1. 激光強(qiang)化噴射電鍍技術的應用


  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(bu)銹鋼基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖4-16為激(ji)光(guang)強化噴射電鍍系統示(shi)意(yi)圖


圖 16.jpg


 該系統利用氣體(ti)壓力輸(shu)送(song)液(ye)體(ti)，使鍍(du)液(ye)流(liu)速(su)穩定(ding)。與鍍(du)液(ye)接(jie)觸材(cai)料均(jun)為聚(ju)乙烯(xi)、四氟乙烯(xi)和玻璃，避免了鍍(du)液(ye)被污染。



2. 實驗條件


 鍍(du)液組(zu)成：


 化金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添加劑(ji)  微量


 激光功(gong)率：0.8W;


 激光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑黑的鉑絲繞制而成，其表觀面積約1.5c㎡;


 陰(yin)極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹鋼圓(yuan)盤，該(gai)極板表(biao)面粗糙(cao)度小于0.006μm;


 陰(yin)極移(yi)動(dong)速(su)率：80μm/s;


 噴(pen)嘴直徑：0.5mm;


 施加(jia)的陰極電(dian)流(liu)(liu)在5~12mA范圍內，采用恒電(dian)流(liu)(liu)方式。



3. 實驗結(jie)果


 a. 鍍層厚度分(fen)布(bu)


  其中心部(bu)分(fen)鍍層(ceng)較(jiao)厚，邊(bian)緣較(jiao)薄。因為(wei)極板中心吸收(shou)了(le)激光能(neng)量，使照射區溫度(du)(du)升(sheng)高，對流增(zeng)強，擴(kuo)散層(ceng)變薄，使電沉(chen)積速率提高，電流密度(du)(du)增(zeng)加，對邊(bian)緣影響不大。


 b. 噴(pen)嘴至陰極間距離的選擇性(xing)影響


  在(zai)激光功(gong)率(lv)0.8W,電(dian)流密度(du)0.64A/cm2的條件下，在(zai)流速為2.76m/s時，陰極愈(yu)靠近噴口，鍍金線(xian)的選(xuan)擇(ze)(ze)性愈(yu)好(hao)，而在(zai)流速為6.4m/s時，噴嘴至陰極距(ju)離(li)L=4.5mm處(chu)，選(xuan)擇(ze)(ze)性最好(hao)。


 c. 噴嘴(zui)至陰極距離L對(dui)電沉積速率(lv)的影響


  在激光功率(lv)(lv)0.8W,電(dian)(dian)流5mA,噴嘴出口流速u=2.76m/s時，噴嘴至陰極距(ju)離L=4.5mm處的電(dian)(dian)沉(chen)積(ji)速率(lv)(lv)最(zui)大。這可能是由于噴射的“縮脈(mo)”現(xian)象，使噴射束橫(heng)截面(mian)最(zui)小，實(shi)際電(dian)(dian)流密度增大，導致電(dian)(dian)沉(chen)積(ji)速率(lv)(lv)增大之故。


 d. 流體流速對電沉積速率的影(ying)響(xiang)


  在激光照射下，反(fan)應(ying)區溫度上升(sheng)，使(shi)(shi)電(dian)荷傳遞(di)速(su)(su)率(lv)加(jia)快，流(liu)體(ti)流(liu)速(su)(su)加(jia)大，使(shi)(shi)反(fan)應(ying)區溫度下降，導致(zhi)電(dian)荷傳遞(di)速(su)(su)率(lv)下降，流(liu)體(ti)流(liu)速(su)(su)的(de)增加(jia)使(shi)(shi)電(dian)沉積速(su)(su)率(lv)出現最大值。


 e. 激光對(dui)電流效(xiao)率的影響


  在(zai)流(liu)體流(liu)速u=4.89m/s,激(ji)光照(zhao)射(she)(she)功率為0.8W的(de)條件下(xia)，在(zai)相同的(de)電流(liu)密度條件下(xia)，有激(ji)光照(zhao)射(she)(she)時，電流(liu)效率要比單一噴射(she)(she)鍍(du)(du)高20%左(zuo)右。這主要是(shi)因為電極表面吸(xi)收了激(ji)光的(de)能量，使反應區域的(de)溫度有所(suo)升(sheng)高，微區的(de)鍍(du)(du)液(ye)熱對流(liu)增(zeng)強(qiang)，使擴散層(ceng)變薄，使電流(liu)效率增(zeng)加(jia)。


f. 激光輻(fu)射(she)對電鍍質量的影(ying)響


  一般情(qing)況下(xia)直接在(zai)不加特(te)殊(shu)處理的不銹鋼基體(ti)上(shang)是無法獲(huo)得結(jie)合(he)良好的鍍層的。而在(zai)激(ji)光(guang)噴射(she)電(dian)(dian)(dian)鍍的情(qing)況下(xia)，用(yong)膠帶實驗、刀割法均表明(ming)鍍層與(yu)基體(ti)結(jie)合(he)良好。用(yong)質譜儀對鍍金(jin)線進(jin)行元素深(shen)度分布分析，結(jie)果表明(ming)，在(zai)基體(ti)與(yu)鍍層之間有約0.2μm的“互(hu)(hu)融”層，使(shi)鍍層與(yu)基體(ti)的結(jie)合(he)力增強，可能是激(ji)光(guang)照射(she)相互(hu)(hu)擴散所致。用(yong)掃描電(dian)(dian)(dian)鏡來觀察(cha)鍍層表面的沉(chen)積(ji)形態，激(ji)光(guang)照射(she)使(shi)電(dian)(dian)(dian)沉(chen)積(ji)金(jin)屬的晶粒聚集直徑變小，使(shi)鍍層更加致密。