1. 激光強化噴射電鍍技術的應用


  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，在不銹(xiu)鋼基體上直接局部電沉積金獲得成功。、


  圖(tu)(tu)4-16為(wei)激(ji)光(guang)強化(hua)噴射電鍍系統(tong)示意圖(tu)(tu)


圖 16.jpg


 該系統利用氣體壓(ya)力輸送液(ye)體，使鍍液(ye)流速穩定。與(yu)鍍液(ye)接觸材料均(jun)為聚乙(yi)烯、四(si)氟乙(yi)烯和玻璃，避免了(le)鍍液(ye)被污(wu)染(ran)。



2. 實(shi)驗(yan)條件


 鍍液組成(cheng)：


 化(hua)金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷(lin)酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添(tian)加劑  微(wei)量


 激光功率：0.8W;


 激光波長：514.5nm;


 陽極(ji)：?0.5mm鍍(du)鉑(bo)黑的鉑(bo)絲繞制而成，其表(biao)觀(guan)面積約(yue)1.5c㎡;


 陰(yin)極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹鋼圓盤，該極板表面(mian)粗糙度(du)小(xiao)于0.006μm;


 陰極移動速率(lv)：80μm/s;


 噴嘴直徑：0.5mm;


 施加的陰極電(dian)流(liu)(liu)在(zai)5~12mA范圍內(nei)，采(cai)用恒電(dian)流(liu)(liu)方式。



3. 實驗(yan)結果


 a. 鍍層厚度分布


  其中(zhong)心部(bu)分鍍層(ceng)較(jiao)厚，邊緣(yuan)較(jiao)薄(bo)。因為極板中(zhong)心吸(xi)收了激光能(neng)量，使(shi)照射區溫(wen)度升高，對(dui)流增強，擴散層(ceng)變薄(bo)，使(shi)電沉積速率提高，電流密度增加，對(dui)邊緣(yuan)影響不大(da)。


 b. 噴嘴至陰極間距離的選擇性影響


  在激光功(gong)率(lv)0.8W,電流(liu)密度0.64A/cm2的條件下(xia)，在流(liu)速為2.76m/s時，陰(yin)(yin)極(ji)愈靠近噴口，鍍金(jin)線(xian)的選擇(ze)性愈好(hao)，而在流(liu)速為6.4m/s時，噴嘴(zui)至(zhi)陰(yin)(yin)極(ji)距離L=4.5mm處，選擇(ze)性最好(hao)。


 c. 噴嘴至陰極距離L對電沉(chen)積速率的影響


  在激(ji)光(guang)功率(lv)0.8W,電流5mA,噴嘴出口流速u=2.76m/s時，噴嘴至陰極距離L=4.5mm處的電沉(chen)積速率(lv)最(zui)(zui)大(da)。這可能是由于噴射(she)的“縮脈”現(xian)象，使噴射(she)束橫截面最(zui)(zui)小，實(shi)際(ji)電流密(mi)度增(zeng)大(da)，導致電沉(chen)積速率(lv)增(zeng)大(da)之故。


 d. 流體(ti)流速對電(dian)沉積(ji)速率的(de)影響


  在激光照(zhao)射下(xia)，反應區溫度(du)上升，使(shi)電(dian)荷傳遞速(su)率(lv)(lv)加快，流(liu)(liu)體流(liu)(liu)速(su)加大(da)，使(shi)反應區溫度(du)下(xia)降，導致電(dian)荷傳遞速(su)率(lv)(lv)下(xia)降，流(liu)(liu)體流(liu)(liu)速(su)的(de)增加使(shi)電(dian)沉積速(su)率(lv)(lv)出(chu)現最大(da)值。


 e. 激(ji)光對電流效率(lv)的影(ying)響


  在(zai)(zai)流(liu)體(ti)流(liu)速u=4.89m/s,激光(guang)照射功率為0.8W的(de)(de)條(tiao)件下(xia)，在(zai)(zai)相同的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)密度條(tiao)件下(xia)，有激光(guang)照射時(shi)，電(dian)(dian)流(liu)效率要(yao)比單一噴射鍍高20%左右(you)。這主要(yao)是因(yin)為電(dian)(dian)極表面(mian)吸收(shou)了激光(guang)的(de)(de)能量，使(shi)反應區域的(de)(de)溫度有所升高，微區的(de)(de)鍍液(ye)熱對(dui)流(liu)增(zeng)強，使(shi)擴散層變薄(bo)，使(shi)電(dian)(dian)流(liu)效率增(zeng)加。


f. 激(ji)光輻(fu)射對(dui)電鍍質量的(de)影響


  一(yi)般情況下直接在不加特殊處理的(de)(de)(de)(de)不銹鋼基(ji)體上是無法獲(huo)得(de)結(jie)合良好(hao)的(de)(de)(de)(de)鍍(du)(du)層的(de)(de)(de)(de)。而在激光(guang)(guang)噴(pen)射電(dian)鍍(du)(du)的(de)(de)(de)(de)情況下，用(yong)膠帶實驗、刀割法均(jun)表(biao)明鍍(du)(du)層與基(ji)體結(jie)合良好(hao)。用(yong)質譜儀對鍍(du)(du)金線進行元素深度分(fen)布分(fen)析(xi)，結(jie)果表(biao)明，在基(ji)體與鍍(du)(du)層之間有約0.2μm的(de)(de)(de)(de)“互融”層，使鍍(du)(du)層與基(ji)體的(de)(de)(de)(de)結(jie)合力增強，可能是激光(guang)(guang)照射相互擴(kuo)散所(suo)致(zhi)(zhi)。用(yong)掃描電(dian)鏡來觀(guan)察鍍(du)(du)層表(biao)面的(de)(de)(de)(de)沉(chen)積形態，激光(guang)(guang)照射使電(dian)沉(chen)積金屬的(de)(de)(de)(de)晶粒聚集(ji)直徑變小，使鍍(du)(du)層更(geng)加致(zhi)(zhi)密。