臺灣博碩士論文加值系統

現階段國內業界在進行各項模具或零組件材料的表面拋光上，大多以人工拋光為主，事實上不論人工拋光、機械式拋光所面對的問題，皆會因使用的工具與工件接觸之拋光壓力、而致使被加工材料有不均勻的殘留應力發生，尤其轉角尖銳處更為嚴重，將減損工件表面的精光度與使用壽命。此外經由放電加工工件表面也會因放電過程中因參碳與淬火，而造成表面留下硬脆的硬化層，形成後續拋光的不便與困難。再者人工拋光往往受制於操作者技術與經驗，在今日社會技術人力的養成上更是越來越困難。又機械式拋光則經常受制於工件的幾何形狀與機械特性能力，實際使用上都有相當的限制與不便。
為了使模具曲面拋光的加工時間縮短，並能夠確保其加工精度，本研究改良原有的拋光技術，以電化學機械拋光技術來進行曲面拋光，取代以往的手工研磨。
在本研究中建構了相關實驗器材及設備，依據田口式實驗設計{L9(34)}，進行一系列電化學基礎研究及拋光實驗。利用變異數分析及S/N比得到電化學機械拋光各因子間的貢獻度，求出最佳的實驗參數，並了解電化學機械拋光機制。
本研究並針對曲率半徑較大的網罩成形衝模以及外圓管壁兩種應用載具設計電化學機械拋光專用磨頭，進行一系列電化學機械拋光實驗，建立曲面電化學機械拋光製程。從基礎研究及應用實例中驗證電化學機械拋光比傳統機械拋光更有效率，工件表面品質更加提升。

The imminent problems of current polishing methods of manual and mechanical assisted operations is the inconsistency of contact pressure which results in micro-cracks, residual stress and geometrical error. Also the workpiece surface after EDM process may become hard and brittle. It is difficult to perform past-processing operations such machining, drilling and polishing. These defects on the workpiece surface may also reduce the life cycle and reliability of a workpiece.
The manual polishing operation depends on technique and experience. The mechanical assisted operation is difficult to automate for complex geometry. In order to improve the productivity and quality of polishing operation, it is proposed in this research, to study the feasibility of Electro- Chemical Mechanical polishing process (ECMP) as an alternative polishing technology.
An experimental system and its apparatus were established to conduct a series of fundamental ECMP process mechanism and polishing experiments by the experimental design of Taguchi methods. The contributions of the process parameters were established with the variation analysis and signal to noise ratio. The optimal process parameters were obtained and verification runs were conducted.
Two application on the mask punch die and rolling rod were established with the design of special ECMP polishing heads. A series of empirical experiments were conducted for the ECMP polishing operation and the traditional manual operation. The results show that the ECMP process is more efficiency and the surface quality is better.

第一章 緒 論1
1.1 研究背景及目的1
1.2 文獻回顧3
1.3 研究工作目標及內容6
1.4 論文大綱8
第二章 電化學加工理論9
2.1電化學加工(ECM)簡介9
2.1.1 電化學加工原理9
2.1.2電化學加工特點介紹11
2.2電化學機械拋光(ECMP)簡介11
2.2.1電化學機械拋光原理11
2.2.2電化學機械拋光設備13
2.2.3電化學機械拋光的特點介紹14
2.3電化學加工/電化學機械拋光基本工藝規律研究14
2.4電化學加工/電化學機械拋光電解液簡介17
2.5電極電位20
2.5.1電極電位的?生21
2.5.2電化學機械拋光的電極反應23
2.6電極的極化24
2.6.1電極的極化及超電壓24
2.6.2極化現象?生的原因25
2.7陽極的鈍化25
2.7.1陽極鈍化的原因26
2.7.2陽極鈍化的特點26
2.7.3鈍化金屬的活化27
2.7.4影響鈍化的主要原因29
第三章 電化學機械拋光設備及研究方法31
3.1緒論31
3.2實驗設備31
3.2.1電力系統32
3.2.2 工作平台36
3.2.3過濾系統36
3.2.4 檢測部份40
3.3 磨頭的設計開發43
3.3.1 磨頭設計概念44
3.3.2曲面電化學機械拋光磨頭設計結構圖44
3.3.3外圓管壁電化學拋光磨頭結構圖46
3.3.4電化學靜態實驗的試驗裝置47
3.4 研磨實驗流程48
3.4.1 實驗試件規格48
3.4.2靜態實驗49
3.4.3動態實驗50
3.5 田口實驗設計法51
3.5.1參數設定52
第四章 鈍化膜生成實驗結果與討論54
4.1 鈍化膜基礎研究實驗54
4.2 鈍化膜生成之觀察54
4.2.1 實驗參數55
4.2.2 靜態實驗流程規劃55
4.2.3 靜態實驗結果與討論55
4.3 鈍化膜硬度量測56
4.3.1 實驗參數57
4.3.2實驗結果與討論57
4.4 膜厚實驗70
4.4.1 實驗參數70
4.4.2 實驗流程70
4.4.3 實驗結果與討論71
4.5電解液鈍化性探討……………………………………………...75
第五章 電化學機械拋光實驗78
5.1前言78
5.2 電化學機械拋光實驗步驟78
5.2.1 電化學機械拋光實驗參數79
5.2.2 電化學機械拋光實驗結果80
5.2.3 電化學機械拋光實驗結果數據分析82
5.3 最佳參數組合驗證實驗97
5.3.1驗證實驗之實驗參數97
5.3.2驗證實驗之實驗結果98
5.4實驗結果數據重現性實驗100
5.4.1實驗結果數據重現性結果討論102
5.5電化學機械拋光與傳統機械拋光對比實驗105
5.5.1實驗參數105
5.5.2電化學機械拋光與傳統機械拋光對比實驗結果106
5.5.3 對比實驗結果討論109
第六章 電化學機械拋光之應用111
6.1前言111
6.2網罩成形衝頭曲面電化學機械拋光111
6.2.1網罩成形衝頭電化學機械曲面拋光實驗參數111
6.2.2網罩成形衝頭電化學機械拋光之實驗結果112
6.2.3網罩成形衝頭表面拋光後精度量測結果113
6.2.4網罩成形衝頭表面拋光結果討論114
6.3外圓管壁電化學機械拋光115
6.3.1 外圓管壁電化學機械拋光實驗步驟115
6.3.2 外圓管壁電化學機械拋光實驗參數117
6.3.3 外圓管壁電化學機械拋光實驗結果118
6.3.4 外圓管壁電化學機械拋光實驗結果數據分析119
6.4 最佳參數組合實驗驗證124
6.4.1驗證實驗之實驗參數124
6.4.2驗證實驗之實驗結果125
6.4.3驗證實驗結果討論125
6.5實驗結果數據重現性實驗127
6.5.1實驗數據重現性結果討論128
6.6電化學機械拋光與傳統機械拋光對比實驗130
6.6.1電化學機械拋光與傳統機械拋光對比實驗結果131
6.6.2 對比實驗結果討論131
6.7外圓管壁電化學機械拋光結論134
第七章 結論與建議135
7.1 前言135
7.2具體完成之研究內容135
7.3鈍化膜生成電化學反應結論135
7.4電化學機械拋光結論136
7.5未來展望與建議136
參考文獻139
自 傳142

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