臺灣博碩士論文加值系統

本研究中採用ASSAB Stavax ESR (AISI 420)，以陰極電弧沈積法(CAE)披覆AlTiSiN薄膜和利用深冷、超深冷溫度與業界相同參數的高低溫回火處理來做比較。製備後的試片分別作以下的分析：(1)以輝光放電分析儀(GDS)、掃描式電子顯微鏡(SEM)及能量散射光譜儀(EDS)分析碳化物和薄膜厚度及成份；(2)以磨耗試驗機分析深冷處理、熱處理及薄膜的耐磨耗特性及摩擦係數；(3)以水接觸角試驗來分析親、疏水性；(4)以及耐腐蝕試驗來分析抗腐蝕特性。
實驗結果顯示，深冷溫度影響著碳化物的量和形狀，而高溫回火下碳化物明顯減少。經GDS和SEM分析得知薄膜厚度為2μm，經EDS分析後得知碳化物周圍區域碳和鉻含量較低。磨耗分析得知，表現最好的為AlTiSiN鍍膜試片依序為超深冷處理、深冷處理試片最後為傳統熱處理試片。由水接觸角試驗分析得知，鍍膜的水接觸角表現最好，依序為超深冷處理、深冷處理試片最後為傳統熱處理試片，可看出深冷處理增加不銹鋼的拋光性，使試片具有較好的脫模性。最後，藉由鍍層耐腐蝕試驗可以得知，鍍膜後耐腐蝕表現普通，而超深冷處理和深冷處理過後可提升耐腐蝕性，傳統熱處理試片則表現最差。

TiAlSiN is deposited on the ASSAB Stavax ESR (AISI 420) using Cathodic Arc Evaporation (CAE) process in current study. Deep cryogenic treatment (DCT) and cold temperature (CT) treatments are performed prior to conventional tempering treatments for comparison. The effects of different treatments are investigated by chemical analyses, wear test, hydrophilic property test, and corrosion polarization tests.
The thickness of TiAlSiN is 2 μm. Results show that the deep cryogenic treatment affects the amount and shape of carbide. The tempering treatments then have effects of decreasing carbides amount. Wear analysis showed that the specimens using deep cryogenic treatment bear the best property, cryogenic treated sample is the next, and traditional treated sample has the worst tribological properties. The same order also applies for water contact angle test showing that deep cryogenic treated specimen has the best hydrophobic property. Deep cryogenic treatment can increase the surface polishing and thus eases the mold release. Finally, corrosion resistance test shows that TiAlSiN coating actually lowers the corrosion resistance of the base steel. However, deep cryogenic treatment can also improve corrosion resistance properties significantly.

目 錄
摘要 i
ABSTRACT ii
目 錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 STAVAX ESR 模具鋼 3
2.2 熱處理 3
2.2.1 退火處理 3
2.2.2 淬火 4
2.2.3 深冷處理(DCT) 5
2.2.4 回火 8
2.2.5 低溫回火和高溫回火 9
2.3 電渣重熔(ESR) 10
2.4 TiAlSiN薄膜特性 10
2.5 物理氣相沉積(Physical vapor deposition, PVD) 11
2.6 陰極電弧沉積法 13
2.7 使用儀器分析之原理 14
2.7.1 電化學試驗 14
2.7.2 光繞射儀(X-ray diffractometer) 15
2.7.3 掃描式電子顯微鏡(SEM) 18
2.7.4 輝光放電表面/縱深成份分佈分析儀(GDS) 20
2.8 磨耗分析 23
2.9 腐蝕分析 24
第三章 實驗過程與方法 27
3.1 熱處理設備與參數 28
3.2深冷處理設備與參數 29
3.3 陰極電弧沉積設備與參數 31
3.4 試片準備與前處理 32
3.4.1 試片材料 32
3.4.2 試片實驗規格與前處理 32
3.5 熱處理結構與成分分析 35
3.5.1 掃描式電子顯微鏡 35
3.5.2 光學顯微鏡 36
3.6 鍍層微結構與成份分析 37
3.6.1 能量散佈光譜儀 37
3.6.2 輝光放電表面/縱深成份分佈分析儀 37
3.6.3 光繞射儀分析 38
3.7 鍍層附著性分析 39
3.8 磨耗試驗 40
3.9 硬度試驗 41
3.10 水接觸角試驗 43
3.11 耐腐蝕試驗 44
第四章 結果與討論 45
4.1 顯微組織觀察 45
4.2 SEM表面形貌觀察 48
4.3 結構與成分分析 49
4.3.1 熱處理與鍍膜結構XRD 繞射分析 49
4.3.2 熱處理EDS成分分析 50
4.3.3 鍍層GDS縱深分析與斷面形貌觀察 52
4.4 機械性質分析 53
4.4.1 硬度分析 53
4.4.2 鍍膜附著性分析 54
4.5 磨耗試驗 54
4.5.1 磨耗率分析 57
4.6 水接觸角試驗 64
4.7 耐腐蝕試驗 68
第五章 結論 71
附件A 2010模具技術與論文發表會 76
附件B XRD繞射分析圖 87

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