1. 激光強化噴(pen)射電鍍(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為激光強(qiang)化噴射(she)電鍍系(xi)統示意圖


圖 16.jpg


 該系統利(li)用氣體壓力輸送液(ye)(ye)體，使鍍(du)液(ye)(ye)流速(su)穩定。與鍍(du)液(ye)(ye)接(jie)觸(chu)材料(liao)均為聚乙烯、四氟乙烯和玻璃，避(bi)免了鍍(du)液(ye)(ye)被污(wu)染。



2. 實驗條件


 鍍液組(zu)成：


 化金鉀［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


 磷酸鹽  180g/L  、 溫度（20±2)℃  、添加劑  微量(liang)


 激光功率：0.8W;


 激光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑(bo)黑(hei)的鉑(bo)絲(si)繞制而成，其(qi)表觀(guan)面積約(yue)1.5c㎡;


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


 陰極移(yi)動速率(lv)：80μm/s;


 噴嘴直徑：0.5mm;


 施加(jia)的陰極電(dian)流在5~12mA范(fan)圍內，采用恒電(dian)流方式(shi)。



3. 實驗結(jie)果(guo)


 a. 鍍層厚(hou)度分布


  其中心部分鍍(du)層(ceng)較厚，邊(bian)緣(yuan)較薄。因為極板中心吸收了激光能量，使(shi)照射區溫度(du)升高，對(dui)流增(zeng)強，擴散層(ceng)變薄，使(shi)電(dian)沉積速率提高，電(dian)流密(mi)度(du)增(zeng)加，對(dui)邊(bian)緣(yuan)影響不(bu)大。


 b. 噴嘴至陰極間距離(li)的選(xuan)擇性(xing)影響


  在(zai)激光功率0.8W,電流(liu)密度0.64A/cm2的條件下，在(zai)流(liu)速為2.76m/s時，陰極(ji)愈(yu)靠近噴口，鍍金線的選擇(ze)性(xing)(xing)愈(yu)好，而在(zai)流(liu)速為6.4m/s時，噴嘴至陰極(ji)距(ju)離L=4.5mm處，選擇(ze)性(xing)(xing)最好。


 c. 噴嘴至陰極(ji)距離L對(dui)電沉積速率的影(ying)響


  在激光功率0.8W,電(dian)流5mA,噴嘴出(chu)口流速(su)u=2.76m/s時(shi)，噴嘴至陰極距離(li)L=4.5mm處的(de)(de)電(dian)沉積速(su)率最大(da)。這可能是由于噴射(she)的(de)(de)“縮脈(mo)”現象，使噴射(she)束(shu)橫截面(mian)最小(xiao)，實際電(dian)流密度增大(da)，導致電(dian)沉積速(su)率增大(da)之故。


 d. 流體流速對電沉積(ji)速率的(de)影響


  在激光照(zhao)射下，反(fan)應(ying)(ying)區(qu)(qu)溫度(du)上升，使(shi)(shi)電(dian)荷傳遞速(su)率加快，流體流速(su)加大，使(shi)(shi)反(fan)應(ying)(ying)區(qu)(qu)溫度(du)下降，導致(zhi)電(dian)荷傳遞速(su)率下降，流體流速(su)的增加使(shi)(shi)電(dian)沉積(ji)速(su)率出現最大值。


 e. 激光對電流(liu)效率(lv)的影(ying)響


  在流(liu)體流(liu)速u=4.89m/s,激光(guang)照射功率(lv)為(wei)0.8W的(de)條件下(xia)，在相同的(de)電流(liu)密度條件下(xia)，有激光(guang)照射時，電流(liu)效(xiao)率(lv)要(yao)比單一噴射鍍高(gao)20%左(zuo)右(you)。這主要(yao)是(shi)因為(wei)電極表面吸(xi)收了激光(guang)的(de)能量，使(shi)反應區域的(de)溫度有所升高(gao)，微(wei)區的(de)鍍液熱對流(liu)增(zeng)強，使(shi)擴散層變薄，使(shi)電流(liu)效(xiao)率(lv)增(zeng)加。


f. 激光輻射對(dui)電鍍質量的影響


  一般情況下直接在不(bu)加特殊處理(li)的(de)不(bu)銹鋼基(ji)體上是無法(fa)獲得結(jie)(jie)(jie)合良好(hao)的(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)。而在激光(guang)噴(pen)射(she)電(dian)鍍(du)(du)的(de)情況下，用(yong)(yong)膠帶實驗、刀割(ge)法(fa)均(jun)表(biao)明鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與(yu)基(ji)體結(jie)(jie)(jie)合良好(hao)。用(yong)(yong)質譜儀對鍍(du)(du)金(jin)線進(jin)行元素深度分布分析，結(jie)(jie)(jie)果表(biao)明，在基(ji)體與(yu)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)之間(jian)有約0.2μm的(de)“互融”層(ceng)(ceng)，使(shi)(shi)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與(yu)基(ji)體的(de)結(jie)(jie)(jie)合力增強，可能是激光(guang)照射(she)相互擴(kuo)散所致(zhi)。用(yong)(yong)掃描(miao)電(dian)鏡來(lai)觀察鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)表(biao)面的(de)沉積形態，激光(guang)照射(she)使(shi)(shi)電(dian)沉積金(jin)屬的(de)晶粒聚集直徑(jing)變小，使(shi)(shi)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)更(geng)加致(zhi)密。