臺灣博碩士論文加值系統

本研究藉由改變溶液濃度、不同電位以及浸泡時間等條件做為實驗變因，探討AZ91鎂合金在不同條件下的腐蝕行為。實驗中以電流-電位關係圖來測得鎂合金試片的腐蝕電位；利用光學顯微鏡來觀察鎂合金試片表面；使用電子顯微鏡來觀察鎂合金表面腐蝕情形。期望從這些實驗中找出適合的表面處理條件。實驗結果發現以酒石酸做為電解液，經電化學處理後的鎂合金試片表面會生成一層保護性良好的氧化膜。經過此處理後，鎂合金表面對於模擬體液有最佳的保護效果。

In this study, the concentration of acid, applied voltage and corrosion duration of AZ91 Mg alloy were investigated. The current-voltage relationship was used to obtain the cprrosion potential; optical microscopy was used to observe the surface of Mg alloy; scanning electron microscopy was used to analysis the surface condition. We expected the optimal conditions of the electrochemical treatment in this series of experiments. The experimental results show that when tartaric acid was added into solution, a protective passive layer would be formed on Mg alloy under electrochemical treatment. Via this treatment, Mg alloy could enhance the resistance against the simulated body liquid.

明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書...............................i
明志科技大學碩士學位論文口試委員審定書...............................ii
明志科技大學學位論文授權書...........................................iii
誌謝.................................................................iv
中文摘要.............................................................v
英文摘要.............................................................vi
目錄.................................................................vii
圖目錄...............................................................xi
表目錄...............................................................xiv
第一章 緒論..........................................................1
1.1概述..............................................................1
1.2鎂合金的表示法....................................................4
1.3研究目的..........................................................5
第二章 文獻回顧......................................................7
2.1 鎂合金之材料特性.................................................7
2.2 各元素對鎂合金性質的影響.........................................8
2.3 β相對鎂合金腐蝕的影響...........................................10
2.4 鎂合金的成型方法.................................................11
2.4.1 壓鑄法.........................................................12
2.4.2 壓鑄法的特性...................................................12
2.5 鎂及其合金表面處理...............................................13
2.5.1 化成處理.......................................................13
2.5.2 鎂合金陽極處理.................................................16
2.5.3 電鍍...........................................................18
2.5.4 無電解電鍍.....................................................19
2.5.5 金屬覆層處理...................................................19
2.5.6 微電弧氧化表面處理.............................................20
2.6 模擬體液與生醫材料...............................................20
第三章 理論背景......................................................23
3.1 鎂合金的腐蝕反應.................................................23
3.1.1 鎂及其合金的腐蝕...............................................23
3.1.2 環境對鎂合金的影響.............................................23
3.2 電化學拋光.......................................................24
3.3 電化學拋光原理...................................................25
3.4 整帄及亮化.......................................................27
3.5 電化學拋光的電解液...............................................28
3.6 鈍化的原理.......................................................28
3.7 直流極化法.......................................................29
3.8 極化現象.........................................................31
3.9 電化學阻抗譜.....................................................33
3.9.1 交流阻抗譜原理.................................................33
3.9.2等效電路........................................................35
第四章 實驗步驟......................................................37
4.1 實驗材料與試片製備...............................................37
4.1.1 電化學試驗.....................................................37
4.1.2 浸泡試驗.......................................................38
4.2 儀器與藥品.......................................................39
4.3 模擬體液配置.....................................................40
4.4 直流極化法.......................................................41
4.5 電子顯微鏡(Scanning electron microscope，SEM) ...................41
4.6能量散射光譜儀(Energy dispersive spectrometer，EDS)...............41
4.7原子力顯微鏡(Atomic force microscopy,AFM).........................42
第五章 結果與討論....................................................43
5.1 SEM表面微觀結構圖................................................43
