臺灣博碩士論文加值系統

國內電解拋光的技術雖已漸發展成熟，但其主要著重於規則性金屬元件或是板
材等，如為不規則形狀及複合形狀，國內則很少有這一方面的技術與文獻。本次研
究以不銹鋼鋼索為目標，不銹鋼鋼索為多條單絲絞線編織而成，向來以美觀、耐腐
蝕、高強度為其賣點。但因製造過程中，所使用的潤滑油雖然可以讓編織程序穩定，
但是容易與環境中的腐蝕物質結合而與大氣中的氧氣產生氧化現象。另外，於伸線
加工時因屬於是磨擦切剪(share)變形，所以容易在不銹鋼細線的表面形成加工硬化
層而造成應力集中區，這對於線材的使用壽命或抗蝕、抗污皆有相當的影響。
本研究將利用混合物實驗中求出拋光藥劑的最佳比例後，再利用田口方法
L18(21x37)針對連續式拋光設備的環境參數來尋找最佳組合及其它反應點的探討。最
後建立不銹鋼鋼索連續電解拋光之機構，作為驗證實驗。
關鍵字:電解拋光、混合物實驗、田口式品質工程

Although the domestic electro polishing technology has gradually come to
maturity, the technology is mainly applied to regular-shaped mental component or sheet
products. When it comes to irregular and complex-shaped object, the technology and
literature can hardly be found domestically. The aim of this research is trying to probe
into stainless steel wire rope. A stainless steel wire rope is braided by multiple stainless
steel wires. It is renowned for its appearance, anti-corrosion, and high-tension strength as
its selling points. The lubricating oil used in the production can stabilize the braiding
process. However it is easily to oxidize through combining corroded substance in the
environment with oxygen in the air. On the other hand, the drawing process is one of
shaving deformation process. It is easily to lead to strain hardening on the surface of fine
wires and to forming stress concentration which have great influence on the life time
(fatigue), anti-corrosion and anti-smudging of wires.
The research will search for the optimal proportions of polishing solvent by
mixture experiment and then find the optimal settings of the environmental parameters
for the continuous polishing machine by using Taguchi method. Finally, the research will
establish a roll-to-roll electro polishing machinery for stainless steel wire as a proof of the
experiment.
Key words: Electro polishing, Mixture experiment, Taguchi method

目 錄
摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目次 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章序論 1
1.1 研究背景1
1.2 研究目的與研究內容 3
1.3 研究範圍與限制 4
1.4 研究流程與架構 4
第二章文獻回顧 7
2.1 不銹鋼之特性 7
2.2 電解拋光 9
2.2.1 電解拋光優點 11
2.2.2 電解拋光與機械拋光比較 12
2.2.3 電解拋光流程 14
2.3 混合物實驗介紹 17
2.3.1 混合物實驗的定義 17
2.3.2 混合物實驗設計 19
2.3.3混合物實驗設計方法的種類 24
2.3.3.1 混合物實驗設計方法－元素比例無限制情況 25
2.3.3.2 混合物實驗設計方法－元素比例有下限或上限限制情況 27
2.3.3.3 混合物實驗設計方法－元素比例同時受限於上限與下限 29
2.3.3.4 包含製程變數（Process Variables）的混合物實驗 32
2.3.3.5 混合物與其重量的實驗（Mixture-Amount Experiment）33
2.4 田口式品質工程 34
2.4.1 穩健設計之概念 36
2.4.2 田口式品質工程之概述 37
2.4.2.1 品質損失函數 38
2.4.2.2 參數設計 41
2.4.2.3 訊號雜音比 39
2.4.2.4 直交表的配置 43
第三章研究方法與設備 45
3.1 研究方法 45
3.2 初步實驗規劃 45
3.3 混合物實驗（Mixture Experiment）46
3.3.1 目標函數 46
3.4 田口方法(Taguchi Method) 49
3.4.1 反應環境的不同 49
3.4.2 其它反應參數的探討 49
3.5 實驗設備 52
3.5.1 實驗裝置 52
3.5.1.1 批式電解拋光槽 52
3.5.1.2 連續式電解拋光槽 53
3.5.1.3 連續式電解拋光電源系統 54
3.5.2 拋光物理表徵觀察 56
3.5.2.1 分光儀 57
3.5.2.2 恆電位儀 58
3.5.2.3 粗糙度分析儀 59
3.5.2.4 金相顯微鏡 60
3.5.2.5 數顯顯微微式硬度計 61
3.5.2.6 原子顯微鏡原理(Atomic Force Microscpoic：AFM) 61
第四章結果討論 64
4.1 混合物實驗結果討論 64
4.1.1實驗數據收集 65
4.1.2混合物於平均粗糙度Ra的討論 66
4.1.3粗糙度預測模式評估 69
4.1.4渴望函數的預測 72
4.2 混合物於總消耗電流的討論 73
4.2.1 粗糙度預測模式評估 78
4.2.2 多重目標的決定 78
4.3 田口方法討論 80
4.3.1 田口方法結果討論 80
4.3.2 田口方法最佳組合條件下的研究 83
第五章 結論與建議 88
5.1 結論 88
5.2 建議 89
參考文獻 90

