1. 激光強化噴射電鍍技術(shu)的應用(yong)


  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)光強化(hua)噴射電(dian)鍍(du)系(xi)統示意圖


圖 16.jpg


 該系統利用氣體壓力(li)輸送液(ye)(ye)體，使(shi)鍍液(ye)(ye)流速穩定。與鍍液(ye)(ye)接觸材料均為聚乙(yi)烯(xi)、四氟乙(yi)烯(xi)和玻(bo)璃(li)，避(bi)免了鍍液(ye)(ye)被污(wu)染(ran)。



2. 實驗(yan)條件


 鍍(du)液組(zu)成：


 化金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸(suan)鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添加劑  微量(liang)


 激光功率：0.8W;


 激光波(bo)長：514.5nm;


 陽(yang)極：?0.5mm鍍鉑黑的鉑絲(si)繞制(zhi)而成，其表觀面積約1.5c㎡;


 陰極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹(xiu)鋼(gang)圓盤，該極板表面粗糙度小于0.006μm;


 陰(yin)極移動速率(lv)：80μm/s;


 噴嘴直徑(jing)：0.5mm;


 施加的陰極電流在5~12mA范圍內(nei)，采(cai)用恒電流方式。



3. 實驗結果


 a. 鍍層(ceng)厚度(du)分布


  其中心部分鍍層(ceng)較厚(hou)，邊緣(yuan)較薄。因為極(ji)板中心吸收了激(ji)光能(neng)量，使照射區溫度(du)升高，對(dui)流增強，擴散層(ceng)變薄，使電(dian)沉積(ji)速率提(ti)高，電(dian)流密度(du)增加，對(dui)邊緣(yuan)影響(xiang)不大。


 b. 噴嘴(zui)至陰極間距離的選擇性影響


  在激光功率(lv)0.8W,電流密度(du)0.64A/cm2的條件下，在流速為(wei)2.76m/s時，陰極愈靠近噴口，鍍金線的選擇性(xing)愈好，而在流速為(wei)6.4m/s時，噴嘴至(zhi)陰極距離L=4.5mm處(chu)，選擇性(xing)最好。


 c. 噴嘴至陰極距離L對電沉積(ji)速(su)率的影(ying)響


  在激(ji)光功率0.8W,電流(liu)5mA,噴嘴出口流(liu)速u=2.76m/s時(shi)，噴嘴至陰極距(ju)離L=4.5mm處的(de)電沉積速率最(zui)大(da)。這可能是由于噴射(she)的(de)“縮脈”現(xian)象，使(shi)噴射(she)束橫截面最(zui)小，實際電流(liu)密度(du)增大(da)，導致電沉積速率增大(da)之故。


 d. 流體(ti)流速(su)對電沉積(ji)速(su)率的影響


  在激光照射下，反應區溫度上(shang)升，使(shi)(shi)電荷傳(chuan)遞速(su)率加(jia)快(kuai)，流(liu)體流(liu)速(su)加(jia)大，使(shi)(shi)反應區溫度下降，導致電荷傳(chuan)遞速(su)率下降，流(liu)體流(liu)速(su)的增加(jia)使(shi)(shi)電沉積速(su)率出(chu)現(xian)最大值。


 e. 激光對電流效率的影(ying)響


  在流體流速u=4.89m/s,激光照(zhao)射(she)功率(lv)為0.8W的(de)(de)條件下(xia)，在相同的(de)(de)電流密度(du)條件下(xia)，有(you)激光照(zhao)射(she)時，電流效率(lv)要(yao)比單一噴(pen)射(she)鍍高20%左右。這主要(yao)是因為電極表面吸收了激光的(de)(de)能量，使(shi)(shi)反應區(qu)域(yu)的(de)(de)溫度(du)有(you)所升高，微區(qu)的(de)(de)鍍液(ye)熱對流增(zeng)強，使(shi)(shi)擴散(san)層變薄，使(shi)(shi)電流效率(lv)增(zeng)加。


f. 激(ji)光輻射對(dui)電鍍質量的影響


  一般情況下(xia)直接在(zai)不加特(te)殊處理的(de)(de)不銹鋼(gang)基(ji)體(ti)上是(shi)無法獲(huo)得結(jie)合(he)(he)良好(hao)的(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)。而在(zai)激光(guang)噴射(she)(she)電鍍(du)(du)的(de)(de)情況下(xia)，用膠帶實驗(yan)、刀割法均表(biao)明(ming)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與(yu)基(ji)體(ti)結(jie)合(he)(he)良好(hao)。用質譜儀(yi)對(dui)鍍(du)(du)金線進行元(yuan)素(su)深度分布(bu)分析，結(jie)果表(biao)明(ming)，在(zai)基(ji)體(ti)與(yu)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)之(zhi)間有約0.2μm的(de)(de)“互(hu)(hu)融”層(ceng)(ceng)，使鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與(yu)基(ji)體(ti)的(de)(de)結(jie)合(he)(he)力增強，可能(neng)是(shi)激光(guang)照(zhao)(zhao)射(she)(she)相互(hu)(hu)擴散所致。用掃描電鏡來觀察鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)表(biao)面(mian)的(de)(de)沉積(ji)形態，激光(guang)照(zhao)(zhao)射(she)(she)使電沉積(ji)金屬的(de)(de)晶粒(li)聚集直徑變小，使鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)更加致密。