压铸镁合金于磷酸-乙醇混合液之电解抛光特性 - kuasedutw.PDF

中國機械工程學會第二十一屆全國學術研討會論文集 壓鑄鎂合金於磷酸-乙醇混合液之電解拋光特性 廖偉佑 王宗薪 黃清安 長庚大學機械工程研究所 材料暨電化學工程實驗室 摘要 表鎂合金經過退火的熱處理方式。 本文主要探討壓鑄鎂合金( AZ91D )在磷酸—乙醇 電解拋光有時亦稱之為陽極拋光，其操作過程與 混合液之電解拋光特性。電解拋光乃採用旋轉圓盤電 電鍍相反，即在電池裝置工件於陽極，並在所施加之 極(RDE)在三極法電解電池中拋光，所採用之拋光溫 電位及電流密度下，金屬陽極因而發生解離。陽極解 度為50、60及70℃並搭配3：5、1：1及5：3體積 離拋光原理分成為整平（Leveling）作用及亮化 比之磷酸—乙醇混合液於定電位下進行電解拋光。拋 （Brightening）作用【4，5，6】。整平其作用在於 光表面以光學顯微鏡(OM)和掃瞄式電子顯微鏡(SEM) 當工件於電解時，工件表面與電解液間產生一層黏稠 觀察表面形貌並以粗度儀分析表面整平度。實驗結果 的薄膜，而工件表面形貌的尖端處其黏滯層較為表面 顯示，使用定電位法於極限電流區拋光時所選用之三 形貌凹處的黏滯層薄，但濃度梯度卻比凹處來的大， 種不同濃度電解液皆能達到整平的效果，且整平效果 因而產生優先解離的趨勢;又因工件表面尖端處，由 會隨拋光溫度增加而上升。但因鎂合金本身活性大， 電學觀點觀之，尖端會產生尖端放電效應，所以會優 試片拋光完後與空氣接觸即會產生些微氧化，故試片 先解離，達到整平的效果。亮化作用可進一步消除整 表面僅能整平而無法達成亮化的效果。 平作用後表面約1μm微波狀起伏，理由是因為表面 關鍵字：壓鑄鎂合金( AZ91D )、電解拋光 會有一層極薄的固態膜的形成，其去除表面形貌的形 1. 前言 式並不像整平作用般具有選擇性；而是不管結晶方向 鎂合金的比重為1.7，是鋁合金(2.7)的2/3，鋼鐵 差異，整個表面很完整的去除而達到亮化的效果。一 (7.9)的1/5，其輕量化的優點是十分明顯的。此外， 般而言，欲達光亮表面需要在極限電流區或過極限電 鎂合金材料亦具有強度/重量比佳、剛性佳、耐衝擊、 流區的電位進行拋光作業，而在高溫中對於鎂合金有 耐磨、可回收、可吸收電磁波以及吸振性佳的特性 助於增加亮化的效果 【4，5】。 【1，2】，一般對於鎂合金的成型技術，多以壓鑄法 目前鎂合金在表面改質方面主要的方法有化成處 為主。所謂壓鑄法是指將融熔金屬以一活塞將之壓入 理法及陽極氧化法兩種，鎂合金化成處理法為在金屬 模穴中，待金屬凝固以後，取出已成型的鑄胚並切除 表面形成很薄的化學轉化膜，然而化成處理膜對抗蝕 流道等不必要的部份，毛胚尚須經整緣、修補、表面 性及抗磨耗性的改善很有限，並不能達到現今鎂合金 處理、上漆等一連串的程序，才能成為成品交貨。 在產業界上的需求，另外陽極氧化法為將是工件接於 鎂合金的分類根據ASTM規定主要是由四個部分 陽極，並置於電解液中外加電壓使得試片表面經強迫 所組成 【3】。以AZ91D─O為例，AZ代表第一部份， 氧化形成緻密的氧化膜，使其抗腐蝕效果大大增加。 表示除了鎂之外主要合金成分，說明二種主要合金元 以上這兩種主要的表面處理方式其工件表面皆需經 過整平才可使用，一般多以人工研磨方式達成，不但 素，A為鋁(Aluminum)、Z代表鋅(Zinc)，91為第二 部分，說明二種主要合金元