臺灣博碩士論文加值系統

鎂是所有工業合金中化學活潑性最高的金屬，即使在室溫下也會發生氧化，但鎂的氧化膜疏鬆多孔，且耐蝕性差。而耐蝕性差成爲抑制其發揮結構性能優勢的一個主要因素。因此，進行適當的表面處理，增強其耐蝕性有著重要的意義。
因此本研究嘗試使用微弧氧化技術在鎂合金上製備微弧氧化膜層，改善鎂合金的耐蝕性，實驗以不同電源模式(直流電源、單極脈衝、雙極脈衝)和不同電壓上升模式(直接上升、階段上升)所製備的膜層進行耐蝕性及析氫速率分析。
研究結果顯示：不同電源模式下所製備膜層之耐蝕性，以雙極脈衝電源所製備膜層之耐蝕性最好。不同電壓上升模式下(模式F)，階段上升所製備膜層之耐蝕性優於直接上升所製備膜層。在正電壓400V負電壓40V(模式F-40)下所製備膜層可減緩腐蝕現象，其腐蝕電流密度降低為3.334×10-7A/cm2，較基材(腐蝕電流密度為1.179×10-3A/cm2)降低了三個數量級，析氫速率為9.51×10-3mL/24hr．cm2，較基材減緩300多倍。

In all metal materials, magnesium is the most chemically active. Oxidation can occur at room temperature. But magnesium oxide film is porous and corrosion resistance is poor. Poor corrosion resistance limits the development of magnesium alloy.; therefore, the magnesium alloy surface treated to enhance corrosion resistance is significant. This study attempts to use micro arc oxidation method to fabricate the micro-arc oxidation coating to improve the corrosion resistance of magnesium alloy. This study was proceeded by changing the different power modes (DC, UPL, BPL) and voltage rise mode (Direct, Stage). And then the corrosion resistance and hydrogen evolution rate were analyzed.
The results showed that the bipolar pulse mode can obtain the best corrosion resistance result. The corrosion resistance of the coating formed by mode F has is better than that of mode E. At the mode F, the positive voltage and negative voltage are 400V and 40V respectively, can obtain the corrosion current density, 3.334×10-7A/cm2, that is superior to the substrate up to three orders or more. Furthermore, the hydrogen evolution rate is 9.51×10-3mL/24hr．cm2, which is decreased to 300 times than that of the substrate.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 3
第二章 文獻回顧與基礎理論 4
2.1 鎂及鎂合金之介紹 4
2.1.1 鎂合金的特性 4
2.1.2 鎂合金的表示方式 5
2.1.3 各種元素對鎂合金的影響 6
2.2 生物植入材料的介紹與基本要求 7
2.3 可降解生醫金屬材料 8
2.3.1 可降解純鐵及其合金 8
2.3.2 可降解鋅基合金 9
2.3.3 可降解鎂及其合金 9
2.4 鎂合金的耐蝕技術 10
2.4.1 化成處理 10
2.4.2 雷射處理[30-33] 10
2.4.3 緩蝕劑處理[34-36] 11
2.4.4 物理氣相沉積處理 12
2.4.5 陽極氧化處理 12
2.4.6 微弧氧化處理 13
2.5 腐蝕原理 17
2.6 降解速率的測定和方法 18
2.7 重要參考文獻回顧 19
第三章 實驗方法與原理 20
3.1 研究架構 20
3.2 實驗藥品與儀器 21
3.2.1 實驗基材 21
3.2.2 實驗藥品 21
3.3 實驗步驟 21
3.3.1 試片前處理 22
3.3.2 微弧氧化實驗 23
3.3.3 實驗參數與電解液組成 23
3.4 氧化膜分析及檢測 25
3.4.1 表面形貌分析 25
3.4.2 成分分析 26
3.4.3 鍍層晶相分析 27
3.4.4 膜層厚度測量 28
3.4.5 膜層親水性測試 29
3.4.6 表面粗糙度檢測 30
3.4.7 耐蝕性測試 31
3.4.8 析氫實驗 32
第四章 結果與討論 33
4.1 直流電源實驗結果 33
4.1.1 膜層表面形貌與橫截面 33
4.1.2 膜層橫截面成份分析與晶相分析 35
4.1.3 膜層之耐蝕性 39
4.1.4 膜層表面粗糙度與接觸角 40
4.2 單極脈衝電源實驗結果 41
4.2.1 膜層表面形貌與橫截面 41
4.2.2 膜層橫截面成份分析與晶相分析 46
4.2.3 膜層之耐蝕性 52
4.2.4 膜層表面粗糙度與接觸角 55
4.3 雙極脈衝電源實驗結果 58
4.3.1 膜層表面形貌與橫截面 58
4.3.2 膜層橫截面成份分析與晶相分析 64
4.3.3 膜層之耐腐蝕 69
4.3.4 膜層表面粗糙度與接觸角 74
4.4 綜合分析比較結果 79
4.4.1 膜層表面形貌 79
4.4.2 膜層之橫截面氟含量比較 81
4.4.3 膜層之耐蝕性 84
4.4.4 膜層表面粗糙度與接觸角 86
4.4.5 腐蝕電流密度換算析出氫氣體積 88
第五章 結論與未來建議 90
5.1 結論 90
5.2 未來建議 91
參考文獻 92

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