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應用自開發之程序控制系統於電漿電解氧化製程以探討氧化膜性能提升機制之研究

為了解決Aluminium hydroxide的問題，作者黃冠諭 這樣論述：

誌謝 I中文摘要 II英文摘要 IV目次 VI圖目次 X表目次 XVIIIChapter.1 前言 11.1 電漿電解氧化技術的發展背景 11.2 研究動機 4Chapter.2 電漿電解氧化處理 52.1 電漿電解氧化(PEO) 52.1.1 電漿電解氧化機制原理 62.1.2 膜層電擊穿機制 112.1.3 電漿電解氧化之電源參數影響 152.1.4 PEO製程的物理/化學反應機制 182.2 PEO氧化膜層特性 252.2.1 膜層的反應與形成機制 252.2.2 PEO處理中常見的基材金屬 292.3 PEO製程常見的電解

質成分 342.4 程序控制法 382.5 應用於Mn摻雜TiO2光催化劑薄膜 402.5.1 揮發性有機汙染物 402.5.2 光催化反應機制 412.5.3 Mott-Schottky方程 442.5.4 二氧化鈦光觸媒 462.5.5 二氧化鈦光觸媒的製備方法 512.5.6 提升二氧化鈦光觸媒光吸收效能之技術 542.6 應用於HA與L乳酸鈣於生醫改質氧化膜層 572.6.1 PEO於生醫改質之發展與應用 572.6.2 PEO生醫改質中常見的金屬植體 582.6.3 氫氧基磷灰石與L-乳酸鈣於生醫改質之用途 592.7 研究目的與實

驗規劃 61Chapter.3 程序控制法於PEO製程之應用 633.1 實驗方法 633.1.1 程序控制系統與設備 633.1.2 實驗設計 643.1.3 Mn: TiO2光催化劑實驗流程設計 683.1.4 以懸浮液搭配程序控制PEO製備TiO2膜層之流程設計 713.1.5 以離子溶液液搭配程序控制PEO製備TiO2膜層之流程設計 743.2 實驗基材選用與藥品準備 773.3 程序控制法於PEO製程基本分析 793.3.1 電源系統監控分析 793.3.2 膜層表面形貌與成分分析 793.3.3 孔徑與孔隙率分析 793.3.4

晶體結構相組成分析 803.3.5 紫外光－可見光吸收光譜分析 813.3.6 載子濃度分析 813.3.7 X射線光電子能譜分析 823.3.8 懸浮微粒之粒徑大小分析 83Chapter.4 多階段程序控制於PEO處理製備摻雜Mn: TiO2光催化劑 844.1 Mn: TiO2光催化劑特性探討 844.1.1 第一步驟製程設計對二氧化鈦膜層影響 844.1.2 不同含浸濃度錳離子對於二氧化鈦特性比較 904.1.3 不同電源模式含錳離子之二氧化鈦特性差異 1034.1.4 含浸法對錳離子含量之影響與離子機制之探討 1144.2 光觸媒催化效能測

試 119Chapter.5 以懸浮液搭配多階段程序控制PEO進行TiO2膜層製備 1215.1 HA於多階段程序控制PEO之影響 1215.1.1 單階段程序控制於PEO膜層特性之探討 1215.1.2 雙階段程序控制於PEO膜層特性之探討 1225.1.3 多階段程序控制於PEO膜層特性之探討 1295.2 HA於增加陽極氧化前處理之影響 1415.2.1 陽極處理膜層之特性探討 1415.2.2 陽極處理－多階段程序控制PEO膜層特性探討 142Chapter.6 以離子溶液搭配多階段程序控制PEO進行TiO2膜層製備 1626.1 電解液A於PE

O不同階段製程之膜層特性探討 1626.1.1 電解液A之乳酸鈣於雙階段PEO製程影響 1626.1.2 電解液A之乳酸鈣於三階段PEO製程影響 1706.2 電解液B於PEO不同階段製程之膜層特性探討 1736.2.1 電解液B之乳酸鈣於雙階段PEO製程影響 1736.2.2 電解液B之乳酸鈣於三階段PEO製程影響 182Chapter.7 結論與未來展望 1917.1 結論 1917.2 未來展望 192參考文獻 193

陽極氧化鋁膜/鋁線材微結構對電性之影響

為了解決Aluminium hydroxide的問題，作者王聖方 這樣論述：

導線結構大部分為外覆高分子PVC的金屬線，普遍不耐高溫、酸鹼、磨耗以及嚴苛氣候，PVC絕緣外層耐溫僅60℃，隨著PVC老化並脆化，絕緣性降低，陶瓷層優異的材料特性可以解決此高分子的使用限制，用以取代傳統導線，完全不會有過熱燃燒起火問題，本研究使用陽極處理氧化鋁，作為絕緣層，PVC體積電阻 >1012 Ω - cm ，但氧化鋁卻有 >1014 Ω - cm ，相差百倍。以鋁線為芯材，表面用陽極處理生成氧化鋁作為絕緣層，作法如下：鋁線當作陽極，陰極選取石墨板為惰性電極，草酸為電解溶液，通電使鋁線材表面氧化形成氧化鋁薄膜，其化學性穩定，不受酸鹼腐蝕，氧化鋁熔點2,072°C，即使500°C下，體積

電阻率仍有1014 Ω - cm ，介電擊穿電壓有18KV/mm，氧化鋁不可燃、耐酸鹼、幾乎沒有壽命侷限。習知陽極氧化鋁是高密度堆積六角形孔洞，可填塞色料發色，其孔洞緊密排列，且氧化鋁膜緊密附著在鋁基材，可完整均勻包覆鋁線，空氣中當電壓小於10000V時不導電，電阻為無窮大，但電壓大於10000V時，空氣就會被擊穿而導電，設計氧化鋁作為絕緣層，再有孔洞提供的空氣電阻，研究陽極氧化鋁當作導線絕緣層的可行性。以CVD和PVD在金屬上披覆陶瓷，難以避開披覆層剝落問題，本研究選用工業用純鋁，先研磨將鋁表層氧化層去除，再浸泡氫氧化鈉，為了清潔表面，接著浸泡硝酸溶液中和殘留氫氧化鋁，同時表面敏化，再以化學

拋光將表面平整化，以利於進行陽極處理時能平均分布電荷。鋁基材之表面粗糙度與化學拋光後表面粗糙度成正比，2000號砂紙研磨所得粗糙度為0.72μm，足以有利於後續氧化鋁生長，10%草酸50V生成之微結構孔洞小，且可生成厚度35.92μm，此厚度為最佳電阻>2000MΩ。因氧化鋁因成長張應力產生沿線材方向的裂紋，而在裂紋處電擊穿，雖然已達到高絕緣電阻，但裂紋缺陷有擊穿後電阻出現，其氧化鋁膜成長厚度約每增加10V之電壓，厚度增加1倍，使用兩段式陽極處理，第一段使用30V，第二段使用50V，經由第一段10min以上製造緻密表層，再加上第二段加速生長，以達到最佳絕緣，第一段30V陽極處理需要大於10mi

n，而第二段加速生長其需要大於30min才能生長出能抵抗1000V高壓之絕緣電阻，再經由披覆凡力水，先隔絕氧化鋁與大氣接觸吸收水份，並填補應力產生裂紋，達到最高絕緣電阻之導線，製作出來之AAO最高耐電壓1000V下接近∞，並進一步解決具氧化鋁外層導線的彎折裂開問題，撓曲90度仍能抵抗250V直流電壓，工作溫度達450℃。