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研究生:簡文政
研究生(外文):Wen -Cheng Chien
論文名稱:脈衝電流對鎳鈷合金電鑄製程研究
論文名稱(外文):The Effects of Pulse Current on Nickel Cobalt Alloy Electroforming
指導教授:李碩仁李碩仁引用關係
指導教授(外文):Shuo-Jen Lee
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:脈衝電流合金電鑄鎳鈷合金
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本實驗以原有之胺基磺鎳電鑄基礎發展至鎳鈷合金電鑄,電流控制由基本直流電衍生至脈衝電流控制,藉由控制脈衝電流參數來探討脈衝參數對鑄層機械性質與化學性質影響,包含:表面粗糙度、腐蝕速率、硬度、應力及鈷含量等。實驗操作變因為電流密度、頻率與 任務週期等;所獲得的品質與直流電鑄不同。使用檢測設備為表面粗糙度計、OM顯微鏡、共焦顯微鏡、恆電位儀、維克氏硬度計、張角應力計(model 683 deposit stress analyzer)與EPMA成分分析儀等,以了解鑄層各項特性趨勢。
實驗中直流電鑄部分鈷離子隨電流密度增加鈷離子逐漸增加,低電流密度鈷離子濃度約有30%,高電流密度為16%左右,使用脈衝電鑄可使整各鍍層鈷離子均勻化,不管高電流密度或低電流密度鈷離子為30%左右。使用表面粗糙度計量測發現直流電鑄隨電流密度增加而漸增,最佳Ra值為0.05 μm左右,使用脈衝控制表面粗糙度也隋著電流密度增加而增加,最佳Ra值可達到0.03 μm。使用共焦顯微鏡顯微鏡觀察也是相同結果。另外使用維克氏硬度計量測鑄層硬度,發現硬度則與電流密度成反比現象,直流電鑄的最大硬度值可達480 (Hv100),使用脈衝電鑄硬度值最大可達到520 (Hv100)。發現直流電鑄應力隨電流密度加大而呈漸增趨勢,鍍層內應力可控制在5 kg/mm2以下,使用脈衝電鑄鍍層應力最佳可控制在3 kg/mm2左右,在脈衝電鑄中發現任務週期小有較低應力。直流電鑄腐蝕電流約為2.2E-5 (A/cm2)左右,使用脈衝明顯改善,腐蝕電流約為9.5E-6 (A/cm2)左右。
目錄
授權書 ii
摘要 iv
誌謝 v
符號說明 vii
目錄 viii
圖目錄 xii
表目錄 xv
第一章 序論 1
1.1研究背景及目的 1
1.2研究目標 2
1.2.1脈衝電流參數對鎳鈷合金電鑄研究 2
1.2.2高強度微結構運用 2
1.3文獻回顧 3
1.4論文架構 5
第二章研究理論簡介 8
2.1電鍍基本原理 8
2.2精密電鑄技術 9
2.2.1基本原理 9
2.2.2電鑄金屬及特性 9
2.3 LIGA-like技術與電鑄的應用 10
2.3.1 LIGA技術 11
2.3.2 LIGA-like技術 12
2.3.3精密電鑄的應用 12
2.3.4精密電鑄的特性 12
2.4電流密度與鍍層厚度理論 13
2.5脈衝電流理論 13
2.6合金電鑄之理論 15
2.7鍍層分析 16
2.7.1 表面粗糙度量測 17
2.7.2 微小維克氏硬度量測 17
2.7.3 內應力檢測 17
2.7.4 SEM掃描式電子顯微鏡 18
2.7.5 X射線能譜分析儀(EDS) 19
2.7.6 EPMA電子微探儀 19
2.7.7抗蝕性評估-腐蝕測試 21
2.8變異數分析簡介 21
2.9迴歸分析簡介 23
第三章 研究方法與實驗設備 26
3.1 研究流程與實驗規劃 26
3.2 實驗設備 28
3.2.1電源供應器 28
3.2.2電鑄夾治具和電鑄槽 28
3.2.3溫控系統 29
3.2.4過濾系統 29
3.2.5脈衝產生器 30
3.2.6檢測系統 31
第四章 測試與數據分析 38
4.1成分分析探討 40
4.1.1直流電流的電鑄層成分分析 40
4.1.2脈衝電流的電鑄層成分分析 41
4.1.3成份分析統計分析 42
4.2鎳鈷合金電鑄表面粗糙度與形貌觀察 43
4.2.1直流電流電鑄的表面粗糙度測試分析 43
4.2.2脈衝電流電鑄的表面粗糙度測試分析 46
4.2.3表面粗糙度統計分析 49
4.3腐蝕測試 52
4.3.1直流電流電鑄的腐蝕測試分析 53
4.3.2脈衝電流電鑄的腐蝕測試分析 54
4.3.3腐蝕速率統計分析 55
4.4微結構硬度分析 59
4.4.1直流電流電鑄的硬度分析 59
4.4.2脈衝電流電鑄的硬度分析 60
4.4.3硬度統計分析 61
4.5鑄層內應力測試 65
4.5.1直流電鑄的內應力分析 66
4.5.2脈衝電鑄的內應力分析 67
4.5.3小結 68
4.6結果與討論 68
第五章 鎳鈷合金電鑄模具運用 71
5.1前言 71
5.2模仁製程技術 72
5.2.1光罩製作 73
5.2.2基材前處理 73
5.2.3光阻塗佈 73
5.2.4軟烤 74
5.2.5曝光 75
5.2.6曝光後烤 75
5.2.7顯影 76
5.2.8模仁製作 76
5.3引伸模具設計與模座設計製造簡介 78
5.3.1模具間隙與材料特性 78
5.3.2 引伸力與壓料力之計算 80
5.3.3簡易模座設計 80
5.4 沖壓測試結果 81
5.4.1 不鏽鋼板(SUS304)沖壓結果 81
5.4.2 黃銅板(C2680)沖壓結果 81
第六章 結論與未來展望 83
6.1結論 83
6.2 未來展望 84
參考文獻 86
參考文獻
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