1. 激光強化噴射電(dian)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(gang)基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖4-16為激光強化噴射(she)電鍍系統示意圖


圖 16.jpg


 該系統利用氣體(ti)(ti)壓力(li)輸送(song)液體(ti)(ti)，使鍍(du)液流速穩定。與鍍(du)液接觸材料均為(wei)聚乙烯、四氟乙烯和玻璃，避免了鍍(du)液被(bei)污染(ran)。



2. 實驗條(tiao)件(jian)


 鍍液(ye)組成：


 化(hua)金(jin)鉀(jia)［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添加(jia)劑  微(wei)量


 激光功率：0.8W;


 激光波長(chang)：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍(du)鉑黑的鉑絲繞制而成，其(qi)表(biao)觀面積約1.5c㎡;


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


 陰極移(yi)動速率：80μm/s;


 噴嘴直徑：0.5mm;


 施加的陰極電流在(zai)5~12mA范(fan)圍(wei)內，采用恒(heng)電流方式(shi)。



3. 實驗結果


 a. 鍍層厚度分(fen)布


  其中(zhong)心部分(fen)鍍層較(jiao)厚(hou)，邊緣較(jiao)薄(bo)。因為(wei)極板(ban)中(zhong)心吸收了激光能量(liang)，使照(zhao)射區(qu)溫度升(sheng)高，對流增強，擴散層變薄(bo)，使電沉(chen)積(ji)速率提高，電流密(mi)度增加，對邊緣影響不大。


 b. 噴嘴至陰極(ji)間距離的選擇性影響


  在激(ji)光功率0.8W,電流(liu)(liu)密度0.64A/cm2的條件下(xia)，在流(liu)(liu)速(su)為2.76m/s時，陰極愈(yu)靠近(jin)噴(pen)口，鍍金線的選(xuan)擇性愈(yu)好，而在流(liu)(liu)速(su)為6.4m/s時，噴(pen)嘴至陰極距離L=4.5mm處，選(xuan)擇性最好。


 c. 噴嘴至陰(yin)極(ji)距(ju)離(li)L對電沉積速率的影響


  在激光功(gong)率0.8W,電(dian)流5mA,噴(pen)(pen)嘴(zui)出口流速(su)u=2.76m/s時，噴(pen)(pen)嘴(zui)至陰極距(ju)離L=4.5mm處的電(dian)沉積速(su)率最大(da)。這(zhe)可能(neng)是由于(yu)噴(pen)(pen)射的“縮脈”現象，使噴(pen)(pen)射束橫(heng)截面最小，實際(ji)電(dian)流密度增大(da)，導致電(dian)沉積速(su)率增大(da)之故。


 d. 流體流速對電沉積速率的影響


  在激光照射下，反(fan)應區溫度(du)上升，使電荷傳遞速(su)率加快，流(liu)體流(liu)速(su)加大(da)，使反(fan)應區溫度(du)下降，導(dao)致電荷傳遞速(su)率下降，流(liu)體流(liu)速(su)的增(zeng)加使電沉積速(su)率出(chu)現最大(da)值。


 e. 激光對電流效(xiao)率的影響


  在流(liu)(liu)體流(liu)(liu)速u=4.89m/s,激光照射(she)功(gong)率(lv)為0.8W的(de)(de)條件下，在相同的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)密度(du)條件下，有激光照射(she)時，電(dian)流(liu)(liu)效率(lv)要比單一(yi)噴射(she)鍍高20%左右。這主要是因(yin)為電(dian)極表面吸(xi)收了激光的(de)(de)能(neng)量，使反應區域的(de)(de)溫度(du)有所升高，微(wei)區的(de)(de)鍍液熱(re)對(dui)流(liu)(liu)增強，使擴散層變薄，使電(dian)流(liu)(liu)效率(lv)增加。


f. 激光輻射對電鍍(du)質量的(de)影(ying)響


  一般情況下直(zhi)接在不(bu)加(jia)特殊處理的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼基體上是無法(fa)獲(huo)得(de)結(jie)合(he)良(liang)好的(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)的(de)(de)。而在激(ji)(ji)光噴射(she)電鍍(du)(du)的(de)(de)情況下，用(yong)膠(jiao)帶實驗、刀割(ge)法(fa)均表明鍍(du)(du)層(ceng)與基體結(jie)合(he)良(liang)好。用(yong)質譜儀對鍍(du)(du)金線進(jin)行元素深度分布分析，結(jie)果表明，在基體與鍍(du)(du)層(ceng)之間(jian)有約0.2μm的(de)(de)“互融”層(ceng)，使鍍(du)(du)層(ceng)與基體的(de)(de)結(jie)合(he)力(li)增強，可能是激(ji)(ji)光照射(she)相(xiang)互擴散(san)所致(zhi)。用(yong)掃描(miao)電鏡來觀察(cha)鍍(du)(du)層(ceng)表面(mian)的(de)(de)沉積(ji)形態，激(ji)(ji)光照射(she)使電沉積(ji)金屬的(de)(de)晶粒聚集直(zhi)徑變(bian)小，使鍍(du)(du)層(ceng)更(geng)加(jia)致(zhi)密(mi)。