1

真空熱處理對 2024-T6 鋁合金無電鍍鎳磷/鑽石/石墨烯複合鍍層之導電性、磨耗與

腐蝕的影響研究

Effect of Vacuum Annealing Treatment on the Conductivity, Wear and Corrosion Properties of

Electroless Ni-P/Diamond /Graphene Composite Coating on 2024-T6 Alloy

李正國 1 周趙遠鳳 2 鄧吉倫 3* 1 健行科技大學機械工程系 2,3*健行科技大學電子工程系

Cheng-Kuo Lee1 Yuan-Fong Chau

2 Chi-Lun Teng

3*

1Department of Mechanical Engineering,

2,3*Department of Electronic Engineering Chien Hsin

University of Science and Technology

摘 要

本研究在經適當陽極處理後的 2024-T6 鋁合金

基材表面以無電鍍法鍍析出鎳磷/鑽石/石墨烯

複合鍍層，探討添加不同大小鑽石粒子(6-12 μm

與 0.2 μm)與經由真空退火熱處理後的 Ni-P 複

合鍍膜的表面結構、導電性、耐磨耗腐蝕與耐

腐蝕性的影響效應。研究結果顯示 2024-T6 鋁

合 金 經 由 陽 極 處 理 後 可 成 功 地 析 鍍 上

N-P/diamond/graphene 複合鍍層，更能增加表面

硬度，也能提供 2024-T6 鋁合金基材的腐蝕與

磨耗腐蝕保護性。石墨烯的添加可降低電阻率

與提供潤滑性，使 Ni-P/diamond/graphene 有最

佳的耐磨耗腐蝕性，尤其添加較細小的鑽石粒

子與經真空退火熱處理更有強化耐腐蝕與磨耗

腐蝕的作用。

關鍵字: 2024-T6 鋁合金、石墨烯、鑽石、腐蝕、

磨耗腐蝕、真空熱處理、鎳磷/鑽石/石墨烯複合

鍍層

Abstract

The purpose of the present study is to evaluate the

effect of the electroless Ni-P/diamond/graphene

composite coating on the structure, conductivity

and surface hardness of 2024-T6 aluminum alloy

as well as their effect on the corrosion and

wear-corrosion resistance of the alloy in 3.5 wt%

NaCl solution. The electroless

Ni-P/diamond/graphene plating solution was

prepared by adding different size diamond (6-12

μm and 0.2 μm) and nano-graphene into the

electroless Ni-P plating solution to obtain different

Ni-P/diamond, Ni-P/graphene and

Ni-P/daimond/graphene composite coatings for

comparison. Experimental results indicated that

the electroless N-P/diamond/graphene composite

coating could be successfully electroless deposited

upon suitable anodized 2024-T6 aluminum alloy

substrate. The composite coating had a beneficial

effect to enhance the hardness and conductivity as

well as corrosion and wear-corrosion resistance of

2024-T6 alloy in 3.5 wt% NaCl solution. When

the nano-graphene and smaller diamond particles

added this beneficial effect was significantly

raised, especially the composite coating after

vacuum annealing treatment.

