臺灣博碩士論文加值系統

本研究於7075鋁合金與7475鋁合金表面分別進行氮化鈦(Titanium nitride)、類鑽碳(Diamond-like carbon)、微弧氧化(Micro-arc oxidation)、硬質陽極處理(Hard Anodizing)與陽極處理(Anodizing)等五種表面硬化處理，並探討兩種高強度鋁合金以及表面處理後之鋁合金其磨耗寬度與磨耗深度與荷重之關係。並量測表面處理後對硬度與接觸角的影響。以SEM以及EDS觀察鋁合金表面的金相顯微組織以及元素成分。磨耗試驗後結果顯示，7075鋁合金磨耗寬度與深度皆比7475鋁合金要大。經表面鍍層處理過後的鋁合金，其表面磨耗造成的刮痕之寬度與深度明顯要比未鍍膜處理之試樣小很多，表示表面處理可使硬度值提升。另外，使用微硬度測定儀量測之微硬度值結果依大小順序為類鑽碳>微弧氧化>硬質陽極處理>氮化鈦>陽極處理。用接觸角分析儀量測之水滴接觸角依大小順序同樣為類鑽碳>微弧氧化>硬質陽極處理>氮化鈦>陽極處理。由此結果可得知7075與7475鋁合金於表面處理後，其硬度值變大，同時接觸角也較大，顯示鍍層處理後的鋁合金其抗沾性變佳。

關鍵字:鋁合金、氮化鈦、類鑽碳、微弧氧化、陽極處理、磨耗

In this study, five different surface hardening treatment methods, titanium nitride, diamond-like carbon, micro arc oxidation, hard anodizing and anodizing, were used to coat on 7075 aluminum alloy and 7475 aluminum alloy, respectively. The relationship between the weared width, depth and load for surface treated two high-strength aluminum alloys was investigated. Moreover, the influence of the surface treatment on the hardness and contact angle was studied. SEM and EDS were used to observe and analyze the microstructure and elemental compositions of the aluminum surfaces. The wear test results showed the wered width and depth of 7075 aluminum alloy were larger than 7475 aluminum alloy. The width and depth of the scratches on the coated aluminum surfaces were smaller than those on the uncoated surfaces. The surface treatment enhaced the hardness. In addition, the micro-hardness testing results showed that the hardness of the surface coaded diamond-like carbon, micro-arc oxidation, hard anodized, titanium nitride, anodized was in sequence from high to low. The contact angle measurement results showed that the contact angles of the surface coaded diamond-like carbon, micro-arc oxidation, hard anodized, titanium nitride, anodized were in sequence from high to low. After surface treatment, the hardness and contact angle of 7075 and 7475 aluminum alloys increased. That means coating treatment enhanced the anti-stick properties of aluminum alloys.

Keywords: Aluminum alloy, Titanium nitride, Diamond-like carbon, Micro-arc oxidation, Anodizing, Wear

中文摘要 .………………………………………………………………….. i
英文摘要 .………………………………………………………………….. ii
目錄 …………………………………………………………………... iii
表目錄 ………………………………………………………………....... vi
圖目錄 …………………………………………………………………... vii
第一章 緒論…………………………………………………………… 1
1-1研究目的…………………………………………………… 2
第二章 理論與文獻回顧………………………………………………... 3
2-1鋁合金表面處理介紹……………………………………. 3
2-2氮化鈦鍍膜技術………………………………………..…. 3
2-3類鑽鍍膜技術……………………………………………… 4
2-4微弧氧化技術……………………………………………… 4
2-5陽極處理與硬質陽極處理技術…………………………… 8
2-6磨耗介紹…………………………………………………… 10
2-6-1磨耗產生的形式……………………………………..... 10
2-6-2 磨耗試驗試法………………………………………… 15
第三章 實驗步驟與方法………………………………………………... 20
3-1實驗母材…………………………………………………… 20
3-1-1 7075鋁合金與7475鋁合金………………………….. 20
3-2實驗流程……………. ……………. ……………. ………. 21
3-3磨耗試驗…………………………………………………… 22
3-4微硬度測定………………………………………………… 26
3-5接觸角分析……………………………………………........ 27
3-6金相觀察……………………………………………...……. 28
第四章 結果與討論……………………………………………………... 31
4-1鋁合金表面鍍膜性質與微結構分析……………………… 31
4-1-1鋁合金……………………………………………....... 31
4-1-2鋁合金鍍TiN………………………………………… 32
4-1-3鋁合金鍍DLC……………………………………….. 35
4-1-4鋁合金微弧氧化……………………………………... 38
4-1-5鋁合金硬質陽極處理………………………………... 41
4-1-6鋁合金陽極處理……………………………………... 44
4-1-7各鍍層硬度值與接觸角總結………………………... 47
4-2磨耗試驗結果與討論……………………………………… 48
4-2-1 7075鋁合金磨耗特性分析………………………….. 48
4-2-2 7475鋁合金磨耗特性分析………………………….. 49
4-3鋁合金鍍TiN磨耗試驗結果與討論……………………… 50
4-3-1 7075鋁合金鍍TiN磨耗特性分析………………….. 50
4-3-2 7475鋁合金鍍TiN磨耗特性分析………………….. 54
4-4鋁合金鍍DLC磨耗試驗結果與討論…………………….. 55
4-4-1 7075鋁合金鍍DLC磨耗特性分析………………… 55
4-4-2 7475鋁合金鍍DLC磨耗特性分析………………… 56
4-5鋁合金微弧氧化磨耗結果分析與討論…………………… 57
4-5-1 7075鋁合金微弧氧化磨耗特性分析……………….. 57
4-5-2 7475鋁合金微弧氧化磨耗特性分析……………….. 59
4-6鋁合金硬質陽極處理磨耗試驗結果與討論……………… 61
4-6-1 7075鋁合金硬質陽極處理磨耗特性分析………….. 61
4-6-2 7475鋁合金硬質陽極處理磨耗特性分析………… 63
4-7鋁合金陽極處理磨耗試驗結果與討論…………………… 65
4-7-1 7075鋁合金陽極處理磨耗特性分析………………… 65
4-7-2 7475鋁合金陽極處理磨耗特性分析………………… 66
4-8鍍層對磨耗性質影響………………………………............ 67
4-8-1磨耗寬度與荷重關係…………………………............. 67
4-8-2磨耗深度與荷重關係…………………………............. 73
第五章 結論……………………………………………………………... 79
參考文獻 …………………………………………………………………... 80

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