1. 激光(guang)強化噴射電鍍技術的(de)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，在不銹鋼基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖4-16為(wei)激(ji)光強化噴射電(dian)鍍系統示意圖


圖 16.jpg


 該系統利用氣體壓力輸送液(ye)體，使鍍(du)液(ye)流速穩定。與(yu)鍍(du)液(ye)接(jie)觸材料均為聚乙烯、四氟(fu)乙烯和玻璃，避免了鍍(du)液(ye)被污染。



2. 實驗條(tiao)件


 鍍液組成：


 化金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷(lin)酸(suan)鹽(yan)  180g/L  、 溫(wen)度(du)（20±2)℃  、添加(jia)劑  微(wei)量


 激光功率：0.8W;


 激(ji)光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑黑(hei)的鉑絲繞制而成(cheng)，其表觀面積約1.5c㎡;


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


 陰極移動速率：80μm/s;


 噴嘴(zui)直徑：0.5mm;


 施(shi)加的陰極電流在5~12mA范圍內(nei)，采用恒電流方式。



3. 實(shi)驗結果


 a. 鍍層厚度分布


  其(qi)中心(xin)部分鍍層較(jiao)厚，邊緣較(jiao)薄(bo)。因為極(ji)板中心(xin)吸(xi)收了激光能(neng)量(liang)，使(shi)照射區溫度(du)升高，對流增強(qiang)，擴散層變薄(bo)，使(shi)電沉(chen)積速率提高，電流密度(du)增加，對邊緣影響不大。


 b. 噴(pen)嘴至陰極間距離的選擇(ze)性(xing)影響


  在(zai)激光功率(lv)0.8W,電流密度0.64A/cm2的條件下，在(zai)流速為2.76m/s時(shi)(shi)，陰極愈靠(kao)近噴口(kou)，鍍金(jin)線的選擇性(xing)愈好，而在(zai)流速為6.4m/s時(shi)(shi)，噴嘴至陰極距(ju)離L=4.5mm處，選擇性(xing)最(zui)好。


 c. 噴嘴至陰極距離L對(dui)電(dian)沉積速率的影響


  在(zai)激光(guang)功率0.8W,電(dian)流(liu)5mA,噴(pen)嘴(zui)出口(kou)流(liu)速(su)u=2.76m/s時，噴(pen)嘴(zui)至陰極(ji)距離(li)L=4.5mm處的電(dian)沉積(ji)速(su)率最(zui)大(da)(da)。這可能是由于噴(pen)射(she)的“縮(suo)脈”現象，使(shi)噴(pen)射(she)束橫截面最(zui)小，實(shi)際電(dian)流(liu)密度增大(da)(da)，導致電(dian)沉積(ji)速(su)率增大(da)(da)之故。


 d. 流(liu)體流(liu)速對電沉積(ji)速率(lv)的(de)影響


  在激(ji)光照射下，反應區(qu)溫(wen)度上升，使電(dian)(dian)荷(he)傳(chuan)遞(di)速(su)(su)率(lv)加(jia)快，流(liu)體(ti)流(liu)速(su)(su)加(jia)大，使反應區(qu)溫(wen)度下降(jiang)，導致電(dian)(dian)荷(he)傳(chuan)遞(di)速(su)(su)率(lv)下降(jiang)，流(liu)體(ti)流(liu)速(su)(su)的增加(jia)使電(dian)(dian)沉積速(su)(su)率(lv)出現(xian)最大值。


 e. 激光對電流效率的(de)影響(xiang)


  在流(liu)體流(liu)速u=4.89m/s,激光(guang)照(zhao)射(she)功率(lv)為0.8W的(de)(de)條件下，在相(xiang)同的(de)(de)電流(liu)密度(du)(du)條件下，有激光(guang)照(zhao)射(she)時(shi)，電流(liu)效率(lv)要比(bi)單(dan)一噴(pen)射(she)鍍高(gao)20%左右。這主要是因為電極表面(mian)吸收了(le)激光(guang)的(de)(de)能量，使(shi)反應區(qu)(qu)域的(de)(de)溫度(du)(du)有所升高(gao)，微區(qu)(qu)的(de)(de)鍍液熱對流(liu)增(zeng)強(qiang)，使(shi)擴散層變(bian)薄，使(shi)電流(liu)效率(lv)增(zeng)加。


f. 激(ji)光輻射(she)對電鍍質(zhi)量(liang)的影響


  一般情況下(xia)直接在不(bu)(bu)加(jia)特殊處(chu)理的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼基體(ti)上是(shi)無法(fa)獲得結合(he)(he)良好的(de)(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)的(de)(de)(de)。而在激光噴(pen)射電(dian)鍍(du)(du)的(de)(de)(de)情況下(xia)，用(yong)膠(jiao)帶實驗、刀割法(fa)均表明鍍(du)(du)層(ceng)與基體(ti)結合(he)(he)良好。用(yong)質譜儀對鍍(du)(du)金(jin)線(xian)進行元素深(shen)度(du)分(fen)布分(fen)析，結果(guo)表明，在基體(ti)與鍍(du)(du)層(ceng)之間(jian)有約0.2μm的(de)(de)(de)“互融”層(ceng)，使鍍(du)(du)層(ceng)與基體(ti)的(de)(de)(de)結合(he)(he)力增強，可能是(shi)激光照(zhao)射相(xiang)互擴散所(suo)致。用(yong)掃描電(dian)鏡來觀察鍍(du)(du)層(ceng)表面的(de)(de)(de)沉積形(xing)態，激光照(zhao)射使電(dian)沉積金(jin)屬的(de)(de)(de)晶粒聚(ju)集直徑變(bian)小，使鍍(du)(du)層(ceng)更加(jia)致密。