指導教授:王聖璋 學 生:林宏錡
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指導教授:王聖璋 學 生:林宏錡. Outline. 前 言 實驗方法 結果與討論 結 論. 前 言. 在本文中,在碳鋼上電沉積鋁,是用於 靜態恆流 技術,而此技術關鍵在於兩項條件為離子液體及溫度,以下: AlCl 3 /[bmim]Cl(1-butyl-3-methylimidazolium chloride) ionic liquid variable temperatures(308-328 K) 電化沉積鋁只能在Lews酸性條件下執行,以下為氧化還原反應式: 4Al 2 Cl 7 - + 3e - → Al + 7AlCl 4 - - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
指導教授:王聖璋學 生:林宏錡
Outline
• 前 言• 實驗方法• 結果與討論• 結 論
前 言 在本文中,在碳鋼上電沉積鋁,是用於靜態恆流技術,而此技術關鍵在於兩項條件為離子液體及溫度,以下:
• AlCl3/[bmim]Cl(1-butyl-3-methylimidazolium chloride) ionic liquid
• variable temperatures ( 308-328 K )• 電化沉積鋁只能在 Lews 酸性條件下執行,以下為氧化還原反應式:
4Al2Cl7- + 3e- → Al + 7AlCl4
-
• 且本文結果,主要在於研究表面形貌及晶體取向上的電流密度和溫度變化的影響。
實驗方法首先為 acidic electrolyte 的製備過程
• + (with molar ratio of 2:1)
以上過程需不斷攪拌及在氮氣空間 (手套箱 )下進行
AlCl3 [bmim]Cl
AlCl3/[bmim]Cl
• 1
參考電極
輔助電極 工作電極
沉浸至 NaOH
DI Water清洗
NaOH+HCl(20~30%)沉浸
DI Water清洗
鋁線,純度:99.99%
鋁板,純度:99.00% 低碳鋼
三電極系統:前處理
三電極系統:前處理
利用砂紙將表面均勻研磨
沉浸至鹽酸 (37%)+硫酸( 98%) DI Water清洗
工作電極
浸入二氯甲烷脫脂
沉積及後處理•以下沉積實驗需在充滿氮氣 (手套箱 )中處理:
AlCl3/[bmim]Cl
三電極系統 (溫度: 308K/318K/328K,攪拌速度: 0.5h)
酒精 +DI Water 空氣乾燥
SEM / EDAX
結果與討論• 本文實驗以 SEM 及 EDAX 至以下分析:
• 1) Effect of current density on the surface morphology
• 2) Effect of temperature on the surface morphology
• 3) Effect of current density on the crystal structure and orientation of aluminium coatings
• 4) Effect of temperature on the orientation of aluminium coatings
current density: 16 mA/cm2 thickness: 9.19μm
current density: 12 mA/cm2 thickness: 7.16μm
current density: 20 mA/cm2 thickness: 11.08μm
current density: 24 mA/cm2 thickness: 11.68μm
1) Effect of current density on the surface morphology
current density: 12 mA/cm2 thickness: 7.07μm
current density: 16 mA/cm2 thickness: 9.05μm
current density: 20 mA/cm2 thickness: 10.73μm
current density: 24 mA/cm2 thickness: 13.53μm
current density: 12 mA/cm2 thickness: 6.69μm
current density: 20 mA/cm2 thickness: 10.50μm
current density: 24 mA/cm2 thickness: 11.21μm
current density: 32 mA/cm2 thickness: 14.35μm
2) Effect of temperature on the surface morphology
current density: 20 mA/cm2 thickness: 10.50μmtemperature: 328K
(3b)
current density: 20 mA/cm2 thickness: 11.08μmtemperature: 308K
(1c)
current density: 20 mA/cm2 thickness: 10.73μmtemperature: 318K
(2c) 相同電流密度不同溫度比較情下,以下:(1c) 粗糙結構(2c) 球型結構(3b) 鱗片狀結構
current density: 24 mA/cm2 thickness: 11.68μmtemperature: 308K
current density: 24 mA/cm2 thickness: 13.53μmtemperature: 318K
current density: 24 mA/cm2 thickness: 11.21μmtemperature: 328K
(1d)
(2d)
(3c)
相同電流密度不同溫度比較情下,以下:(1d) 小顆粒群聚(2d) 刮痕及非球型顆粒(3c) 針狀顆粒
3) Effect of current density on the crystal structure and orientation of aluminium coatings
導致 Al及 Fe 氧化 基板
整合 (111),(200),(220),(222) 以下方表達式計算至 Fig.6~8 表示:
temperature: 318Kcurrent dnesity: 20 mA/cm2
temperature: 328Kcurrent dnesity: 24 mA/cm2
Fig. 6. (200) 在 16 mA/cm2 下強度攀高 後則下降。 (222) 則強度由弱轉 強。 (111),(220),(311) 則都處 於強度較弱的情況下。
Fig. 7. (200) 在 20 mA/cm2 強度高點。
Fig. 8. (222) 與 (200) 明顯在 16mA/cm2 強度轉弱,但在 20 mA/cm2 後 (222) 強度劇降 (200) 則往上攀升。
整合 (111),(200),(220),(222) 以下方表達式計算至 Fig.9~12 表示:
temperature: 318Kcurrent dnesity: 20 mA/cm2
temperature: 328Kcurrent dnesity: 24 mA/cm2
4) Effect of temperature on the orientation of aluminium coatings
低電流密度 (12 mA/cm2 , 16 mA/cm2 ) 以 (222) 情況下,在 328K 的溫度下強度明顯上升。
相較之下,高電流密度 (20mA/cm2 , 24 mA/cm2) 在 (222) 的情況下,強度在 328K 的溫度下則明顯下降。
結 論• 1) 溫度 308K 及 318K 隨著電流密度上升下, (200) 的晶體取向強度由強轉弱, (222) 則由弱轉強。但溫度 328K 的情況下,(200) 反而由弱轉強, (222) 則由弱劇降。
• 2) 低電流密度 (12 mA/cm2 , 16 mA/cm2 ) 以 (222) 情況下,在 328K 的溫度下強度明顯上升。但若以高電流密度 (20mA/cm2 ,24 mA/cm2) 在 (222) 的情況下,強度在 328K 的溫度下則明顯下降。
謝謝聆聽