 또는 선삭 가공을 통해 표면을 제거해야 하며, 그렇지 않으면 균열 발생률이 매우 높습니다.

간단 요약: 용접 가능한 금속(특히 철강, 니켈, 코발트, 티타늄, 구리)이라면 기본적으로 모두 가능합니다. 플라스틱, 순세라믹, 저융점 연금속, 심각한 피로 부품은 불가능하거나 특수 처리가 필요합니다.