1. 激(ji)光強化噴射(she)電鍍技術(shu)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(tu)4-16為激光強化噴射(she)電鍍(du)系統示意圖(tu)


圖 16.jpg


 該系統利(li)用氣體(ti)壓(ya)力(li)輸送液(ye)體(ti)，使鍍(du)液(ye)流速穩定。與鍍(du)液(ye)接觸材料(liao)均(jun)為聚乙(yi)烯(xi)、四(si)氟乙(yi)烯(xi)和(he)玻(bo)璃，避免了鍍(du)液(ye)被污染(ran)。



2. 實(shi)驗(yan)條件


 鍍液組(zu)成(cheng)：


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


 磷酸鹽  180g/L  、 溫(wen)度（20±2)℃  、添加(jia)劑  微量


 激光功(gong)率：0.8W;


 激光波長：514.5nm;


 陽極：?0.5mm鍍鉑(bo)(bo)黑的(de)鉑(bo)(bo)絲繞制而成(cheng)，其表觀面積約1.5c㎡;


 陰(yin)極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹鋼圓盤，該(gai)極板表面粗糙度小于0.006μm;


 陰極(ji)移動速率：80μm/s;


 噴嘴(zui)直徑(jing)：0.5mm;


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



3. 實驗結果


 a. 鍍層厚(hou)度分布


  其中心(xin)部分鍍層(ceng)(ceng)較厚，邊緣(yuan)(yuan)較薄。因為極板中心(xin)吸(xi)收了激光能量，使(shi)照射區溫度升高，對流增強，擴散層(ceng)(ceng)變薄，使(shi)電沉積(ji)速率(lv)提高，電流密(mi)度增加，對邊緣(yuan)(yuan)影響不大。


 b. 噴(pen)嘴至陰極間距(ju)離的(de)選擇性影響


  在激光功率0.8W,電流(liu)密(mi)度0.64A/cm2的條件下(xia)，在流(liu)速(su)為2.76m/s時，陰極愈靠近噴口，鍍金線的選擇(ze)性愈好(hao)，而在流(liu)速(su)為6.4m/s時，噴嘴(zui)至陰極距離L=4.5mm處，選擇(ze)性最(zui)好(hao)。


 c. 噴嘴至陰極距離L對電(dian)沉積速率的(de)影(ying)響


  在激光功率(lv)0.8W,電流(liu)5mA,噴嘴(zui)出口流(liu)速(su)u=2.76m/s時，噴嘴(zui)至(zhi)陰極(ji)距(ju)離L=4.5mm處的(de)(de)電沉(chen)積速(su)率(lv)最大。這可能是由于噴射的(de)(de)“縮脈”現象，使(shi)噴射束(shu)橫截面最小，實(shi)際(ji)電流(liu)密度(du)增(zeng)大，導致電沉(chen)積速(su)率(lv)增(zeng)大之故。


 d. 流體流速對電(dian)沉積速率的影響


  在(zai)激光照射(she)下(xia)，反應區(qu)溫度上升(sheng)，使(shi)電荷傳遞速率(lv)加快，流體流速加大，使(shi)反應區(qu)溫度下(xia)降(jiang)，導致電荷傳遞速率(lv)下(xia)降(jiang)，流體流速的(de)增加使(shi)電沉積速率(lv)出現最大值。


 e. 激(ji)光(guang)對電流效率(lv)的影響


  在流(liu)體流(liu)速u=4.89m/s,激(ji)光照射功率(lv)為0.8W的條(tiao)件下，在相同的電(dian)(dian)流(liu)密度條(tiao)件下，有(you)激(ji)光照射時，電(dian)(dian)流(liu)效率(lv)要比單一噴射鍍高20%左右。這主(zhu)要是因為電(dian)(dian)極表(biao)面吸(xi)收了激(ji)光的能量，使反應區域的溫度有(you)所升高，微區的鍍液熱(re)對流(liu)增(zeng)強，使擴散層(ceng)變薄(bo)，使電(dian)(dian)流(liu)效率(lv)增(zeng)加(jia)。


f. 激光輻射對電鍍質量的影(ying)響


  一般(ban)情(qing)況下直(zhi)接在不加特殊(shu)處理的(de)(de)(de)不銹鋼基體上是(shi)(shi)無法(fa)獲得結(jie)合(he)良(liang)(liang)好(hao)的(de)(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)。而(er)在激(ji)光噴射電鍍(du)(du)的(de)(de)(de)情(qing)況下，用(yong)膠帶(dai)實驗、刀割法(fa)均表(biao)明鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與基體結(jie)合(he)良(liang)(liang)好(hao)。用(yong)質譜儀對鍍(du)(du)金線進行元素深度分(fen)(fen)布分(fen)(fen)析，結(jie)果表(biao)明，在基體與鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)之間(jian)有約0.2μm的(de)(de)(de)“互(hu)融(rong)”層(ceng)(ceng)，使鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)與基體的(de)(de)(de)結(jie)合(he)力增強(qiang)，可能是(shi)(shi)激(ji)光照(zhao)射相互(hu)擴(kuo)散所致。用(yong)掃描電鏡來觀察鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)表(biao)面的(de)(de)(de)沉(chen)積形態，激(ji)光照(zhao)射使電沉(chen)積金屬的(de)(de)(de)晶粒聚(ju)集直(zhi)徑變小，使鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)更加致密。