1. 激光強化噴射電(dian)鍍技術的應(ying)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(ji)光強化(hua)噴射電(dian)鍍(du)系統示意圖


圖 16.jpg


 該系統(tong)利用(yong)氣體壓力輸送液(ye)體，使鍍液(ye)流速(su)穩定。與鍍液(ye)接(jie)觸材料均為聚乙烯、四氟乙烯和(he)玻璃，避(bi)免了鍍液(ye)被污染。



2. 實驗(yan)條件


 鍍液組成：


 化金(jin)鉀(jia)［KAu(CN)2]   7g/L   、 pH    6.4


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


 激光(guang)功率：0.8W;


 激光(guang)波長：514.5nm;


 陽極(ji)：?0.5mm鍍鉑黑(hei)的(de)鉑絲繞制而成，其表觀面(mian)積約1.5c㎡;


 陰(yin)極：Φ25mm 1C-18Ni9Ti不銹(xiu)鋼圓盤(pan)，該極板(ban)表面粗糙度小于0.006μm;


 陰極移(yi)動(dong)速率：80μm/s;


 噴嘴直徑：0.5mm;


 施加的陰(yin)極電流(liu)在(zai)5~12mA范圍內，采(cai)用恒電流(liu)方式(shi)。



3. 實驗結果


 a. 鍍層(ceng)厚度分布(bu)


  其(qi)中心部分鍍(du)層(ceng)較厚，邊緣較薄(bo)(bo)。因為極板(ban)中心吸(xi)收了激光能量，使照射區溫度(du)升高(gao)，對流增(zeng)強，擴散層(ceng)變薄(bo)(bo)，使電(dian)沉積速(su)率提高(gao)，電(dian)流密度(du)增(zeng)加(jia)，對邊緣影響不大。


 b. 噴嘴至陰(yin)極間(jian)距離的(de)選(xuan)擇(ze)性影響


  在激(ji)光功率0.8W,電流密(mi)度0.64A/cm2的條(tiao)件下，在流速(su)為2.76m/s時，陰極(ji)愈(yu)靠近噴口，鍍金線的選擇性(xing)愈(yu)好(hao)，而在流速(su)為6.4m/s時，噴嘴至陰極(ji)距離L=4.5mm處，選擇性(xing)最好(hao)。


 c. 噴嘴至陰極(ji)距離L對電(dian)沉積(ji)速(su)率的影(ying)響


  在激光功率(lv)0.8W,電(dian)流5mA,噴(pen)嘴出(chu)口流速u=2.76m/s時，噴(pen)嘴至(zhi)陰(yin)極距離L=4.5mm處(chu)的(de)電(dian)沉積速率(lv)最(zui)大(da)。這可能是由于(yu)噴(pen)射的(de)“縮脈”現象，使(shi)噴(pen)射束(shu)橫截面最(zui)小，實際電(dian)流密度增(zeng)大(da)，導致電(dian)沉積速率(lv)增(zeng)大(da)之故。


 d. 流體(ti)流速對電沉(chen)積速率的影響


  在激光照射下(xia)，反應區(qu)溫度上升，使(shi)電荷(he)(he)傳遞速(su)率(lv)加(jia)(jia)快，流體(ti)流速(su)加(jia)(jia)大(da)，使(shi)反應區(qu)溫度下(xia)降，導致電荷(he)(he)傳遞速(su)率(lv)下(xia)降，流體(ti)流速(su)的增加(jia)(jia)使(shi)電沉積速(su)率(lv)出現最大(da)值。


 e. 激光對電流效率的影(ying)響


  在流(liu)(liu)體流(liu)(liu)速u=4.89m/s,激光照(zhao)射功率(lv)為(wei)(wei)0.8W的(de)(de)條件下，在相(xiang)同的(de)(de)電流(liu)(liu)密度(du)條件下，有激光照(zhao)射時，電流(liu)(liu)效率(lv)要比單一噴射鍍高20%左右。這主要是(shi)因為(wei)(wei)電極表面吸(xi)收了(le)激光的(de)(de)能(neng)量，使反應區(qu)域的(de)(de)溫度(du)有所升高，微區(qu)的(de)(de)鍍液熱對流(liu)(liu)增(zeng)強，使擴散層變(bian)薄(bo)，使電流(liu)(liu)效率(lv)增(zeng)加。


f. 激(ji)光輻(fu)射對電鍍質量的(de)影(ying)響


  一般情況(kuang)下直(zhi)接在不(bu)加特殊處理(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼基(ji)體上是無(wu)法獲得結(jie)(jie)合(he)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)鍍層(ceng)的(de)(de)(de)(de)。而(er)在激(ji)光(guang)噴射(she)電鍍的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，用膠帶實(shi)驗、刀割法均表明鍍層(ceng)與基(ji)體結(jie)(jie)合(he)良(liang)好。用質譜儀(yi)對鍍金(jin)線進行元素深度分布分析(xi)，結(jie)(jie)果(guo)表明，在基(ji)體與鍍層(ceng)之間(jian)有(you)約0.2μm的(de)(de)(de)(de)“互(hu)(hu)融(rong)”層(ceng)，使鍍層(ceng)與基(ji)體的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)合(he)力增強，可能(neng)是激(ji)光(guang)照射(she)相互(hu)(hu)擴散所(suo)致。用掃描電鏡來觀察鍍層(ceng)表面的(de)(de)(de)(de)沉積(ji)形態，激(ji)光(guang)照射(she)使電沉積(ji)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)晶粒(li)聚(ju)集(ji)直(zhi)徑變(bian)小，使鍍層(ceng)更加致密。