1. 激光強化(hua)噴(pen)射(she)電鍍(du)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，在不銹鋼基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖4-16為激光(guang)強化噴射電鍍系統示意(yi)圖


圖 16.jpg


 該系統(tong)利用氣體壓力輸(shu)送液(ye)體，使鍍(du)液(ye)流(liu)速(su)穩定(ding)。與(yu)鍍(du)液(ye)接(jie)觸材料(liao)均為聚乙(yi)(yi)烯(xi)、四氟乙(yi)(yi)烯(xi)和(he)玻璃，避免(mian)了鍍(du)液(ye)被污(wu)染。



2. 實驗條(tiao)件


 鍍液組成(cheng)：


 化金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添(tian)加(jia)劑(ji)  微量(liang)


 激光功率：0.8W;


 激(ji)光波(bo)長：514.5nm;


 陽極(ji)：?0.5mm鍍鉑黑(hei)的鉑絲繞制而(er)成，其表觀面(mian)積約1.5c㎡;


 陰極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹(xiu)鋼圓盤，該極板(ban)表面粗(cu)糙度小于0.006μm;


 陰極移動速率：80μm/s;


 噴嘴直徑：0.5mm;


 施(shi)加的陰極(ji)電流在5~12mA范圍內，采用(yong)恒電流方式。



3. 實驗結果


 a. 鍍層厚(hou)度分(fen)布(bu)


  其中心部分鍍層(ceng)較厚(hou)，邊緣較薄。因為極板中心吸收(shou)了激光(guang)能(neng)量，使照射區溫度升高(gao)，對流增(zeng)強，擴散層(ceng)變薄，使電沉(chen)積速率(lv)提(ti)高(gao)，電流密度增(zeng)加，對邊緣影(ying)響不大。


 b. 噴嘴(zui)至陰極間距離的選擇性影(ying)響(xiang)


  在激(ji)光功(gong)率(lv)0.8W,電流(liu)密度0.64A/cm2的(de)條件下，在流(liu)速(su)(su)為2.76m/s時，陰極愈(yu)靠(kao)近噴(pen)口，鍍金線的(de)選擇性愈(yu)好，而(er)在流(liu)速(su)(su)為6.4m/s時，噴(pen)嘴至陰極距離L=4.5mm處(chu)，選擇性最好。


 c. 噴(pen)嘴至陰極距離L對電沉積(ji)速率的影響


  在激(ji)光功率(lv)0.8W,電流5mA,噴(pen)(pen)嘴(zui)出口流速u=2.76m/s時(shi)，噴(pen)(pen)嘴(zui)至陰極(ji)距(ju)離L=4.5mm處的電沉(chen)積(ji)速率(lv)最大(da)。這可能是由于噴(pen)(pen)射的“縮脈(mo)”現象，使噴(pen)(pen)射束橫(heng)截面最小(xiao)，實際(ji)電流密度增大(da)，導(dao)致電沉(chen)積(ji)速率(lv)增大(da)之故。


 d. 流(liu)體(ti)流(liu)速(su)對(dui)電(dian)沉積速(su)率的影響


  在激光(guang)照射下，反應區溫(wen)度(du)上升，使電荷傳遞速(su)率(lv)加快，流體流速(su)加大，使反應區溫(wen)度(du)下降，導致電荷傳遞速(su)率(lv)下降，流體流速(su)的增加使電沉積速(su)率(lv)出現最大值。


 e. 激光對(dui)電(dian)流(liu)效率的影響


  在(zai)流(liu)體流(liu)速u=4.89m/s,激光照(zhao)射(she)功率為(wei)0.8W的條件下(xia)，在(zai)相同的電(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)條件下(xia)，有激光照(zhao)射(she)時，電(dian)(dian)(dian)流(liu)效率要(yao)比單一噴射(she)鍍(du)高20%左右。這主要(yao)是(shi)因為(wei)電(dian)(dian)(dian)極表面吸(xi)收了激光的能量，使(shi)反應區(qu)域的溫度(du)有所升高，微區(qu)的鍍(du)液熱對流(liu)增強(qiang)，使(shi)擴散(san)層變(bian)薄，使(shi)電(dian)(dian)(dian)流(liu)效率增加(jia)。


f. 激光輻射對(dui)電(dian)鍍質量的影響


  一般情(qing)況下直(zhi)接在(zai)不(bu)加特(te)殊(shu)處理的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼基體(ti)上是無法獲得(de)結(jie)合良好(hao)的(de)(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)。而在(zai)激(ji)光噴射(she)(she)電鍍(du)(du)的(de)(de)(de)情(qing)況下，用膠帶(dai)實(shi)驗、刀(dao)割法均(jun)表(biao)(biao)(biao)明(ming)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與基體(ti)結(jie)合良好(hao)。用質譜(pu)儀對鍍(du)(du)金線進行元素(su)深度分布分析(xi)，結(jie)果表(biao)(biao)(biao)明(ming)，在(zai)基體(ti)與鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間有約0.2μm的(de)(de)(de)“互(hu)融”層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與基體(ti)的(de)(de)(de)結(jie)合力增強，可能是激(ji)光照(zhao)(zhao)射(she)(she)相互(hu)擴散(san)所致。用掃描電鏡來觀察鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)沉(chen)積形態，激(ji)光照(zhao)(zhao)射(she)(she)使電沉(chen)積金屬的(de)(de)(de)晶(jing)粒聚集(ji)直(zhi)徑變小，使鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)更加致密。