1. 激光強化噴(pen)射(she)電鍍技術的(de)應用


  為了更好地將激光強化噴射電鍍技術應用于實際，復旦大學葉勻分、郁祖湛設計制作的一套激光強化噴射電鍍裝置，在不銹(xiu)鋼基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖4-16為激(ji)光(guang)強化(hua)噴射電鍍系統示(shi)意圖


圖 16.jpg


 該系統利用氣體壓(ya)力(li)輸送液體，使鍍(du)(du)液流速穩定。與(yu)鍍(du)(du)液接觸材料(liao)均為聚乙烯(xi)、四氟乙烯(xi)和玻璃，避(bi)免了(le)鍍(du)(du)液被污染。



2. 實(shi)驗條件


 鍍液組成：


 化(hua)金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添加劑  微量


 激光功率(lv)：0.8W;


 激光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑黑的鉑絲繞制而成，其(qi)表觀面積約1.5c㎡;


 陰極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹鋼圓盤，該(gai)極板表面粗糙度小于0.006μm;


 陰極移動(dong)速率(lv)：80μm/s;


 噴嘴直(zhi)徑(jing)：0.5mm;


 施(shi)加(jia)的陰極電流(liu)在5~12mA范圍內，采(cai)用恒電流(liu)方式(shi)。



3. 實驗結(jie)果


 a. 鍍層厚度(du)分布


  其中心部分鍍層較厚，邊(bian)緣(yuan)(yuan)較薄。因為(wei)極板中心吸收了激光能量，使照射區溫度升高，對流增強，擴散層變薄，使電(dian)沉積速率提高，電(dian)流密度增加，對邊(bian)緣(yuan)(yuan)影響(xiang)不大。


 b. 噴(pen)嘴至陰極(ji)間距離的選擇性(xing)影(ying)響


  在(zai)激光功率0.8W,電(dian)流密(mi)度0.64A/cm2的條件下(xia)，在(zai)流速為(wei)2.76m/s時，陰極愈靠近噴(pen)口，鍍金線的選(xuan)(xuan)擇性(xing)愈好(hao)，而在(zai)流速為(wei)6.4m/s時，噴(pen)嘴(zui)至陰極距離L=4.5mm處，選(xuan)(xuan)擇性(xing)最好(hao)。


 c. 噴嘴至(zhi)陰(yin)極(ji)距離L對電沉(chen)積速率(lv)的影(ying)響


  在激光功(gong)率(lv)(lv)0.8W,電流5mA,噴(pen)嘴出口流速u=2.76m/s時，噴(pen)嘴至陰極距離L=4.5mm處的(de)電沉(chen)(chen)積(ji)(ji)速率(lv)(lv)最(zui)大。這(zhe)可能是(shi)由于(yu)噴(pen)射(she)的(de)“縮脈”現象，使噴(pen)射(she)束橫截面最(zui)小，實際電流密度增(zeng)大，導致電沉(chen)(chen)積(ji)(ji)速率(lv)(lv)增(zeng)大之(zhi)故(gu)。


 d. 流(liu)體流(liu)速(su)對(dui)電沉積速(su)率的影(ying)響


  在(zai)激光照射(she)下，反應區(qu)溫度上升，使電荷傳遞(di)速率加(jia)快，流體流速加(jia)大，使反應區(qu)溫度下降(jiang)，導致電荷傳遞(di)速率下降(jiang)，流體流速的(de)增(zeng)加(jia)使電沉積速率出現(xian)最(zui)大值。


 e. 激光對電流效(xiao)率的影響


  在(zai)流體流速u=4.89m/s,激(ji)光(guang)照射功率(lv)為(wei)0.8W的(de)(de)條件(jian)下(xia)，在(zai)相同的(de)(de)電流密度(du)條件(jian)下(xia)，有激(ji)光(guang)照射時，電流效(xiao)率(lv)要(yao)比單一(yi)噴射鍍高(gao)20%左右。這主(zhu)要(yao)是因為(wei)電極表(biao)面吸(xi)收了激(ji)光(guang)的(de)(de)能量，使反應區域的(de)(de)溫度(du)有所升高(gao)，微區的(de)(de)鍍液熱對(dui)流增強(qiang)，使擴(kuo)散層(ceng)變薄，使電流效(xiao)率(lv)增加。


f. 激(ji)光輻(fu)射對電(dian)鍍質(zhi)量的影(ying)響(xiang)


  一般情況下直接在(zai)不(bu)加(jia)特殊處理的(de)(de)不(bu)銹鋼基體(ti)上是(shi)無法(fa)獲得結(jie)合良好的(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)。而在(zai)激光噴射電(dian)(dian)鍍(du)(du)的(de)(de)情況下，用膠(jiao)帶實驗、刀割法(fa)均表(biao)明鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與(yu)基體(ti)結(jie)合良好。用質譜儀對(dui)鍍(du)(du)金(jin)線進行元素深(shen)度(du)分(fen)布分(fen)析(xi)，結(jie)果(guo)表(biao)明，在(zai)基體(ti)與(yu)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)之間有約(yue)0.2μm的(de)(de)“互(hu)融”層(ceng)(ceng)，使(shi)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與(yu)基體(ti)的(de)(de)結(jie)合力增(zeng)強，可能是(shi)激光照射相互(hu)擴散所致。用掃(sao)描電(dian)(dian)鏡來觀(guan)察(cha)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)表(biao)面的(de)(de)沉積形態，激光照射使(shi)電(dian)(dian)沉積金(jin)屬的(de)(de)晶(jing)粒聚集(ji)直徑變小，使(shi)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)更加(jia)致密。