Keywords ： Anodizing, Electroless plating,

Ni-P-Cu, Wear- corrosion

1. 前 言

2024 鋁合金是一種具有高強度、密度低、延

Pu-ChiuTypewritten TextB05

2

展性好的特性，廣泛用於航太零件、軍事裝備、

光學儀器、電子設備的各種產品，主要的合金

元素為鋁銅鎂。而其硬度與強度的增加主要是

藉由時效硬化處理，造成鋁過飽和固溶體後，

時效會有富銅介金屬相的析出，例如：CuAl2

與 CuMgAl2 (1-3)。然而，在腐蝕環境下，這些富

銅相夾雜物之間的微伽凡尼耦合(microgalvanic

coupling)作用，富銅相夾雜物為氧還原的位置，

會加速使 2024 鋁合金產生局部腐蝕溶解或脫合

金 (de-alloying)現象 (4)。而且由於其表面硬度

低，以及耐磨耗性與耐腐蝕性差，降低了磨潤

接觸時的使用壽命，尤其在磨耗與腐蝕雙重作

用的環境下，因而也限制了在許多領域的工程

應用(5,6)。因此，各種表面處理技術已被廣泛提

出與研究以改進鋁合金的耐磨耗性與耐腐蝕

性，特別期望能增進在航空與太空工業的應

用，這些方法包括陽極處理、雷射合金法、塗

層技術、以及熱處理(7-9)。雖然，藉由物理蒸鍍

(Physical vapor deposition, PVD)與化學蒸鍍方

法(Chemical vapor deposition)可沉積硬的保護

性薄膜，能有效的提高機械與電子元件的磨

耗、腐蝕與疲勞抵抗性，但是需要高度真空設

備與受限於腔體大小的限制，造成高成本與低

生產速率(10-12)。

無電鍍鎳磷鍍層具有優越的耐腐蝕性與高的

耐磨耗性、無磁性與均勻的塗層厚度，而廣泛

地運用於電子、汽車、航空與太空等精密工業。

無電鍍技術(Electroless plating technique)也能製

備複合鍍層。為了改進無電鍍鎳磷鍍層的機械

與磨潤性質，常藉由適當熱處理與滲入微奈米

大小的粒子到 Ni-P 層，這些固體粒子包括高硬

度或具潤滑性的粒子，使所形成的複合鍍層有

優越的耐腐蝕與磨耗性(13-17)。鑽石(diamond)具

有高硬度、有良好的化學穩定性與高抗氧化

性，常被用於加入金屬基材如銅或鎳、以及鎳

磷、銅鋅等，利用電鍍或無電鍍技術使其共同

析鍍，而有優越的耐腐蝕與磨耗性。無電鍍

Ni-P-C 複合鍍層被研究發現在經熱處理後，其

耐磨耗性會受鑽石粒子大小的影響，越細小的

鑽石粒子所形成的 Ni-P-C 複合鍍層有較佳的耐

磨耗性(18)。石墨像 PTFE 一樣經常被使用為固

體潤滑材料，同時具有高的熱電傳導性，過去

研究常與 SiC 魂合加入 Ni-P 塗層，所形成的

Ni-P-Gr-SiC 複合鍍層具有高潛力應用在高速高

負荷軸承、高速高電流的電刷上，使得此複合

塗層在研究上引起相當的注意(19,20)。

因而，本研究以無電鍍技術，於無電鍍鎳磷

浴中添加微奈米鑽石與奈米石墨烯使其共同析

鍍於 2024-T6 鋁合金基材上，並施以真空退火

熱處理。除了比較無電鍍鎳磷、無電鍍鎳磷/鑽

石、無電鍍鎳磷/石墨烯、無電鍍鎳磷/鑽石/石墨

烯複合鍍層在真空退火熱處理前後的表面結

構、化學組成、微硬度、導電性與在 3.5wt%的

NaCl 水溶液中，以電化學動態極化法，測試分

析其耐腐蝕特性，並以塊對環磨擦方式在

3.5wt%的 NaCl 水溶液中，探討所共同析鍍的無

電鍍鎳磷/鑽石/石墨烯複合鍍層對 2024-T6 鋁合

金在電子與機械工業應用所需的磨耗腐蝕特性

上的改進與保護效應，以及無電鍍複合鍍層的

共鍍機制。

2. 實驗方法與步驟

本實驗將 2024-T6 鋁合金試片陽極處理後，

再經由無電鍍法，分別添加微奈米鑽石、石墨

烯在鎳磷鍍浴中進行複合鍍層鍍析。實驗流程

如 Fig. 1 所示。

3

Fig. 1 Schematic illustration of the experimental

