1. 激光強(qiang)化噴射電鍍(du)技(ji)術(shu)的應(ying)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(bu)銹(xiu)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(du)系統(tong)示(shi)意圖


圖 16.jpg


 該系統利用氣體(ti)壓力輸送液體(ti)，使鍍(du)液流速穩(wen)定。與鍍(du)液接觸材料均為聚乙烯、四氟乙烯和玻璃，避免了鍍(du)液被污染。



2. 實(shi)驗(yan)條件


 鍍液(ye)組成：


 化金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添加劑  微量


 激光功率：0.8W;


 激光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑黑的鉑絲繞(rao)制而成，其表(biao)觀面(mian)積(ji)約1.5c㎡;


 陰極(ji)：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹鋼圓盤，該極(ji)板表面粗糙度(du)小(xiao)于0.006μm;


 陰極移動速(su)率(lv)：80μm/s;


 噴嘴直徑：0.5mm;


 施加的陰極電流在5~12mA范圍(wei)內(nei)，采(cai)用恒(heng)電流方(fang)式。



3. 實驗結果


 a. 鍍層厚度分布


  其中(zhong)心(xin)部分鍍層較厚，邊緣(yuan)較薄。因為極(ji)板中(zhong)心(xin)吸收(shou)了激光能量，使(shi)(shi)照射區溫度(du)升(sheng)高，對流(liu)增強，擴散層變薄，使(shi)(shi)電(dian)沉積速率(lv)提高，電(dian)流(liu)密度(du)增加，對邊緣(yuan)影響不大。


 b. 噴嘴至陰極間距離(li)的選擇性影響


  在(zai)激光功率0.8W,電流(liu)密度0.64A/cm2的(de)條件下(xia)，在(zai)流(liu)速(su)為(wei)2.76m/s時，陰極(ji)愈靠近噴(pen)口，鍍金線的(de)選擇性愈好，而在(zai)流(liu)速(su)為(wei)6.4m/s時，噴(pen)嘴至陰極(ji)距離L=4.5mm處，選擇性最好。


 c. 噴嘴至陰極距(ju)離(li)L對電沉(chen)積速(su)率的影響


  在激光功(gong)率(lv)0.8W,電(dian)流5mA,噴(pen)嘴出(chu)口流速(su)(su)u=2.76m/s時，噴(pen)嘴至陰極距離L=4.5mm處的電(dian)沉積(ji)速(su)(su)率(lv)最大。這(zhe)可能是(shi)由于噴(pen)射的“縮脈”現(xian)象，使噴(pen)射束橫截面(mian)最小，實際(ji)電(dian)流密度增大，導致電(dian)沉積(ji)速(su)(su)率(lv)增大之故。


 d. 流體流速對(dui)電沉積(ji)速率(lv)的(de)影響


  在激光照射下，反應區溫(wen)度(du)上升，使電荷傳遞(di)(di)速率(lv)加快(kuai)，流(liu)體(ti)流(liu)速加大，使反應區溫(wen)度(du)下降，導致電荷傳遞(di)(di)速率(lv)下降，流(liu)體(ti)流(liu)速的(de)增(zeng)加使電沉積速率(lv)出(chu)現最(zui)大值。


 e. 激光對電流效率的影(ying)響


  在(zai)流(liu)(liu)體流(liu)(liu)速u=4.89m/s,激光照射(she)功率為(wei)0.8W的條(tiao)件下(xia)，在(zai)相(xiang)同的電(dian)(dian)流(liu)(liu)密度條(tiao)件下(xia)，有(you)激光照射(she)時(shi)，電(dian)(dian)流(liu)(liu)效(xiao)率要比單一噴射(she)鍍(du)高20%左右。這主要是因為(wei)電(dian)(dian)極表面吸收了(le)激光的能(neng)量，使(shi)反應區域的溫度有(you)所升高，微區的鍍(du)液熱對流(liu)(liu)增強(qiang)，使(shi)擴散(san)層變薄，使(shi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)效(xiao)率增加。


f. 激光輻射對電鍍質量的影響


  一般情況(kuang)下直(zhi)接(jie)在不加特(te)殊處理的(de)(de)不銹鋼(gang)基(ji)體(ti)上(shang)是(shi)無法獲得結合(he)良好的(de)(de)鍍(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)。而在激光噴射(she)電鍍(du)的(de)(de)情況(kuang)下，用膠帶實驗、刀割(ge)法均表明鍍(du)層(ceng)(ceng)與(yu)(yu)基(ji)體(ti)結合(he)良好。用質譜儀對鍍(du)金線進行元素深度分(fen)布分(fen)析(xi)，結果表明，在基(ji)體(ti)與(yu)(yu)鍍(du)層(ceng)(ceng)之間有約0.2μm的(de)(de)“互(hu)融”層(ceng)(ceng)，使鍍(du)層(ceng)(ceng)與(yu)(yu)基(ji)體(ti)的(de)(de)結合(he)力(li)增強，可能是(shi)激光照(zhao)射(she)相(xiang)互(hu)擴散所致。用掃描電鏡來觀察鍍(du)層(ceng)(ceng)表面的(de)(de)沉(chen)積形(xing)態，激光照(zhao)射(she)使電沉(chen)積金屬的(de)(de)晶粒聚集直(zhi)徑變小(xiao)，使鍍(du)層(ceng)(ceng)更(geng)加致密。