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研究生:陳慶鴻
研究生(外文):Ching-Hung Chen
論文名稱:無電鍍鎳退火處理及類鑽薄膜對磨耗腐蝕之影響
論文名稱(外文):Effect of electroless NiP annealed treatment and diamond-like carbon on wear-corrosion
指導教授:李正國李正國引用關係譚安宏
指導教授(外文):Cheng-Kuo LeeAn-Hung Tan
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:磁碟片
外文關鍵詞:Media
相關次數:
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本研究主要探討以無電鍍鎳退火處理及類鑽薄膜熱燈絲化學氣相沈積法在鋁鎂合金基板上對磨耗腐蝕之影響。為防止硬式磁碟機內部的鋁合金基板磁碟片(記憶磁訊號重要元件),因為記錄密度增加及磁頭飛行間距縮短而被磁頭刮傷,所以將對析鍍在鋁基板上的無電鍍鎳層施以不同溫度的退火處理(230℃~280℃、15分鐘)條件,另外並於鎳鍍膜表面再濺鍍類鑽薄膜,來分析無電鍍鎳鍍膜與類鑽薄膜的組織結構、導電度及機械性質的關係,進而探討其在3.5%NaCl溶液下之磨耗腐蝕特性。
因為退火處理溫度的提高(230℃~280℃),使無電鍍鎳鍍膜內部結晶及組織改變,由X-ray繞射分析鍍膜內含有NiP及Ni3P兩種結構,隨著退火溫度提高,其所析出Ni3P結構漸增。導電度的測試結果亦發現,隨著退火溫度提高,其導電度漸增。因為較多的Ni3P結構,所以無電鍍鎳鍍膜之硬度也相對提升,證明此Ni3P結構的析出為硬化機構,並且能提升導電度。在磨耗與腐蝕試驗中,將試片浸置於3.5%NaCl腐蝕溶液下,進行磨耗腐蝕性測量。結果發現,無電鍍鎳鍍膜在280℃退火處理下,其腐蝕電流為(icorr=3.68µA/cm2)、摩擦係數為0.87,與230℃及260℃退火條件比較,其耐磨耗腐蝕性最差。為了進一步驗證隨著退火處理溫度增加會導致抗腐蝕性下降,所以將退火溫度提高至400℃,獲得其腐蝕電流密度為(icorr=5.86µA/cm2),證明有此趨勢存在。為加強無電鍍鎳鍍膜之磨耗腐蝕性,所以於無電鍍鎳退火鍍膜表面濺鍍類鑽薄膜,藉此提升表面之硬度及耐腐蝕磨耗性。結果發現,3nm厚度之類鑽薄膜沉積在無電鍍鎳鍍膜(280℃退火處理)上,其腐蝕電流密度為(icorr=2.87µA/cm2)、摩擦係數為0.78,與無類鑽薄膜沉積的無電鍍鎳鍍膜280℃退火條件比較,其耐磨耗腐蝕性明顯獲得改善,在其他不同無電鍍鎳鍍膜退火條件亦有相同趨勢之結果。

關鍵詞:無電鍍鎳;退火處理;類鑽薄膜;腐蝕磨耗;磁碟片
This research is to evaluate the effect of both electroless NiP after annealed process and DLC thin film on the wear corrosion properties of aluminum magnesium media plank, giving the anneal process with different temperature (230℃~280℃, 15min). The aluminum media plank floppy disk (important component memorizing the magnetism signal) is the in bar of hard disk inner part, as the recording density increases and the head flies is to be shorten, then the head will be scored. Therefore, electroless plating the NiP film on the aluminum plate surface again splash, or depositing the type DLC thin film, analysising the structure of the NiP film and DLC thin film, and their electric conducitivity, mechanical property, and the correlation to wear-corrosion characteristic in 3.5% NaCl solution.
The results indicate that the NiP film detected by the X-ray to show the film containing the NiP and Ni3P phases, with anneal temperature increasing, the Ni3P phase gradually increases. The test result of electric conductivity found that the electric conductivity also gradually increases with increasing annealed temperature. Because the more Ni3P phases, so the of hardness of the NiP film also increases. In wear corrosion test, the result showed that the the NiPe film after annealing process in the 280℃, its corrosion current is (icorr=3.68μA/cm2), and the friction coefficient is 0.87, As comparing with 230℃ and 260℃, it bears to the worst wear-corrosion resistance. For the sake of the further identification, the annealing temperature was raised to 400℃, acquiring the corrosion current of (icorr=5.86 μA/cm2), evidencing the trend. The other result finds that the DLC thin film of 3nm thickness comparing with the NiP film (280℃ annealed process), its corrosion current is (icorr=2.87μA/cm2), and the friction coefficient is 0.78, with obviously improvement of wear corrosion properties, the NiP film with other annealing conditions also has the result of the same trend.