process

2.1 研磨/拋光

先將基材使用砂紙作研磨，再使用氧化鋁粉

(1μm)拋光。

2.2 酸鹼洗

使用 NaOH 鹼洗以去除鋁基材表面之油垢，再

以 HNO3 酸洗以清除鋁基材表面的氧化物與其

他的化合物。

2.3 陽極處理

鋁基材在 200g/L H2SO4 溶液中以 13V、 1A、

8˚C 的相同條件下，進行陽極處理 1800 s 以形

成相同厚度的陽極氧化膜層。

2.4 無電鍍複合鍍膜鍍析

使用 NaOH 將溶液調整在 pH 7.5~8.2 左右，將

不同濃度的鑽石、石墨烯放入溶液中加熱攪拌

至 85±2˚C 時，再將陽極處理後的 20204 鋁合金

基材放入鍍液中鍍析 3600 s。

無電鍍鎳磷溶液成分為：硫酸鎳 NiSO4‧H2O

15g/L，次磷酸鈉 NaH2PO2‧H2O 15g/L，檸檬

酸鈉 Na3C6H5O7‧2H2O 50g/L，氯化銨 NH4Cl，

鑽石 Diamond 6-12 μm / 0.2 μm 1 g/L，石墨烯

Graphene 0.1 g/L。

2.5 真空退火熱處理(Vacuum annealing treatment,

VAT)

使用真空熱處理爐(Fig. 2)加熱至 400±1 ˚C 時

間為 3600 s，退火 24 hr 後，觀察測量表面特性

與結構。

Fig. 2 Schematic illustration of vacuum annealing

treatment setup

2.6 表面微結構觀察

使用掃描式電子顯微鏡型號為 JEOL JSM-6360

觀察試片的鍍膜表面形態、鍍膜截面厚度及腐

蝕、磨耗腐蝕破壞的表面結構，並配合能量散

佈光譜儀型號為 Inca Oxford-6587 來進行電鍍

鎳磷複合鍍層的元素成份分析。

2.7 電阻率與硬度測試

使用四點探針量測儀測量出鍍層電流電壓值，

計算鍍膜面電阻。使用微克試硬度機施加

100gf 、15s 測量硬度值，經試驗 5 次後取其平

均值。

2.8 磨耗腐蝕實驗

磨耗腐蝕實驗以塊對環(Block-on-ring)方式，將

鍍膜試片裝置於機臺上，以槓桿原理施加荷

重，將燒結 Al2O3 塊(Hv 1200)與試片對磨，對

磨陶瓷環轉動速率為 100 rpm，將試片固定於機

台上並浸泡於 3.5 wt% NaCl 溶液中，連接導線

與試片接合後通電，並施加正壓力 104gf 對磨 2

分鐘，同時測量摩擦係數，試驗後量測重量損

失(Wear loss)。

2.9 電化學腐蝕試驗

電化學量測儀器為型號 EG&GModel-273A，並

4

利用 EG&G 公司所發展之 M352 分析軟體與

POWERSUIT 軟體控制電腦操作，進行電化學

極化測量，測量試片直流極化曲線，掃描範圍

從低於腐蝕電位 250 mV 開始，以掃描速率 1

mV/sec 往陽極方向掃描至 1200 mV 止，試片為

工作電極，參考電極為飽和甘汞電極(SCE)，輔

助電極為白金電極(Pt)，溶液為 3.5 wt% NaCl。

3. 結果與討論

3.1 鍍膜表面結構分析

試片表面結構與機械性質分析 2024-T6 鋁合

金經由陽極處理後，會在基材表面形成一層陽

極氧化層，此氧化層所增加的細緻小孔利於使

無電鍍鎳磷液的鍍析效果，在相同條件下使用

200g/L H2SO4 溶液中以 13V、 1A 、8 ˚C 通電

後 1800 s 進行陽極處理，然後在 1L 的鎳磷溶液

中加入不同顆粒大小的鑽石(Diamond) 6-12 μm

1g/L & 0.2 μm 1g/L 與石墨烯(Graphene) 0.1g/L

並加熱至 85℃±2℃時再將基材放入鍍液中鍍析

3600s，鍍析的鎳磷複合鍍層使用真空熱處理加

熱 400℃±1℃時間為 3600s，退火 24hr。

如 Fig. 3(a)進行陽極處理後發現表面有著緻

密不規則而相當粗糙且多孔的氧化膜，Fig. 3(b)

