利用電泳沉積Al2O3粉末對微能量
放電加工表面拋光的基礎研究

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姓名

許俊傑(Chun-Chieh Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

利用電泳沉積Al2O3粉末對微能量放電加工表面拋光的基礎研究
(The Al2O3 particles electrophoretic deposition is used to finish EDMed surface )

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摘要(中)

摘要
模具製作以放電加工較為常見，而精密模具所要求的表面，一般放電加工則無法滿足，因此本實驗在放電加工表面，利用電泳沉積Al2O3顆粒現象來拋光，改善其表面。
我們在放電加工完後，在HCl的導電溶液裡添入Al2O3顆粒，此時顆粒表面會因反應而帶電，並施行電場使顆粒往電極上的不織布吸附，再利用不織布裡的Al2O3顆粒來對工件做拋光的實驗。
從實驗結果可得知，在不使用電泳現象的情況，即單純只使用一般的磨料來對放電表面拋光，並與利用電泳沉積的拋光方法來比較，後者的表面粗糙情況改善效果較為明顯。且使用粒徑0.3µm的顆粒做電泳沉積拋光，在5~10min可以將初始粗糙度0.52µm的放電表面改善到92nm ~68nmRa類似鏡面的程度，改善效果相當明顯。

摘要(英)

Abstract
Alumina particles usually have some electrical charge in electrolyte . When electric field is applied to the electrolyte the Al2O3 particles attract on the electrode to increase the finishing effect in electrophoretic deposition .The Al2O3 particles electrophoretic deposition is used to finish electro discharge machined surface .The roughness of surface is improve from 0.52µm Ra to 68nm Ra through finishing for 10 minutes.

關鍵字(中)

★ 拋光
★ 精密模具
★ 放電加工
★ 電泳

關鍵字(英)

★ Finish
★ EDM
★ Electrophoretic
★ Preciton Mold

論文目次

總目錄
摘要 I
總目錄 II
圖目錄 IV
表目錄 VI
第一章緒論 1
1-1研究動機 1
1-2研究目的 1
1-3研究背景 2
第二章實驗原理 3
1-1放電加工原理 3
2-2電泳沉積定義 7
2-2-1電泳沉積原理 8
2-2-2 電雙層 9
第三章實驗設備、材料與方法 11
3-1實驗機構、設備 11
3-2實驗材料 15
3-3實驗方法 17
3-3-1電泳沉積最佳吸附參數 17
3-3-2 製作微能量放電表面 21
3-3-3 電泳沉積拋光實驗 22
第四章結果與討論 25
4-1電泳沉積最佳參數 25
4-1-1電壓 26
4-1-2電極轉速 28
4-1-3溶液酸鹼值 29
4-1-4磨粒濃度 31
4-2電泳沉積研磨結果與討論 32
4-2-1上機前參數的探討與選擇 32
4-2-2負載(Loading)-粗糙度的影響 38
4-2-3時間-粗糙度的探討 42
4-2-4 在無電泳現象下的拋光比較 49
第五章結論 54
參考文獻 55
圖目錄
圖2-1 放電加工示意圖 4
圖2-2 放電加工移除狀況 5
圖2-3 放電加工波形 6
圖2-4 顆粒泳動示意圖 7
圖2-5 顆粒泳動流程 8
圖2-6 表面電荷產生示意圖 10
圖3-1 實驗機構示意圖 11
圖3-2 放電加工機 14
圖3-3 表面粗度儀 14
圖3-4低真空掃描式電子顯微鏡(LV-SEM)/能量散布光譜儀(EDS) 15
圖3-5 實驗流程圖 19
圖3-6 吸附實驗示意圖 20
圖3-7 Al2O3顆粒實際電泳沉積狀態 20
圖3-8 微能量放電表面SEM圖 22
圖3-9 顆粒沉積於不織布示意圖 24
圖3-10 無不織布拋光示圖 24
圖4-1 不同粒徑與電壓對沉積是的關係圖 27
圖4-2烘乾後，顆粒占沉積量百分比 27
圖4-3不同粒徑與轉速對沉積量的關係圖 28
圖4-4粒子帶電電位的狀態表示圖 30
圖4-5不同粒徑與酸鹼值對沉積量的關係圖 30
圖4-6過多離子聚集於電極，造成粒子沉積量減少 31
圖4-7不同粒徑與濃度對沉積量的關係圖 32
圖4-8不同電壓加工時，表面銅元素含量 33
圖4-9 1µm Al2O3拋光表面EDS成分分析 34
圖4-10 0.3µm、50nm Al2O3拋光表面EDS成分分析 34
圖4-11 50nm粒徑轉速及表面粗糙度關係 35
圖4-12 在不同pH時，吸附強度的測試示意圖 37
圖4-13 0.3µm、0.05µm酸鹼值與推擠力關係 37
圖4-13 0.3µm、0.05µm酸鹼值與推擠力關係 39
圖4-15 粒徑0.3µm最佳參數的負載與表面粗糙度關係 40
圖4-16 粒徑50nm最佳參數的負載與表面粗糙度關係 40
圖4-16 粒徑50nm最佳參數的負載與表面粗糙度關係 43
圖4-18 粒徑1µm拋光時，負載與時間關係 43
圖4-19粒徑0.3µm粗糙度與拋光時間的關係 44
圖4-20 粒徑0.3µm拋光時，負載與時間關係 44
圖4-21粒徑50nm粗糙度與拋光時間的關係 45
圖4-22 粒徑50nm拋光時，負載與時間關係 45
圖4-23 粒徑50nm在超過15min後的EDS分析圖 46
圖4-24 三種粒徑的最佳粗糙度表面的SEM圖及EDS分析圖 48
圖4-25變質層在拋光後的情況 49
圖4-26 1µm粒徑的一般拋光與電泳拋光比較 50
圖4-27 1µm粒徑在無電泳效應下拋光表面 50
圖4-28 0.3µm粒徑的一般拋光與電泳拋光比較 51
圖4-29 0.3µm粒徑在無電泳效應下拋光表面 51
圖4-30 50nm粒徑的一般拋光與電泳拋光比較 52
圖4-31 50µm粒徑在無電泳效應下拋光表面 52
圖4-32 放電表面與0.3µm電泳拋光10min後的SEM及表面輪廓圖 53
圖4-33電泳拋光表面 53
表目錄
表3-1 Al2O3 物理性質 15
表3-2 電解銅性質 16
表3-3 SKD61元素成分 16
表3-4放電加工參數 21
表4-1最佳吸附參數 41

參考文獻

參考文獻
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Ultrafine Silica Abrasives”, Department of Electronic and
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指導教授

顏炳華(Biing Hwa Yan)

審核日期

2004-7-1

推文