Keywords: Electroless NiP, Annealing treatment, Diamond-like carbon, Wear- corrosion, Media.
中文摘要………………………………………………………………………………… i
英文摘要………………………………………………………………………………… iii
誌謝……………………………………………………………………………………… v
目錄……………………………………………………………………………………… vi
表目錄…………………………………………………………………………………… viii
圖目錄…………………………………………………………………………………… ix
符號說明………………………………………………………………………………… xii
第一章 前言…………………………………………………………………………… 1
第二章 文獻回顧 ……………………………………………………………………… 5
2.1鋁合金……………………………………………………………………… 5
2.1.1鋁合金的特性………………………………………………………… 8
2.2無電鍍法…………………………………………………………………… 9
2.2.1無電鍍特性…………………………………………………………… 9
2.2.2無電鍍鎳成分與反應機構…………………………………………… 10
2.2.3無電鍍鎳影響因素…………………………………………………… 12
2.3鑽石材料…………………………………………………………………… 14
2.4化學氣相沉積鑽石膜的生成……………………………………………… 17
2.4.1熱燈絲CVD法……………………………………………………… 17
2.4.2鑽石薄膜成核與成長………………………………………………… 18
2.5腐蝕的定義………………………………………………………………… 18
2.5.1電化學腐蝕原理……………………………………………………… 18
2.5.2腐蝕的種類…………………………………………………………… 19
2.6磨潤及磨耗定義…………………………………………………………… 20
2.6.1影響耐磨耗性因素…………………………………………………… 21
2.6.2磨耗類型……………………………………………………………… 21
2.6.3磨耗機構……………………………………………………………… 24
2.7磨耗腐蝕…………………………………………………………………… 25
2.8電化學量測………………………………………………………………… 26
2.8.1極化原理……………………………………………………………… 26
2.8.2混合電位原理………………………………………………………… 28
第三章 研究方法……………………………………………………………………… 30
3.1實驗流程及分析儀器……………………………………………………… 30
3.1.1試片處理步驟………………………………………………………… 33
3.1.2有機溶劑與鍍液配置………………………………………………… 35
3.2實驗步驟…………………………………………………………………… 36
3.3薄膜表面微結構觀察……………………………………………………… 38
3.4奈米硬度試驗……………………………………………………………… 39
3.5磨耗腐蝕試驗……………………………………………………………… 41
3.6電化學腐蝕分析…………………………………………………………… 42
3.7鍍膜厚度量測……………………………………………………………… 44
第四章 結果與討論…………………………………………………………………… 45
4.1無電鍍鎳退火鍍膜及類鑽薄膜分析……………………………………… 45
4.1.1 無電鍍鎳退火鍍膜截面微觀組織結構……………………………… 45
4.1.2無電鍍鎳退火鍍膜及類鑽薄膜複合層截面微觀組織結構………… 48
4.1.3 鍍膜表面導電度(%IACS)及X-ray分析…………………………… 51
4.2無電鍍鎳退火鍍膜及類鑽薄膜機械性質分析…………………………… 55
4.2.1 無電鍍鎳退火鍍膜之微硬度及奈米硬度分析……………………… 55
4.2.2無電鍍鎳退火鍍膜及類鑽薄膜複合層之微硬度及奈米硬度分析… 59
4.3腐蝕分析………………………………………………………………… 61
4.4磨耗腐蝕分析……………………………………………………………… 64
4.4.1 無電鍍鎳退火鍍膜之磨耗腐蝕分析………………………………… 64
4.4.2無電鍍鎳退火鍍膜及類鑽薄膜複合層之磨耗腐蝕分析…………… 69
4.4.3無電鍍鎳退火鍍膜之磨耗刮痕分析………………………………… 74
4.4.4無電鍍鎳退火鍍膜及類鑽薄膜複合層之磨耗刮痕分析…………… 76
第五章 結論…………………………………………………………………………… 79
參考文獻………………………………………………………………………………… 80
簡歷……………………………………………………………………………………… 84
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