為氧化膜橫截面，平均膜厚約為 22μm±0.4μm，

這層硬度高且粗糙的氧化膜層，可使無電鍍鎳

磷複合鍍層更好附著鍍析。

(a)

(b)

Fig. 3 (a) Surface and (b) cross-sectional SEM

image of the anodic oxidation film

無電鍍鎳磷鍍膜為典型的結球狀顆粒結構

(Fig. 4(a))，經由 EDS 分析可發現無電鍍鎳磷層

的磷含量高達 17.06 wt.% (Fig. 4(c))，應是非晶

形結構。無電鍍鎳磷層的磷含量如低於 7wt.%

為結晶性構造(14,20)，而高於 7wt.%即為非晶形結

構(14)。事實上，無電鍍鎳磷層的磷含量與鍍浴

的酸鹼值(pH)有關，若 pH 小於 7，則磷含量易

高於 7 wt.%。相反地，若 pH 大於 7，則磷含量

易低於 7 wt.%。通常非晶形的無電鍍鎳磷鍍層

有較高的硬度與耐腐蝕性。

而由橫截面觀察可發現鍍膜平均厚度為

3.04μm±0.4μm 的薄膜(Fig. 4(b))。無無電鍍鎳磷

鍍膜於真空熱處理後結構更平整細緻，如 Fig. 5

所示。

(a)

5

(b)

(c)

Fig. 4 (a) Surface (b) Cross-sectional SEM image

and (c) EDS analysis of the electroless Ni-P

coating

Fig. 5 Surface morphology of the electroless Ni-P

coating after VAT

當在 Ni-P 鍍液中添加鑽石 6-12 μm 1g/L，表

面確實有鑽石顆粒附著在鎳磷鍍層上(如 Fig.

6(a))，EDS 分析有 C 元素(46.10 wt%)如 Fig. 6(b)

所示。膜厚為 2.1μm±0.5μm，於真空熱處理後，

表面結球狀顆粒變得更多而細小，結構變得細

緻，如 Fig. 7 所示，顯現鑽石粒子有促進 Ni-P

的吸附鍍析。

(a)

(b)

Fig. 6 (a) Surface morphology and (b) EDS

analysis of the the electroless Ni-P/micro-diamond

(6-12μm 1g/L) coating

Fig. 7 Surface morphology of the electroless

Ni-P/micro-diamond (6-12μm 1g/L) coating after

VAT

6

當添加更細小鑽石粒子(0.2 μm 1g/L)於鎳磷

鍍液中可發現會在鎳磷結晶顆粒中均勻的附著

鑽石粉末，如 Fig. 8 所示。將鍍膜真空熱處理後

表面也變的更平整細緻，如 Fig. 9 所示，其平均

膜厚也增加為 2.91μm±0.18μm。

Fig. 8 Surface morphology of the electroless

Ni-P/micro-diamond (0.2μm 1g/L) coating

Fig. 9 Surface morphology of the electroless

Ni-P/micro-diamond (0.2μm 1g/L) coating after

VAT

當添加奈米石墨烯 0.1g/L 至鎳磷鍍液中所形

成的Ni-P/nano-graphene複合鍍膜表面的結晶顆

粒有明顯變小，且結晶較無團聚現象，如 Fig. 10

所示。再將複合鍍膜置於真空退火熱處理後，

其結球狀則變多而較大，如 Fig. 11 所示。

Ni-P/nano-graphene 複合膜厚為 4.01μm±1.54μm

比 Ni-P/diamond 複合鍍膜厚。

Fig. 10 Surface morphology of the electroless

Ni-P/nano-graphene (0.1g/L) coating

Fig. 11 Surface morphology of the electroless

Ni-P/nano-graphene (0.1g/L) coating after VAT

當同時添加石墨烯 0.1g/L 與鑽石 1g/L 所形

成的 Ni-P/diamond/graphene 比單獨添加鑽石的

鎳磷/鑽石複合鍍層表面結構較緻密，由此可知

石墨烯能使鎳磷增加較密的鍍層，於真空熱處

理後結球狀變多，膜厚為 3.705μm±0.965μm。

而當同時加入石墨烯 0.1g/L 與添加較細小鑽石

0.2μm、1g/L 所形成的 Ni-P/diamond/graphene

複合鍍膜表面結構結球狀顆粒變較大，如 Fig.

