指導教授：顏溪成臺灣大學：化學工程學研究所湯和益Tang, Her-YiHer-YiTang2014-11-252018-06-282014-11-252018-06-282014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/261238本實驗分為四大部份：第一部份針對磷酸鈦膠體(磷酸鈦)水溶液之粒徑分佈與介面電位進行探討；第二部份針對於利用電鍍法於基材(304-不鏽鋼片)表面電鍍一層磷酸皮膜，並且探討磷酸鈦膠體濃度、電鍍溫度對於磷酸皮膜化之影響。同時針對磷酸皮膜試片進行以下電化學特性分析，電位與時間關係、電流與時間關係、極化曲線分析、交流阻抗分析。除此之外也利用化學法進行磷酸皮膜化成反應(基材:鍍鋅鐵片)，並且探討添加氧化劑(NaNO3與 NaF)影響，反應過程中也透過開環電量測，了解電位變化；第三部份針對第二部份所製備之磷酸皮膜試片進行電泳塗佈程序，並且探討塗層性質(塗料官能基、玻璃轉移溫度)。同時針對電泳塗層進行以下電化學特性分析，電位與時間關係、電流與時間關係、極化曲線量測、交流阻抗分析、開環電位量測；第四部份針對第二部份、第三部份之電泳塗層膜厚關係，建立動力學模型，透過電泳塗層之膜厚進行動力學分析，並且建立於成膜速率與電壓關係。 為了達到要求條件，分別為磷酸皮膜厚度約為2um，電泳塗層厚度為20um ，因此透過實驗找到最佳化條件進行，實驗結果發現當選用磷酸鈦膠體濃度為1%對基材(304-不鏽鋼)表面進行前處理，並且透過定電流密度-5mA/cm2，電鍍時間為10分鐘，溫度27oC，其磷酸皮膜厚度約為1.85 um，並且進行電泳塗佈程序，並且透過定電壓50V，於長方形電鍍槽(陰陽及距離5cm)中進行，電鍍時間為3分鐘，溫度27oC，並且烘烤溫度為80oC，電泳塗層厚度達到21um 。於實驗過程中也分別探討磷酸皮膜與電泳塗層之電化學特性，磷酸皮膜之腐蝕電位約為-1.12 V、阻抗大小約為600 Ohm-cm2。同時發現當電度磷酸皮膜之電流密度提高時，對於腐蝕電位也相對較負與腐蝕電流密度相對變大，且磷酸皮膜之鈍化層也會相對明顯；電泳塗層之腐蝕電位約為-0.98 V、阻抗大小約為1380 Ohm-cm2。In this study the phosphating and the electrophoretic deposition (EPD) of polymers on 304 stainess steel sheet and galvanized steel plates have been investigated. The effect of titanium phosphate pretreatment on the phosphating electrochemically to the 304 stainless steel sheets and galvanized steel plates has also been studied. Frthermore, by potentialdynamic polarization, open circuit potential measurements and electrochemical impedance measuremets, the electrochemical characteristics of the phosphating and EPD layers can be understood and classified with 1.85 of phosphating layer prepared by the 1% titanium compound formulation and zinc phosphating at 5 mA/cm2 and 27oC for 10 minutes, the thickness of EPD layer at applied voltage of 50 V for 3 minutes in a rectangular cell of 5 cm electrode spacing is 21um . The thickness versus electrophoretic deposition time has also been found and a simple kinetics was proposed. In the electrochemical properties test to EPD layer, the results show that electrochemical properties to EPD layer (at constant voltage of 50 V for 3 mins and at baking temperature 80oC for 30 mins) with corrosion potential, -0.98 V and coating resistance, 1380 Ohm-cm2 as increasing the baking temperature, improves the protection properties of the electrophoretic coating. Finally, the OCP and EIS of EPD layers in 3.5 % NaCl solution were measured, and it has been found that the EPD films with 50 V/5 cm has better electrochemical characteristic.摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 XIII 第一章 緒論 1 1-1 電泳沉積的發展 1 1-2 應用於汽車工業之電著塗裝程序介紹 1 1-3 電泳塗佈技術應用於汽車工業之介紹 7 1-4 研究動機與目標 12 第二章 原理與文獻回顧 13 2-1 電泳塗佈 13 2-1-1 電泳塗佈之原理 13 2-1-2 電泳塗佈之應用 15 2-2 表面調整-磷酸鈦膠體 19 2-3 磷酸皮膜 22 2-4 電泳塗層 24 第三章 理論分析與技術 28 3-1 三極式電化學測試系統 28 3-2 腐蝕動力學-直流極化曲線理論 29 3-2-1 極化曲線-電位與電流的關係 29 3-2-2腐蝕電化學理論 33 3-2-3表面鈍化現象 36 3-2-4極化曲線變化趨勢 37 3-2-5腐蝕行為表面開環電位量測 40 3-3 交流阻抗分析 41 3-3-1 交流阻抗之阻抗物理意義 42 第四章 實驗設備、流程與分析方法 48 4-1儀器、藥品及耗材 48 4-1-1 設備與儀器 48 4-1-2藥品與耗材 49 4-2實驗流程 50 4-2-1 磷酸鈦膠前處理 51 4-2-2 磷酸皮膜製備 51 4-2-3 電泳塗層製備 52 4-3 磷酸皮膜與電泳塗層之表面分析方法 53 4-3-1掃瞄式電子顯微鏡(SEM)觀察試片表面型態 53 4-3-2原子力顯微鏡(AFM)表面粗糙度分析 53 第五章 結果與討論 55 5-1 磷酸鈦膠體溶液 55 5-1-1粒徑分佈 55 5-1-2介面電位量測 57 5-2磷酸皮膜 58 5-2-1 磷酸鈦膠體溶液前處理 58 5-2-2 磷酸皮膜處理之磷酸鈦膠體效應 62 5-2-3 磷酸皮膜處理之溫度效應 64 5-2-4 磷酸皮膜處理之電流密度效應 68 5-2-5 磷酸皮膜之膜厚分佈 73 5-2-6 以浸漬法進行磷酸皮膜程序 80 5-2-7 磷酸皮膜化之電化學測試 83 5-3 電泳塗佈試驗 98 5-3-1塗層性質簡介 98 5-3-2塗層膜厚分佈 101 5-3-3塗層之電化學測試 106 5-3-4塗層之表面型態分析 128 5-4 電泳塗佈之動力學研究 134 5-4-1 定電壓之電泳塗佈之動力學研究 134 第六章 結論 138 參考文獻 1418482318 bytesapplication/pdf論文公開時間：2019/08/01論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)電泳沉積；磷酸皮膜腐蝕電位thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/261238/1/ntu-103-R01524054-1.pdf