臺灣博碩士論文加值系統

目前於鎂合金表面被覆耐蝕金屬層大多採用化學鍍的方法。而化學鍍其缺點為製程複雜，且大多皆需添加氫氟酸，另外其前處理溶液也大多含有氫氟酸、鉻酸或氰化物等毒性物質，對人體及環境造成危害。鎂合金電鍍最大之困難點在於鎂合金其抗蝕性差，不論在酸性或鹼性鍍液中皆會造成鎂合金表面腐蝕，所以現有市售之鍍液皆無法直接應用在鎂合金電鍍製程上。
本論文針對軋壓鎂合金AZ61做電鍍之研究，以無害之鹼性硫酸銅為鍍液，找出最佳之前處理及電鍍條件，再分別進行預鍍銅、增厚銅及防蝕鎳共三層之電鍍處理，而得到一具防蝕之電鍍層。
經由活化前處理之電位及時間之關係圖發現，活化過程中鎂合金表面會有三階段不同之變化，利用SEM觀察發現，AZ61活化表面之預鍍銅及氧化層影響了後續之電鍍鍍層品質，尤其預鍍銅之密緻度影響了後續之電鍍鍍層品質。因此本論文以活化前處理及第一層預鍍銅為研究重點，研發一無害及簡單之電鍍製程，並找出最佳之處理參數後進行防蝕鎳之電鍍，獲得一適用於鎂合金表面之抗蝕且耐磨之電鍍層。

目錄
指導教授推薦書
口試委員會審定書
授權書 iii
誌謝 iv
中文摘要 v
英文摘要 vi
目錄 vii
第一章 研究背景 1
1.1鎂合金 1
1.1.1鎂合金來源與分類 1
1.1.2鎂合金之特性與缺點 5
1.1.3鎂合金使用情形 9
1.1.4鎂合金相關研究 10
1.2電鍍原理 11
1.3陽極極化測試 14
第二章 研究目的 16
第三章 研究方法 18
3.1試片製備 18
3.2操作參數 22
3.3動電位陽極極化測試 23
3.4電鍍表面評估觀察 25
3.4.1光學顯微觀察 25
3.4.2掃描式電子顯微鏡 26
第四章 結果與討論 27
4.1活化前處理 27
4.2電鍍 34
4.2.1預鍍銅鍍層表面形貌 34
4.2.2溫度對鍍層之影響 41
4.2.3增厚銅鍍層表面形貌 47
4.2.4鎳鍍層表面形貌 50
4.3鍍層檢測 54
4.3.1 電化學測試 54
4.3.2百格附著力測試 58
4.3.3熱衝擊測試 65
第五章 結論 67
參考文獻 69

圖錄
圖3.1 鎂合金電鍍防蝕鍍層流程圖 20
圖3.2 工作電極組裝示意圖 21
圖3.3 電化學三極法電池組裝示意圖 24
圖4.1 AZ61鎂合金之活化前處理電位/時間響應圖及經各區處理後之表面形貌 30
圖4.2 鎂合金經活化第一區之表面形貌與EDS成分分析 31
圖4.3 鎂合金經活化第二區之表面形貌與EDS成分分析 32
圖4.4 鎂合金經活化第三區之表面形貌與EDS成分分析 33
圖4.5 前處理為機械研磨之電鍍銅表面形貌(SEM) 37
圖4.6 鎂合金經活化第一區及預鍍銅之表面形貌觀察(SEM) 38
圖4.7 鎂合金經活化第一區及預鍍銅之斷面觀察(SEM) 38
圖4.8 鎂合金經活化第二區及預鍍銅之表面形貌觀察(SEM) 39
圖4.9 鎂合金經活化第二區及預鍍銅之斷面觀察(SEM) 39
圖4.10 鎂合金經活化第三區及預鍍銅之表面形貌觀察(SEM) 40
圖4.11不同溫度鍍第一層銅之電位vs.時間響應圖 43
圖4.12 於30℃預鍍銅鍍層具剝落之表面形貌(SEM) 43
圖4.13 於40℃預鍍銅鍍層具剝落及結瘤之表面形貌(SEM) 44
圖4.14 於50℃預鍍銅均勻鍍層並具結瘤之表面形貌(SEM) 44
圖4.15 於60℃預鍍銅均勻鍍層之表面形貌(SEM) 45
圖4.16 於70℃預鍍銅均勻鍍層並具結瘤之表面形貌(SEM) 45
圖4.17 不同溫度於預鍍銅鍍液中之陰極極化曲線圖 46
圖4.18 預鍍銅經酸性硫酸銅鍍液浸漬後失敗之表面形貌與EDS
成分分析 48
圖4.19 失敗之增厚銅鍍層表面形貌觀察 (鎂合金經活化第二區及
50 mA/cm2預鍍銅) 49
圖4.20 成功之增厚銅鍍層表面形貌觀察 (鎂合金經活化第二區及
40 mA/cm2預鍍銅) 49
圖4.21 鬆散之預鍍銅鍍層導致防蝕鎳鍍層產生蝕孔及氣泡之表面形貌(SEM) 52
圖4.22 起泡之鎳鍍層斷面形貌(OM) 52
圖4.23 基材具均勻及密緻之鎳鍍層表面形貌(SEM) 53
圖4.24 鎂合金經預鍍銅、增厚銅及防蝕鎳電鍍之斷面圖 56
圖4.25 經不同鍍層處理之鎂合金試樣於3.5 wt% NaCl之動電位極化曲線(Cu1:預鍍銅；Cu2:增厚銅；Ni:防蝕鎳) 56
圖4.26 AZ61經預鍍銅及增厚銅電鍍後，表面防蝕鎳厚度分別為5
及10 μm於3.5 wt% NaCl之開放電位測試 57
圖4.27 附著力評估標準法 61
圖4.28 經預鍍銅處理百格測試後之鍍層表面 62
圖4.29 經預鍍銅處理後浸漬於酸性硫酸銅溶液後之鍍層表面(a)密緻預鍍銅鍍層 (b)鬆散之預鍍銅鍍層 62
圖4.30 經增厚銅處理後之鍍層表面(a)成功之增厚銅鍍層 (b)失敗之增厚銅鍍層 63
圖4.31 經增厚銅處理百格測試後之鍍層表面(a)附著力較佳之增厚銅鍍層 (b)附著力較差之增厚銅鍍層 63
圖4.32 經防蝕鎳處理百格測試後之鍍層表面(a)附著力較佳之防蝕鎳鍍層 (b)附著力較差之防蝕鎳鍍層 64
圖4.33 經防蝕鎳處理後通過十次熱衝擊測試之表面 66
圖4.34 經防蝕鎳處理熱衝擊測試後產生起泡之表面 66

表錄
表1.1 鎂合金代表符號 3
表1.2 鎂合金常見之添加元素 4
表1.3 輕金屬與工程塑膠之機械性質與物理性質對照表 7
表3.1 AZ61鎂合金之合金元素成分 18

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