臺灣博碩士論文加值系統

純鋁材料因其優異的機械性質常應用於各種先進工業中，而純鋁材料拋光大多使用化學拋光及電解拋光，此兩種拋光方法所使用溶液通常具毒性且不可回收，本研究使用一無毒環保之電解液進行電解拋光與電解複合磨粒拋光。純鋁平板電解實驗結果顯示使用磷酸酒精溶液作為電解液可以得到最佳的表面粗糙度。
使用導電高分子作為工具電極，進行三種不同純鋁圓柱面拋光，包括磨粒拋光、電解拋光及電解複合磨粒拋光。磨粒拋光實驗中討論不同加工負荷對表面粗糙度的影響，實驗結果得到以0.3 μm Al_2 O_3磨粒進行拋光在負荷0.1 N下加工6分鐘可以得到最佳表面粗糙度Ra=0.076 μm，Rmax=0.53 μm。電解拋光實驗中比較不同加工電流下表面粗糙度結果，結果顯示加工電流0.15 A時加工6分鐘後可得到較佳之表面粗糙度，Ra=0.086 μm，Rmax=0.61 μm。
電解複合磨粒拋光分別選用磨粒拋光與電解拋光中最佳參數，亦即在0.3 μm Al_2 O_3磨粒與磷酸酒精溶液中使用加工負荷0.1 N與加工電流0.15 A進行實驗，加工6分鐘後可得到最佳表面粗糙度，Ra=0.053 μm，Rmax=0.48 μm，驗證透過磨粒與電解兩者機制同時進行可有效達成純鋁圓柱面之拋光。

Pure aluminum is often applied in various advanced industry due to its excellent mechanical properties. Two polishing methods are usually used, including chemical polishing and electro-polishing, but the solutions used by them are generally toxic and not recyclable. In this study, a non-toxic electrolyte is used to conduct the electrolytic polishing and the composite electrolytic abrasive polishing. In the electrolytic experiments for aluminum plate, the phosphoric acid and ethanol solution is the optimal electrolyte to obtain the best surface roughness.
Three different methods are conducted to polish the cylindrical surface of pure aluminum using a conductive polymer as a cathode, including abrasive polishing, electrolytic polishing, and composite electrolytic abrasive polishing. The effect of load on the surface roughness is investigated in the abrasive polishing experiments. Results show that the optimal surface roughness can achieve Ra=0.076 μm and Rmax=0.53 μm at 0.1 N load with 0.3 μm Al_2 O_3 particles after 6 minutes. In the electrolytic polishing experiments, the optimal surface roughness can achieve Ra=0.086 μm and Rmax=0.61 μm at 0.15 A current after 6 minutes.
In the composite electrolytic abrasive polishing, the optimal parameters obtained by the abrasive polishing and the electrolytic polishing are selected. Hence, the composite electrolytic abrasive polishing is conducted under 0.1 N load and 0.15 A current with 0.3 μm Al_2 O_3 particles mixed in phosphoric acid and ethanol solution. The surface roughness can achieve Ra=0.053 μm and Rmax=0.48 μm after 6 minutes. This study confirms that both polishing mechanism of abrasive and electrolysis are effective to polish the cylindrical surface of pure aluminum.

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 vii
表次 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 4
1.2.1 電化學加工 4
1.2.2電解複合磨粒拋光 6
1.2.3 以導電高分子作為工具電極 8
1.3 研究目的 9
第二章 實驗裝置與實驗方法 10
2.1 純鋁平板電解實驗 10
2.1.1 電解實驗設備 10
2.1.2 工件材料特性與幾何尺寸 11
2.1.3 電解實驗系統 12
2.1.4 粗糙度量測設備 13
2.1.5 實驗步驟 14
2.2 純鋁圓柱面拋光實驗 15
2.2.1 實驗設備 15
2.2.2 實驗系統 16
2.2.3 實驗工件幾何形狀與尺寸 17
2.2.4 量測設備 18
2.2.5 工具電極設計 19
2.2.6 實驗步驟 20
第三章 實驗結果與討論 22
3.1 純鋁平板電解實驗 22
3.1.1 電解液選用 22
3.1.2 電解液攪拌效應 31
3.1.3 時間效應 32
3.1.4 電流電壓特性分析 33
3.2 純鋁圓柱面拋光–磨粒拋光 37
3.2.1 負荷效應 38
3.2.2 時間效應 39
3.2.3 加工機制 39
3.3 純鋁圓柱面拋光–電解拋光 46
3.3.1 電流效應 47
3.3.2 時間效應 48
3.3.3 加工機制 48
3.4 電解複合磨粒拋光 53
第四章 結論與未來方向 57
4.1 結論 57
4.2 未來方向 58
參考文獻 59

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