臺灣博碩士論文加值系統

熱管理業者考慮以鋁合金製作熱導管，希望能達到減輕熱導管重量的效果。鋁合金作為熱導管材質最大的問題在於高溫時易與水發生反應，生成氫氧化鋁積垢沉積表面，同時產生的氫氣也會凝結在熱導管表面，使散熱效率變差。鋁熱導管內壁之毛細結構具較高之表面能，更會加劇鋁與水在高溫環境下之反應，亟待有效的鋁合金表面處理技術解決此問題。
本研究將採用Sol-gel浸鍍方式對6061鋁合金進行表面多層氧化層鍍膜處理。預期該表面膜層不僅可有效阻隔鋁和水之高溫反應，其親水及疏水之特性也可藉由膜層成分及微結構加以調製。
研究結果顯示以TiO2作為基底阻隔膜層於鋁合金表面，接著鍍上Al2O3膜層，可明顯提升鋁合金在高溫水環境中之抗腐蝕效果，具有雙層或增厚之Al2O3膜層之試樣，可有效大幅提升腐蝕電位。但由於Al2O3膜層暴露於高溫純水環境中超過24小時後，仍然有部分水解的問題，本實驗於雙層Al2O3膜層外，再鍍上一層致密的TiO2薄膜，由電化學結果顯示不僅進一步提升其抗腐蝕性質，在長時間浸泡於高溫純水環境中，也有更優異的穩定性。

The heat management industries start reconsidering to utilize aluminum alloy as the heat pipe materials to reduce the weight. The most critical problem to use aluminum alloys as the heat pipe material is the chemical reaction between the aluminum and water at high temperatures. This will lead to the formation of aluminum hydroxides deposits sticking on the surface of aluminum heat pipes and the condensation of hydrogen gas on the aluminum surface, which deteriorate the heat dissipation efficiency of heat pipes. The aluminum alloy heat pipes with capillary structure provide a higher surface energy which further accelerates the chemical reactions between aluminum and water. It is essential to solve such problems by effective surface treatment technology for aluminum alloys.
There are several approaches can be utilized to improve corrosion problems for aluminum alloys. This study devotes to apply multilayer oxide coatings on 6061 aluminum alloy on the surface by sol-gel dipping.
The results show that TiO2 film was applied on the aluminum alloy substrate as the barrier layer, followed by Al2O3 film deposited on the top, which can significantly improve the corrosion resistance of aluminum alloy in hot water. The increase in corrosion potential was observed with increasing the thickness of Al2O3 film. However, the TiO2/Al2O3 duplex layer still has slight problem of hydrolysis when immersed in hot water over 24 hours. Long period hydrolysis phenomena can be totally solved by further applying a TiO2 film on Al2O3 film to form TiO2/Al2O3/Al2O3/TiO2 multilayer coating. The electrochemical corrosion resistance of aluminum alloy with multilayer coating was significantly enhanced compared to that of uncoated ones.

摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 熱管基本介紹 3
2-1-1 熱管 3
2-1-2 工作流體 5
2-2 鋁合金簡述 9
2-3 純鋁及氧化鋁 10
2-3-1 純鋁(1XXX)材料特性 10
2-3-2 氧化鋁的種類 11
2-3-3 氧化鋁的形成 18
2-4 鋁合金表面改質 19
2-4-1 陽極處理 19
2-4-2 鋁合金的微弧氧化 21
2-4-3 薄膜沉積 23
2-4-3-1物理氣相沈積法 24
2-4-3-2 化學氣相沈積法 24
2-4-3-3 溶膠-凝膠法 25
2-5腐蝕與電化學 27
2-5-1 腐蝕的型態 27
2-5-2 腐蝕的電化學性質 28
2-5-3 腐蝕的電化學原理 29
2-5-4 電化學量測 30
2-5-5 參考電極 31
2-5-6 開路電位 32
2-5-7 Tafel極化曲線 32
第三章 實驗設備與步驟 34
3-1 實驗規劃 34
3-2 實驗流程 35
3-2-1 試片準備 36
3-2-2 試片前處理 36
3-2-3 鍍膜與烘乾程序 38
3-2-4 膜層的熱處理 39
3-3薄膜分析 41
3-3-1 電化學腐蝕性值分析 41
3-3-2 掃描式電子顯微鏡 43
3-3-3 低略角之X光繞射儀 44
第四章 結果與討論 45
4-1 未鍍膜材料性質 45
4-2 鋁合金浸鍍單一材料膜層的比較 48
4-3 鋁合金浸鍍不同材料複合膜層的比較 51
4-3-1 雙層複合薄膜 51
4-3-2 三層複合薄膜 53
4-3-3 四層複合薄膜 56
4-4鍍膜對鋁合金濕潤性質之影響 66
第五章 結論 67
參考文獻 69

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