12(a)所示。EDS 分析証實了 C 元素（10.65 wt%）

7

存在，如 Fig. 12(b)所示。複合鍍膜於真空退火

熱處理後則是結球狀也變多，但鍍層結構皆變

得較緻密，如 Fig. 13 所示。

(a)

(b)

Fig. 12 (a) Surface morphology (b) EDS analysis

of of the electroless Ni-P/diamond (0.2μm

1g/L)/graphene (0.1g/L) composite coating

Fig. 13 Surface morphology of the electroless

Ni-P/diamond (0.2μm 1g/L)/graphene (0.1g/L)

composite coating after VAT

3.2 電阻率與硬度測試

Fig. 14 顯示無電鍍鎳磷層添加鑽石後所形成

的 Ni-P/diamond 複合鍍層的鍍膜層電阻率都會

上升，此因鑽石為非導體，且添加較大鑽石粒

子(6-12μm)的鍍膜電阻率最高，真空熱處理後的

Ni-P/diamond 複合鍍膜層也是添加較大鑽石粒

子 (6-12μm) 會 有 下 降 外 ， 其 他 Ni-P 與

Ni-P/diamond(0.2μm)均會增大電阻率，顯現鑽

石粒子越大，其在複合鍍層的熱穩定性較佳。

添加石墨烯的 Ni-P/graphene 複合鍍層的電阻率

明顯地降至最低，真空熱處理後則稍微增加，

但與其他複合鍍層必較仍維持有較低的電阻

率，顯現石墨烯有優越的導電性。當把石墨烯

與鑽石同時添加至 Ni-P 鍍液中所形成的

Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜的電阻率與

Ni-P/diamond 複合鍍膜比較皆能使電阻率下

降，尤其在真空熱處理後，其電阻率皆能下降，

顯現石墨烯可促進鑽石在 Ni-P 基地的熱穩定

性，鑽石粒子越小，效果越明顯。

Fig. 14 The electric resustivity of all the

composite coatings

由 Fig. 15 可看出不同鍍膜和真空熱處理與否

所 對 應 之 硬 度 ， 所 有 的 Ni-P/diamond 、

Ni-P/graphene、Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜

8

皆能提升 N-P 基地的硬度，尤其是真空熱處理

後的鍍層硬度有著明顯提升；鎳磷只添加石墨

烯時經過真空熱處理後其硬度反而降低，含有

鑽石與石墨烯的複合鍍層則是在熱處理後有較

高的硬度，添加較細小鑽石(0.2μm)的複合鍍層

在真空熱處理前後都有著高硬度。

Fig. 15 Surface micro-hardness of all the

composite coatings

3.3 磨耗腐蝕試驗

由 Fig. 16 可 發 現， Ni-P 鍍膜與 所 有

N-P/diamond,Ni-P/graphene,Ni-P/diamond/graphe

ne 等複合鍍膜鍍析後的試片磨耗腐蝕重量損失

均有明顯下降，證明鍍層有良好的磨耗腐蝕保

護性，且鍍膜經真空熱處理後的重量損失除了

Ni-P/graphene 有稍微增加外，其餘複合鍍膜皆

下降，與其硬度的增加有一致的效果(Fig. 15)。

Fig. 17 為試片磨耗腐蝕後的平均磨擦係數，此

與磨耗損失有一致的結果，尤其是添加石墨烯

與鑽石形成的 Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜

有最低的摩擦係數，顯現石墨烯的潤滑效果與

鑽石強化在 Ni-P 基地中造成最佳的摩潤效應，

真空熱處理與較細的鑽石粒子均有良好的促進

影響。

