臺灣博碩士論文加值系統

本實驗以無電鍍法沉積技術(Electroless Plating)將三價鉻置換於鋅材上，鋼板基材上先以電鍍鋅層，再於鋅層進行無電鍍方式沉積三價鉻氧化層，本論文共分成三個系統：(I)螯合液的添加，(II)金屬添加劑和(III)非金屬添加劑，探討添加劑於鈍化液對於三價鉻鍍層之抗蝕影響。置換溫度25℃，以5N之氫氧化鈉與17%硝酸調整三價鉻置換液至pH值 2.0，將鍍鋅電極浸漬在硫酸系統三價鉻鈍化液中鈍化時間60秒。使用磁性渦輪式膜厚機分析鍍層的厚度，能量散佈光譜儀(Energy Dispersive Spectrometer, EDS)分析鍍層組成元素，微氏硬度計(Vicker hardness)分析三價鉻氧化膜的硬度，掃描式電子顯微鏡(Scanning Electro Microscopy, SEM)分析鍍層表面形貌，X光繞射(X-ray Diffraction, XRD)分析金屬鋅與氧化鉻鍍層的結晶型態。
實驗結果顯示，在添加金屬系統中以六氟化鈦0.01M時有最佳的膜厚4.25μm，若由SEM顯示，表面有許多緊密細緻的針狀產物析鍍，在非金屬添加系統中則以添加四氟硼酸銨0.04M的鍍層厚度9.13μm，鍍層表面氧化鉻會提高鋅層高硬度至197.67Hv以及較高的耐腐蝕，從極化曲線試驗得知在0.35M硫酸鈷的添加，可獲得最佳的抗腐蝕能力，腐蝕電流716A/cm2，開環路電位-0.7V。

The pure zinc film was prepared by a simple zinc plating solution. In this work，the pure zinc film was conversed trivalent chromium layer to from a passive film. The trivalent chromium coating was measured Tafel plot，XRD、SEM、EDX and thickness for a better anti-corrosion ability.
The composition of trivalent chromium plating solution contains K2Cr2(SO4)6，oxalic acid，NaNO3 and NaCl. The pH values is increased by consuming H+ ions，when the Zn2+ ions and Cr3+ ions are formed as metal hydroxide to lead a rough and bad trivalent chromium layer. For preparting a better trivalent chromium film，some additives，CoSO4，TiF6 and BF4NH4， were added in the trivalent chromium plating solution.
According to the results，the trivalent chromium conversion layer was found the conversion solution with 0.1M TiF6. Then，the TiF6 in the conversion solution improves the thickness of the passive film of 4.25µm. When the BF4NH4 was added in the conversion solution，the thickness of the passive film was raised up to 197.7 Hv. Finally，the Co2+ ions in the conversion solution improve the anti-corrosion ability of trivalent chromium conversion layer.The 0.35M CoSO4 in the conversion solution plates trivalent chromium layer which had the best anti-corrosion ability，corrosion current of 0.72A/cm2 and open circuit potential at -0.7V.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 X
圖目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 電鍍基本原理 2
1.3.1 電化學原理 2
1.3.2 電鍍控制條件以及影響因素 3
1.4 無電鍍原理 3
1.5 腐蝕基本原理 7
1.5.1 腐蝕的電化學反應 7
1.5.2 腐蝕電流和腐蝕電位 9
1.6 鍍鋅簡介 11
1.6.1 酸性鍍鋅 12
1.6.2 鹼性非氰化物鍍鋅 13
1.6.3 氰化物鍍鋅 14
1.7 鈍化的定義 15
1.7.1 三價鉻水藍鈍化膜機制 16
1.7.2 三價鉻五彩鈍化膜機制 19
1.7.3 鈍化膜的顏色及特性 20
第二章 實驗方法、藥品、實驗儀器 21
2.1 藥品 21
2.2 實驗儀器 22
2.3 電極製備 23
2.4 氧化鉻鍍液的製備 23
2.5 電化學分析 23
2.5.1 動態極化曲線 24
2.6 材料分析 27
第三章 螯合添加物對三價鉻抗蝕提升之研究 28
3.1 螯合添加氫氧化鈉 28
3.1.1膜厚測試 29
3.1.2 EDS元素分析 31
3.1.3 硬度測試 32
3.1.4 表面結構形貌 33
3.1.5 X光繞射鑑定結晶型態 35
3.1.6 極化曲線 38
3.2 添加酒石酸進行螯合 40
3.2.1 膜厚測試 40
3.2.2 EDS元素分析 41
3.2.3 硬度測試 42
3.2.4表面結構形貌 43
3.2.5 X 光繞射鑑定定結晶型態 46
3.2.6 極化曲線 48
3.3 添加氫氧化鈉與酒石酸螯合 49
3.3.1 表面結構形貌 49
3.3.2 極化曲線 50
3.3.3 結論 52
第四章 金屬添加劑對三價鉻鍍層之影響 53
4.1 硫酸鈷的最佳添加量 53
4.1.1 膜厚分析 53
4.1.2 EDS元素分析 55
4.1.3 硬度量測 56
4.1.4 表面結構形貌 57
4.1.5 X光繞射鑑定結晶型態 60
4.1.6 極化曲線 62
4.2 硫酸鎳的最佳添加量 64
4.2.1 膜厚 64
4.2.2 EDS元素分析 66
4.2.3 硬度量測 67
4.2.4 表面結構型貌 68
4.2.5 X光繞射鑑定結晶型態 71
4.2.6 極化曲線 73
4.3 硫酸鈷與硫酸鎳的最佳添加量 75
4.3.1 表面結構形貌 75
4.3.2 極化曲線 78
4.4 六氟化鈦的最佳添加量 80
4.4.1 膜厚檢測 80
4.4.2 EDS元素分析 82
4.4.3 硬度量測 83
4.4.4 表面結構形貌 84
4.4.5 X光射線鑑定結晶形態 87
4.4.6 極化曲線 89
4.4.7 結論 91
第五章 氟化物添加劑對三價鉻鍍層之影響 92
5.1 添加氟化鈉之研究 92
5.1.1 膜厚檢測 92
5.1.2 EDS元素分析 94
5.1.3 硬度量測 95
5.1.4 表面結構形貌 96
5.1.5 X光繞射鑑定結晶型態 99
5.1.6 極化曲線 101
5.2 添加四氟硼酸銨之研究 103
5.2.1 膜厚檢測 103
5.2.2 EDS元素分析 105
5.2.3 硬度量測 106
5.2.4 表面結構形貌 107
5.2.5 X光繞射鑑定結晶型態 110
5.2.6 極化曲線 112
5.3 添加四氟硼酸鈉之研究 114
5.3.1 膜厚檢測 114
5.3.2 EDS元素分析 116
5.3.3 硬度量測 117
5.3.4 表面結構形貌 118
5.3.5 X光繞射鑑定結晶型態 121
5.3.6 極化曲線 123
5.3.7 結論 125
第六章 總結與展望 126
6.1 總結 126
6.2 展望 127
參考文獻 128

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