臺灣博碩士論文加值系統

本研究針對自行車最重要的零件：傳動部份（齒輪盤與鏈條）、避震前叉與煞車系統（煞車盤）所使用之2024鋁合金進行研究，由於一般形狀比較規則（如塊狀、片狀工件）2024 鋁合金經直流電源微弧氧化處理後，表面的硬度和耐磨性雖已得到顯著的提高，但在具有複雜形狀的齒輪盤與鏈條和具有內表面的圓筒工件(自行車避震前叉)均勻性與覆蓋性等性能仍無法滿足業界之要求，因此，本研究針對於複雜形狀鋁合金管材內外徑微弧氧化膜之均勻性改善。
根據本研究結果顯示，使輔助陰極可改善在不同電源條件下，製備微弧氧化膜之均勻性，其中雙極脈衝電源所製備的微弧氧化膜的膜厚均勻性改善效果最佳，可在使用輔助陰極550V佔空比50%、30分鐘的條件下製備出微弧氧化膜厚可達17.41μm，膜層厚度內外層相差值可降低至0.20%；膜層硬度可達1139HV，膜層硬度內外層相差可降低至1.32%。

This research studied 2024 aluminum alloy used in the most important bicycle parts: transmission part (gear wheel and chain), suspension fork and brake system (brake discs). For the general shape (such as block, sheet like workpieces) of 2024 aluminum alloy, the surface hardness and wear resistance can be significantly improved after micro-arc oxidation treatment under the DC power supply. However, in complex shapes of the chain gear wheel or of the workpiece cylinder having an inner surface (bike suspension fork), uniformity and coverage properties are still unable to meet the industry's requirements. This study aimed at improving the uniformity of micro-arc oxide film surrounding aluminum pipe in complex shapes.
According to the results of this study, the homogeneity of micro-arc oxidation film can be improved by use of auxiliary cathode under different supply conditions. The uniformity of film thickness on the micro-arc oxidation obtains the best result by use of bipolar pulse power. The thickness of the micro-arc oxidation film can reach up to 17.41μm by use of bipolar pulse power under the condition of 50% duty cycle and 30 minutes operation. Furthermore, the difference between the inner and outer layers can be reduced to 0.20%. The hardness of the film can reach up to 1139HV and the difference between inner and outer layers can be reduced to 1.32%.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧及基礎理論 3
2.1 鋁及鋁合金之介紹 3
2.2 陽極氧化處理 4
2.2.1 普通陽極氧化處理 5
2.2.2 硬質陽極氧化處理 5
2.2.3 微弧氧化處理 5
2.3 不同電源影響的探討 6
2.4 其他相關文獻探討 7
第三章 實驗方法與原理 10
3.1 實驗規劃 10
3.2 實驗藥品 11
3.3 實驗儀器設備 11
3.4 實驗操作條件 14
3.5 實驗設備裝置圖 15
3.6 實驗步驟 16
3.6.1 試片規格 16
3.6.2 鋁合金基材前處理 16
3.6.3 微弧氧化處理 17
3.7 微弧氧化鍍層分析儀器 17
3.7.1 微弧氧化膜層厚度測量 17
3.7.2 顯微硬度儀(Microhardness Tester) 18
3.8 均勻性計算 19
第四章 結果與討論 20
4.1 不同電源製備微弧氧化膜之膜層均勻性 20
4.1.1 直流電源製備微弧氧化膜層均勻性之結果 20
4.1.2 交流電流製備微弧氧化膜層均勻性之結果 22
4.1.3 單極脈衝電源製備微弧氧化膜層均勻性之結果 24
4.1.4 雙極脈衝電源製備微弧氧化膜層均勻性之結果 26
4.1.5 綜合分析 27
4.2 不同電源製備微弧氧化膜之硬度 28
4.2.1 直流電源製備微弧氧化膜硬度之結果 28
4.2.2 交流電源製備微弧氧化膜硬度之結果 28
4.2.3 單極脈衝電源製備微弧氧化膜硬度之結果 30
4.2.4 雙極脈衝電源製備微弧氧化膜硬度之結果 32
4.2.5 綜合分析 33
4.3 電源模式總比較 34
第五章 結論 36
參考文獻 39

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