1. 激(ji)光強化(hua)噴射電(dian)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(xiu)鋼(gang)基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖4-16為激光強化噴射電鍍系統(tong)示(shi)意(yi)圖


圖 16.jpg


 該系統利用(yong)氣體(ti)(ti)壓力輸(shu)送(song)液(ye)體(ti)(ti)，使鍍液(ye)流速穩(wen)定。與鍍液(ye)接觸材料(liao)均為聚乙烯、四氟乙烯和玻璃，避免了鍍液(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(jia)劑  微量


 激(ji)光功率：0.8W;


 激(ji)光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑(bo)黑的鉑(bo)絲繞制而成，其表觀面(mian)積約1.5c㎡;


 陰極(ji)：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹鋼圓(yuan)盤，該極(ji)板表面粗(cu)糙度小于0.006μm;


 陰極移(yi)動速(su)率：80μm/s;


 噴嘴(zui)直徑：0.5mm;


 施加的陰極電(dian)流在5~12mA范圍內(nei)，采用恒電(dian)流方式。



3. 實驗結(jie)果


 a. 鍍層厚(hou)度(du)分布


  其中心(xin)部分鍍層較(jiao)厚，邊(bian)緣較(jiao)薄。因為極板中心(xin)吸收了激光(guang)能量，使(shi)照射區溫度升高(gao)，對(dui)流(liu)增強，擴散(san)層變薄，使(shi)電沉積速率提高(gao)，電流(liu)密度增加，對(dui)邊(bian)緣影響不大。


 b. 噴嘴至陰極間距離(li)的(de)選擇性影響


  在激(ji)光功率(lv)0.8W,電流密(mi)度(du)0.64A/cm2的條件下(xia)，在流速(su)為(wei)2.76m/s時，陰極(ji)愈靠近噴口，鍍金線的選擇性愈好(hao)，而在流速(su)為(wei)6.4m/s時，噴嘴至陰極(ji)距離(li)L=4.5mm處，選擇性最好(hao)。


 c. 噴嘴至陰極距離(li)L對電沉積速率(lv)的(de)影響


  在激光(guang)功率0.8W,電流(liu)5mA,噴(pen)嘴出口流(liu)速(su)u=2.76m/s時，噴(pen)嘴至陰極(ji)距離L=4.5mm處的(de)電沉積(ji)速(su)率最大。這可能是由(you)于噴(pen)射(she)的(de)“縮脈”現象(xiang)，使噴(pen)射(she)束橫截面(mian)最小，實(shi)際電流(liu)密度增大，導致電沉積(ji)速(su)率增大之故(gu)。


 d. 流(liu)體流(liu)速對電沉積(ji)速率的影(ying)響


  在激光照射下(xia)，反應(ying)區(qu)溫(wen)度上升，使電荷傳遞(di)速(su)率加(jia)(jia)快(kuai)，流(liu)體流(liu)速(su)加(jia)(jia)大，使反應(ying)區(qu)溫(wen)度下(xia)降(jiang)，導致(zhi)電荷傳遞(di)速(su)率下(xia)降(jiang)，流(liu)體流(liu)速(su)的增加(jia)(jia)使電沉積速(su)率出現最大值(zhi)。


 e. 激光對電流效率的影響(xiang)


  在流(liu)體流(liu)速u=4.89m/s,激(ji)光照射功率為(wei)0.8W的(de)條(tiao)件(jian)下，在相(xiang)同的(de)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)條(tiao)件(jian)下，有激(ji)光照射時(shi)，電(dian)流(liu)效率要比單一噴射鍍高20%左右。這主(zhu)要是因為(wei)電(dian)極表面吸收了激(ji)光的(de)能量，使反應區域的(de)溫度(du)有所升高，微區的(de)鍍液熱對流(liu)增強，使擴散層變薄，使電(dian)流(liu)效率增加(jia)。


f. 激光輻(fu)射對(dui)電鍍質量的影響


  一般情況下(xia)直接在不(bu)(bu)加(jia)特殊(shu)處理的不(bu)(bu)銹鋼基(ji)(ji)體(ti)上是無法獲得結合良好的鍍層(ceng)(ceng)的。而在激光(guang)(guang)噴射(she)電(dian)鍍的情況下(xia)，用膠帶實驗、刀割法均表(biao)明(ming)(ming)鍍層(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)體(ti)結合良好。用質(zhi)譜儀對鍍金(jin)線進行元素深度分布分析，結果表(biao)明(ming)(ming)，在基(ji)(ji)體(ti)與鍍層(ceng)(ceng)之間(jian)有約0.2μm的“互融”層(ceng)(ceng)，使鍍層(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)體(ti)的結合力增(zeng)強，可能是激光(guang)(guang)照射(she)相互擴散所致。用掃描電(dian)鏡(jing)來觀察(cha)鍍層(ceng)(ceng)表(biao)面的沉積形態，激光(guang)(guang)照射(she)使電(dian)沉積金(jin)屬(shu)的晶(jing)粒聚集(ji)直徑變(bian)小，使鍍層(ceng)(ceng)更(geng)加(jia)致密。