參考文獻
1. Ashassi-Sorkhabi, H.; Hagrah, A.; Parvini-Ahmadi, N.; Manzoori, J.,"Zinc nickel alloy coatings electrodeposited from a chloride bath using direct and pulse current,” Surface and Coatings Technology, Volume 140, Issue 3, June 1, pp.278-285, 2001.
2. Cornell, J. A., “How to Run Mixture Experiments for Product Quality”, ASQC QA279, 1990.
3. Cornell, J. A., “Experiments with Mixture” , 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc,2002.
4. Gerhard Ett; Pessine, Elisabete J.,“Pulse current plating of TiB2 in molten fluoride,” Electrochimica Acta, Volume 44, Issue 17, April 15, pp. 2859-2868,1999.
5. Glen Stuart Peace, “Taguchi Methods：A Hands-On Approach”, Addison-Wesley Publishing Company,Inc., pp. 114-128, 1993.
6. H. Ramasawmy and L. Blunt, “3D Surface Characterization of Electropolished EDMSurface and Quantitative Assessment of Process Variables Using Taguchi Methodology “ , Internationl Journal of Machine Tools and Manufacture,Vol.42,pp.1129-1136, 2002.
7. Lance, A. Ealey., “Quality by design：Taguchi Methods and U.S.Industry”, ASI Press, pp. 263-276, 1988.
8. Montgomery, D. C., “Design and Analysis of Experiments”, 6th Edition, John Wiley & Sons, Inc, 2005.
9. Murty, J. S. and M. N. Das , “Design and Analysis of Experiments with Mixture”,Annals of Math, Statistics, Vol. 39, pp. 1517-1539,1968.
10. Mclean, R. A. and V. L. Anderaon, “Extreme Verticea Design of Mixture Experiments,” Technometrics, Vol. 8, No. 3, pp. 447-454,1966.
11. Nigam, A. K., S. C. Gupta, and S. Cupta, “A New Alorithm for Extreme Vertices Designs for Linear Mixture Models,” Technometrics, Vol. 25, pp. 367-371,1983.
12. N.S.Qu;K.C.Chan and D. Zhu,“Surface roughening in pulse current and pulse reverse current electroforming of nickel,” Surface and coatings technology, Volume: 91, pp. 220-224, 1997.
13. Notz, W., “Minimal point second order Design,” Journal of Statistical planning and Inference, Vol. 6, pp. 47-58, 1982.
14. Pagotto Jr; Sidney Oswaldo and de Alvarenga Freire, Célia Marina, Ballester,Margarita, “Zn–Ni alloy deposits obtained by continuous and pulsed
electrodeposition processes,” Surface and Coatings Technology, Volume 122,Issue 1, December 1, pp. 10-13, 1999.
15. Piepel, G. F., “Defining consistent constraint regions in mixture experime,”Technometrics, Vol. 24, pp. 29-39,1983.
16. PHADKE, S. M .,” Quality Engineering Using Robust Design”, Prentice Hall,1993.
17. Snee, R. D. and D. N. Marquardt, “Extreme Vertices Designs for Linear Mixture Models,” Technometrics, Vol.16, pp. 399-408,1974.
18. Scheffe, Henry, “Experiments with Mixture,” Journal of the Royal Statistical Society, B, Vol. 20, pp,344-360,1958.
19. Saxena, S. K. and A. K. Nigam, “Restricted Exploration of Mixtures by Symmetric-Simples Design,” Technometrics, Vol. 19, pp. 47-52,1977.
20. Tomachuk, C.R.; Freire, C.M. de A.; Ballester, M.; Fratesi, R.; Roventi, G., “Pulse electroplated ZnCo alloys,” Surface and Coatings Technology, Volume: 122, Issue:1, December 1, pp. 6-9,1999.
21. Tang, Peter T., “Pulse reversal plating of nickel and nickel alloys for microgalvanics,” Electrochimica Acta, Volume 47, Issue 1-2, September 1, pp.61 – 69, 2001.
22. V.B. Singh and A. Gupta, “Active, Passive and Transpassive Dissolution of In-718 Alloy in Acidic Solutions”,Materials Chemistry and Physics,Vol.85,pp.12-29,2004.
23. 台灣省土木技師工會網站：http://www.twce.org.tw/。
24. 田福助，「電化學－理論與應用」，新科技書局，1993。
25. 施博中，「脈衝電流對電解拋光之影響」，私立元智大學碩士論文，2004。
26. 吳復強，「田口品質工程」，全威圖書，2002。
27. 美上鎂科技股份有限公司網站：http://www.techplasma.com.tw/ep.html。
28. 郁仁貽編譯，「實用理論電化學」，徐氏基金會出版，1989。
29. 柯賢文編著，「腐蝕及其防制」，全球科技圖書股份有限公司，1998。
30. 管立宗，「由市場使用之實例探討不銹鋼之腐蝕性」，鋼鐵資訊，119期，pp.23-27，2000。
31. 魚崎浩平、喜多英明原著，黃忠良譯著，「基本電化學」，復漢出版社，1993。
32. 許坤明著，「非傳統加工」，全華科技圖書股份有限公司， 2005。.
33. 陳裕豐，「高潔淨閥件之流道表面處理-電解拋光(EP)技術」，機械工業雜誌，198 期，pp230-240，9 月，1999。
34. 陳世明，「田口式品質工程技術與技術開發」，材料與社會，v70，pp. 75-81，1992。
35. 經濟部96年度科技研究發展專案(SBIR)編號:2Z960383，「高潔淨不銹鋼索及鎳合金鋼索開發計劃」。
36. 鍾崑來，「應用田口式方法於鋼板彎曲成形最佳參數選擇之研究」，成功大學造船與船舶機械工程研究所碩士論文，2002。
37. 鍾清章，「生產線外與生產線上的品質管制」，機械工業，1986.3。
38. 蘇朝墩，「品質工程」，中華民國品質學會，2002。
39. 賴建璋，「不銹鋼表面電解拋光技術研究」，私立元智大學碩士論文，2002。