Використання плазмових покриттів має на меті підвищення зносостійкості, однак,  слабким місцем покриттів, в тому числі і плазмових, є межа розділу основа-покриття. Тому існує необхідність розроблення способів посилення дифузійних процесів між матеріалом основи та покриттям. Для досягнення цієї мети, пропонується використання лазерної циклічної обробки.

Лазерне термоциклування покриттів спрямоване на підвищення адгезійної міцності а також може покращувати рівномірність розподілу хімічних елементів в покритті та зниження пористості в ньому.

Експериментальні дослідження проводилися на імпульсному твердотільному YAG:Nd лазері ALM-300 ALPHALASER GmbH: довжина хвилі випромінювання λ = 1,06 мкм, тривалість імпульсу τ = 5…20 мc, енергія в імпульсі Е_і = 90 Дж, частота імпульсів – до 100 Гц, з можливістю варіювання форми імпульсів. Термоциклуванню піддавалися зразки із сталі 40ХН2МА, з нанесеним плазмовим покриттям ХТН (12Х18Н10Т+TiB₂+CrB₂), режими обробки представлені в табл. 1.

Режим обробки підбирався таким, щоб температура покриття під час обробки не перевищувала 0,75·Т_пл. При даній температурі активізуються процеси дифузії на границі покриття-основа.

З масиву оброблених зразків, слід виділити зразок з товщиною плазмового покриття 50-60 мкм при 4-х проходах (швидкість переміщення, 20 мм/с; тривалість імпульсу, 5 мс; частота імпульсів, 20 Гц; енергія в імпульсі, 8,95 Дж, середня потужність, 179  Вт) та зразок з такими ж умовами обробки але з покриттям товщиною 100 мкм. За таких умов спостерігається перерозподіл легувальних елементів між покриттям та основою. Однак, в першому випадку спостерігалася нестабільність покриття по товщині, на відміну від другого випадку, де товщина була рівномірною.

Таблиця 1  – Умови і результати опромінення зразків сталі 40ХН2МА з плазмовим покриттям ХТН імпульсним лазерним випромінюванням

В обох випадках утворювався перехідний шар, при чому, спостерігався перехід Ті та Ni із сталі в покриття, натомість Cr рухався із покриття в сталь. Формування такого перерозподілу легуючих елементів сприяє суттєвому підвищенню міцності зчеплення плазмового покриття з основою.

Дослідження характеристик покриття, за допомогою штифтового методу, показало, що міцність щеплення покриття з основою зростає з 14-18 МПа до          80-110 МПа. В той же час, мікротвердість дещо знижується з 1150-1200 МПа до 1050-1100 МПа, що є відносно невеликим значенням. Слід зазначити що знижується, також, і пористість покриття з 10-12% до 7-8%, що однозначно є позитивним фактором стосовно міцності покриття.

Зразки з плазмовим покриттям різної товщини оброблялися по паралельним доріжкам без перекриття. На кожній доріжці була різна кількість проходів, від 1 до 4 (рис. 1).

Рис. 1. Оброблені зразки (сталь 40ХН2МА з плазмовим покриттям ХТН (12Х18Н10Т+TiB₂+CrB₂)) після лазерної термоциклічної обробки імпульсним випромінюванням: а – покриття 50-60 мкм; б – покриття 60-70 мкм; в – покриття 80-90 мкм; г – покриття 100 мкм

Отже, підсумовуючи, можна сказати, що лазерне термоциклування плазмових покриттів типу ХТН на виробах зі сталі 40ХН2МА, дозволяє сформувати перехідний шар із взаємною дифузією елементів з покриття в основу та з основи в покриття. Внаслідок цього вдається досягти підвищення міцності зчеплення покриття з основою в 4-5 раз (з 14-18 МПа до 80-110 МПа) та знизити пористість покриття.