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以微弧氧化法在不銹鋼表面製備陶瓷膜之研究

為了解決威而鋼50mg價格的問題，作者李御豪 這樣論述：

從21世紀鋼鐵工業的現狀來看，科技含量和產品附加價值低的普通鋼鐵品種產能過剩，已達到市場飽和，而使用高科技研發新的鋼鐵合金不銹鋼也無法滿足現今各科研產業的現況，而且市場仍在不斷拓展。此外，鋼鐵材料給人傳統成熟的印象，然而其在性能提升上仍有極大的發展空間，為達到高品質的提升及附加價值，諸多高級鋼品的開發及其生產製程亦不斷精進，如融合合金工程鋼品。但是融合合金工程鋼品的價格高昂且精煉過程耗費較高的能源，無法達到簡化製程，減少成本，行較環保之效益。因此，從科技研發發展的角度看，探索出新的方法，改善鋼鐵表面結構性能，鋼鐵材料之表面抗蝕與耐磨耗性能若能同時有效提升，則能廣泛應用在汽車、家電、機密機械、

光電、半導體及生醫器材等高價值之終端產品及其相關零附件上，將可取代製程繁瑣成本高昂之各種合金鋼鐵。優化製備方法是該方面研究的首要任務，而電漿方面增強電化學表面陶瓷技術，即微弧氧化技術，為該方面的研究提供了一個全新的研究階段。本研究試圖為微弧氧化技術開闢新的領域，也為鋼材的表面處理探索一條新途徑將提供一個全新的研究階層。本研究針對不銹鋼表面利用單極與雙極脈衝電源模式微弧氧化技術在鋁酸鹽電解質中製備具有高硬度耐磨耗及耐蝕性之陶瓷氧化膜，由研究結果顯示：微弧氧化生成之不銹鋼表面陶瓷氧化膜主要由氧化鋁(Al2O3)和剛玉(α-Al2O3)及鐵鋁尖晶石(FeAl2O4)組成；由單極脈衝電源模式(頻率15

0Hz、佔空比40%)結果發現，所製備的陶瓷氧化膜表面最佳結果:硬度為(1783Hv)；膜層厚度21.60μm；平均粗糙度為Ra＝12.055；摩擦係數及磨耗損失量0.4149及0.0065mg/100m ；耐蝕性較基材約高1500倍，而以相同實驗參數雙極脈衝電源模式陶瓷氧化膜表面最佳結果為：結果發現，陶瓷氧化膜最佳硬度為(1532 Hv)，膜層厚度達53.97μm；平均粗糙度Ra＝14.135；摩擦係數及磨耗損失量分別為0.5643及0.0245 mg/100m；耐蝕性較基材約高300倍。

微粒負載對熱脫附管效能影響以及前置濾材開發與評估

為了解決威而鋼50mg價格的問題，作者張倩瑜 這樣論述：

近年來，熱脫附管被廣泛地應用於作業環境空氣中揮發性有機化合物的採樣。雖然市售熱脫附管在吸附劑前端通常以填充玻璃綿作為保護，但是，根據過去的實驗經驗得知，該段玻璃綿對微粒的收集效率並不高，這表示微粒仍會穿透玻璃綿進而沉積在吸附劑上。有鑑於此，本研究的目的在於，瞭解微粒負載對吸附劑吸附效能的影響，以及設計可替換式前置濾材以增加熱脫附管的使用壽命。 本研究自行填充熱脫附管進行測試，選用吸附劑為Carbopack X，填充重量為100 mg，測試流率為0.2 L/min。在吸附能力測試方面，使用丙酮進行評估，當達飽和時，隨即以氮氣進行脫附。在吸、脫附的過程中，以火焰離子偵測器進行即時濃

度監測。研究中，分別以定量微粒輸出產生器 (TSI 3076) 與超音波霧化器 (Sono Tek) 分別產生次微米以下以及微米粒徑範圍的測試氣膠微粒，而在評估各式濾材或熱脫附管的微粒穿透率時，則分別搭配微粒電移動度掃描分徑器 (Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS) 與氣動微粒分徑器 (Aerodynamic Particle Sizer, APS) 進行上、下游微粒粒徑濃度分布的量測；在微粒負載實驗時，熱脫附管則改用定量抽氣幫浦連續操作。微粒的材質有氯化鈉 (NaCl) 固體微粒與癸二酸二異辛酯 (DEHS) 液體微粒兩種。測試過程中，利用壓力轉換器

來監測濾材壓降變化。所測試的前置濾材包括：原廠填充之玻璃綿、不鏽鋼篩網 (400、1500 Mesh)、海綿 (110 ppi) 以及N95等級之纖維性濾材。驗證前置濾材效能時，同時將兩支熱脫附管進行液態微粒負載，只是其中一支有加裝前置濾材；微粒負載後，再量測吸附效率曲線，並且分別與各自初始的曲線進行比較。 結果顯示，固態次微米與微米微粒負載重量為0.6 mg時，對吸附劑吸附能力的影響 (減少) 分別為5% 與13%。液態微粒同樣會降低吸附能力，且由於其會在吸附劑表面形成薄膜，大幅減少比表面積，所以影響較固態微粒明顯，當負載重量為0.8 mg時，差異為45%。原廠填充之玻璃綿的壓降為21

.2 ± 8.1 mmH2O，最易穿透粒徑介於0.3 ~ 0.5 μm，其穿透率為60 ~ 75%。而400 Mesh的不鏽鋼篩網在表面風速為17 cm/s時，需要40層才能達到與玻璃綿有相當的過濾效率，但是所造成的空氣阻抗則約為32 mmH2O。增加篩網網目數至1500，同時配合降低表面風速至0.31 cm/s時 (篩網直徑約37 mm)，則可以在較低的空氣阻抗下達到預期的過濾效率，但1500 Mesh篩網不容易取得，其成本也較高。另外，110 ppi海綿 (厚度30 mm) 在表面風速0.68 cm/s時，最易穿透粒徑 (約0.6 μm) 的效率約30% (空氣阻抗約0.25 mmH2O)

，因此如果要讓該海綿具有90% 的收集效率，則厚度需增加至約300 mm，雖然可透過壓縮來提高收集效率，但品質不易控管。N95等級纖維性濾材在表面風速為10.37 cm/s (直徑6.4 mm，厚度0.8 mm) 時，最易穿透粒徑 (約0.04 μm) 穿透率約5%，壓降為9.8 mmH2O，是目前唯一可以同時達到前置濾材所需具備之高效率、低阻抗、體積小、取得方便、價格便宜等特性的材料。最後，在液態微粒負載的情況下，加裝前置濾材 (N95等級之纖維性濾材) 可以大幅降低微粒負載對吸附劑吸附能力的影響程度。