5.2 AZ91鎂合金的腐蝕特性.............................................48
5.2.1 於乙醛酸電解液的腐蝕效應.......................................48
5.2.2 於磷酸電解液的腐蝕效應.........................................49
5.2.3 於酒石酸電解液的腐蝕效應.......................................50
5.3 電化學處理過之SEM圖..............................................51
5.3.1 乙醛酸電解液...................................................51
5.3.2 磷酸電解液.....................................................52
5.3.3 酒石酸電解液...................................................53
5.4 交流阻抗分析.....................................................54
5.4.1 乙醛酸電解液...................................................54
5.4.2 磷酸電解液.....................................................56
5.4.3 酒石酸電解液...................................................58
5.5 總結.............................................................60
第六章結論...........................................................61
參考文獻.............................................................62
圖 1-1 比較鎂合金與塑膠鍍金屬層電磁遮蔽效果..........................2
圖 1-2 比較鎂合金與一般金屬材料制震性能..............................3
圖 1-3 鎂在25ºC純水中之Pourbaix圖....................................6
圖 2-1 鋁鎂二元相圖..................................................8
圖 2-2 鎂合金中固溶或共晶之α相與介金屬化合物β相間的伽凡尼腐蝕效應..10
圖 2-3 鎂合金中介金屬化合物β相的保護功能(A) 表面原始形貌(B)經腐蝕後之表面形貌...................................................................11
圖 2-4 鎂合金壓鑄法示意圖............................................12
圖 3-1 鎂合金化學薄膜成長離子遷移示意圖..............................23
圖 3-2 電化學拋光之電流-電壓(I-V)曲線圖..............................25
圖 3-3 陽極極化曲線圖................................................27
圖 3-4 鈍化曲線......................................................28
圖 3-5 極化曲線圖....................................................29
圖 3-6 電流電位關係圖................................................30
圖 3-7 氫離子於電極上進行還原造成濃度極化現象........................32
圖3-8 總極化過電壓與電流的關係，值為活性極化與濃度極化之合...........32
圖 3-9 常用等效電路圖(I).............................................36
圖 3-10 常用等效電路圖(II)...........................................36
圖 3-11 常用等效電路圖(III)..........................................36
圖 4-1 實驗裝置圖....................................................37
圖 4-2 實驗流程圖....................................................38
圖 4-3 帄均粗糙度示意圖..............................................42
圖5-1 於酒石酸中浸泡4天鎂合金SEM圖...................................44
圖5-2 於磷酸中浸泡4天鎂合金SEM圖.....................................44
圖5-3 於乙醛酸中浸泡4天鎂合金SEM圖...................................44
圖5-4 於酒石酸中浸泡8天鎂合金SEM圖...................................45
圖5-5 於磷酸中浸泡8天鎂合金SEM圖.....................................45
圖5-6 於乙醛酸中浸泡8天鎂合金SEM圖...................................45
圖5-7 於酒石酸中浸泡14天鎂合金SEM圖..................................46
圖5-8 於磷酸中浸泡14天鎂合金SEM圖....................................46
圖5-9 於乙醛酸中浸泡14天鎂合金SEM圖..................................46
圖5-10 於生理食鹽水中分別浸泡4、8、14天鎂合金SEM圖...................47
圖5-11 AZ91鎂合金於乙醛酸的Tafel圖...................................48
圖5-12 AZ91鎂合金於磷酸的Tafel圖.....................................49
圖5-13 AZ91鎂合金於酒石酸的Tafel圖...................................50
圖5-14 乙醛酸電解液之SEM圖...........................................51
圖5-15 磷酸電解液之SEM圖.............................................52
圖5-16 酒石酸電解液之SEM圖...........................................53
圖5-17 鎂合金於0.0005M並施以定電壓-1V反應360s........................54
圖5-18 鎂合金於0.0005M並施以定電壓-2V反應720s........................55
圖5-19 鎂合金於0.0008M並施以定電壓-2V反應180s........................55
圖5-20 鎂合金於0.0002M並施以定電壓-2V反應720s........................56
圖5-21 鎂合金於0.0005M並施以定電壓-1V反應180s........................57
圖5-22 鎂合金於0.0008M並施以定電壓-1V反應360s........................57
圖5-23 鎂合金於0.0002M並施以定電壓-1V反應720s........................58
圖5-24 鎂合金於0.0002M並施以定電壓-2V反應180s........................59
圖5-25 鎂合金於0.0005M並施以定電壓-2V反應360s........................59
表1-1 輕量化金屬與工程塑膠性質比較...................................2
表1-2 標準鎂合金之記號...............................................4
表1-3 鎂-鋁-鋅系列鎂合金中，各組成元素含量限制範.....................5
表2-1 常見結構金屬物理性質...........................................7
表2-2 各種成型法之比較……………………….............................12
表2-3 鉻酸鹽皮膜處理溶液成分……………………….......................14
表2-4 非鉻酸鹽皮膜處理……………………….............................16
表2-5 陽極處理組成及操作條件……………………….......................18
表5-1 AZ91鎂合金與乙醛酸的腐蝕電位與極化阻抗值.......................48
表5-2 AZ91鎂合金與磷酸的腐蝕電位與極化阻抗值.........................49
表5-3 AZ91鎂合金與乙醛酸的腐蝕電位與極化阻抗值.......................50

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