鋁箔在不同電流波形交流電作用下之電蝕行為

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彭建勳(Chien-Hsun Pen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

鋁箔在不同電流波形交流電作用下之電蝕行為
(Electrochemical Etch of Al-foil by AC-different wave)

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摘要(中)

本研究乃探討：高純度鋁箔（99.98％），在外加不同電流波形的交流電（三角波、正弦波及方波）作用下之電蝕行為。採用傳統定電流循環極化法（Galvanodynamic Voltammetry Polarization；GVP）及本論文所提出的阻抗對時間的關係圖分析。鋁箔電蝕後的表面形貌利用掃瞄式電子顯微鏡（SEM）與穿透式電子顯微鏡（TEM）來觀察。
在外加不同電流波形的交流電時，鋁箔孔蝕形貌將呈現不同。三角波之孔蝕為立方蝕孔，此立方蝕孔為連續向下蝕刻；正弦波之孔蝕則呈現不規則形狀向下蝕刻；而方波之蝕孔為一特定方向的長條狀的蝕孔。蝕孔深度依次為三角波＞正弦波＞方波。
因電流波形特性差異，三角波電流上升緩慢因而使氧化膜結構較為緻密；而正弦波到達最大電流的時間較短，而使氧化膜結構較為鬆散；方波因瞬間電流達到正負最大值，因而鋁箔表面在未形成氧化膜前，便直接進行蝕刻，造成蝕孔表面形貌與三角波及正弦波有極大的差異。

摘要(英)

The main propose of this research is to investigate the high purity aluminum foil(99.95%) hole-etching behaviors under different current wave forms which are triangle, sine, and square waves. Furthermore, the Galvanodynamic Voltammetry Polarization (GVP) and electroresist-to-time graphs are utilized for electrochemical analyses.
By observing the hole etching profiles of aluminum foils with Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), it shows that the etching surface profiles change with different current forms. The results shows; 1.Applying triangle wave, the etching profiles are cubic and continuous down the foil surfaces. 2. Applying sine wave, the etching profiles reveal irregular and etching directions are down from the surface of foils. 3. For square wave, there are etching holes with bar shapes along one specific direction.
Moreover, because of the characteristics of different currents, the structures of oxide films are discrepant. It infers that: 1. For triangle wave, the rise speed of current is slow that forms oxide films of fine structure. 2. For sine wave, it takes little time to reach max current that produces loose-structure oxide films. 3. For square wave, the current suddenly comes to plus and minus max that electrochemically etches aluminum foils without forming oxide films on the surfaces.

關鍵字(中)

★ 鋁箔
★ 三角波
★ 正弦波
★ 方波

關鍵字(英)

★ Aluminum foil
★ Triangle wave
★ Sinusoidal wave
★ Aquare wave

論文目次

摘要 Ⅰ
致謝
目錄 Ⅱ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
第一章前言 1
1.1鋁箔的交流電蝕刻 2
1.2本論文研究之目的 3
第二章文獻回顧及理論 5
2.1 鋁的基本化學特性 5
2.1.1 鋁之氧化物 5
2.1.2 鋁之氫氧化物 6
2.2 交流電蝕刻原理 7
2.3 交流電蝕之影響因素 10
2.3.1 鋁原箔的性質 10
2.3.2 前處理工程 13
2.3.3 腐蝕液成分 14
2.3.4 交流電源參數 15
2.5 電化學理論 16
2.5.1 定電流循環極化(GVP)基本理論 16
第三章實驗方法 19
3.1試片準備 19
3.2電化學蝕刻設備 19
3.3實驗參數規劃 21
3.4實驗流程 22
3.5 實驗參數設定 24
3.5.1 浸泡鹽酸 24
3.5.2 晶界 24
3.5.3 掃瞄次數 25
第四章結果 26
4.1 阻抗圖之定義 26
4.2 前處理時間 27
4.2.1 前處理對鋁箔之表面型態之影響 27
4.2.2 不同前處理時間之表面化學成分 28
4.2.3 不同前處理對鋁箔交流電蝕後之表面型態 30
4.2.4 不同前處理浸泡時間之GVP曲線 31
4.2.5 不同前處理時間之阻抗圖 32
4.3 鹽酸濃度對鋁箔交流電蝕之影響 34
4.3.1 鹽酸濃度不同對鋁箔交流電蝕後表面型態之影響 34
4.3.2 鹽酸濃度不同對GVP曲線之影響 35
4.3.3 鹽酸濃度不同之表面化學成分分析 36
4.4 改變陰陽極電流密度對交流電蝕的影響 36
4.4.1 改變陰陽極電流密度之鋁箔交流電蝕之表面型態 36
4.4.2 改變陰陽極電流密度對GVP曲線之影響 38
4.5 不同電流波形對交流電蝕的影響 38
4.5.1不同電流波形之表面化學成分 38
4.5.2 不同電流波形對鋁箔交流電蝕後表面型態之影響 39
4.5.3 不同電流波形對阻抗圖之影響 41
第五章討論 43
5.1 前處理與鹽酸濃度對鋁箔表面反應之影響 43
5.1.1 前處理對三角波交流電蝕之影響 43
5.1.2 鹽酸濃對三角波交流電蝕之影響 44
5.2 電流密度與電流波形對鋁箔表面反應之影響 46
5.2.1 電流密度對三角波交流電蝕之影響 46
5.2.2電流波形對鋁箔交流電蝕之影響 46
5.2.3 鋁箔在三角波電流波形之交流電反應示意圖 47
5.2.4 鋁箔在正弦波電流波形之交流電反應示意圖 48
5.2.5 鋁箔在方波電流波形之交流電反應示意圖 48
5.3 交流電蝕之阻抗圖 49
5.3.1 前處理對阻抗圖之影響 49
5.3.2 不同電流波形對阻抗圖之影響 50
第六章結論 51
參考文獻 53
附表 56
附圖 60

參考文獻

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指導教授

林景崎(Jing-Chie Lin)

審核日期

2005-7-14

推文