Fig. 16 Wear loss of all the composite coatings

after wear-corrosion testing in 3.5 wt% NaCl

solution

Fig. 17 Friction coefficient of all the composite

coatings after wear-corrosion testing in 3.5 wt%

NaCl solution

Fig. 18(a)顯示出 2024-T6 基材表面經模耗腐

蝕試驗後，磨損非常嚴重，表面除有嚴重機械

磨痕外，也有孔洞裂口。鎳磷鍍層也呈現磨耗

腐蝕破裂現象(Fig. 18(b))。添加鑽石所形成的

Ni-P/diamond 複合鍍膜則減輕了磨耗刮痕，較

細小的鑽石複合鍍膜呈現較佳的磨耗腐蝕抵抗

9

性，經真空熱處理後也有改善的作用。而在同

時添加石墨烯與鑽石對於磨耗腐蝕抵抗性的增

進 更 為 明 顯 ， 如 Fig. 18(c) 所 示 為

Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜的磨耗腐蝕表

面，除了機械性磨痕外，沒有任何磨耗腐蝕的

破壞，將複合鍍膜真空退火處理後，更是顯著

地改善，幾乎沒有磨損與腐蝕，如 Fig. 18(d)所

示 。以上結果顯示複合鍍膜經真空退火處理

後，可能因為增進鍍膜與基材間的附著性，也

有鍍膜應力消除的作用，增進了耐磨耗腐蝕

性，同時也受鑽石粒子大小的影響，鑽石粒子

越小越有強化複合鍍膜的作用。

(a)

(b)

(c)

(d)

Fig. 18 SEM image of (a) 2024-T6 substrate (b)

electroless Ni-P/diamond/graphene (c)

Ni-P/diamond/graphene and (d)

Ni-P/diamond/graphene composite coating after

VAT and wear-corrosion testing in 3.5 wt% NaCl

solution

3.4 電化學腐蝕試驗

使用電化學量測儀器進行電化學極化測量，

以 3.5% NaCl 作為腐蝕溶液，可得知鍍層的鈍

化與抗腐蝕能力。由 Fig. 19 得知在 3.5% NaCl

溶液中Ni-P鍍層與Ni-P/graphene複合鍍層的腐

蝕電位皆比 20204 鋁基材高，也有較低的陽極

10

腐蝕電流密度，而且 Ni-P/graphene 複合鍍層優

於 Ni-P 鍍層。但經真空熱處理後抗腐蝕性有明

顯降低效果，尤其是 Ni-P 層，主要因 Ni-P 層熱

處理後會有異質強化相析出如 Ni3P，而易於形

成局部陰陽極，增加局部腐蝕攻擊(15,21)。由 Fig.

20 比 較 了 添 加 較 粗 大 的 鑽 石 所 形 成 的

Ni-P/diamond 與 Ni-P/diamond/graphene 複合鍍

層的動態極化曲線可發現，可發現兩種複合鍍

層相對於 2024 鋁基材皆能提供腐蝕保護性，尤

其鑽石與石墨烯同時滲入 Ni-P 基地所形成的

Ni-P/diamond/graphene 有較良好的耐腐蝕性。同

樣這兩種複合鍍膜經真空退化處理後，均降低

了耐腐蝕性，可能由於熱處理較易引入結晶缺

陷，而較粗大的鑽石的吸附不均，造成鍍膜熱

穩定性較差。Fig. 21 顯示加入較細小鑽石粒子

所 形 成 的 Ni-P/diamond 與

Ni-P/diamond/graphene 的複合鍍層之動態極化

曲線，可發現兩種複合鍍膜皆能提供優越的腐

蝕保護性，但是 Ni-P/daimond 複合鍍膜經熱處

理後卻降地了耐腐蝕性，顯現熱處理無法增進

Ni-P 與鑽石的共同附著性，無論是鑽石的顆粒

大小，但是同時加入石墨烯時卻能與較細小鑽

石經真空退化後增進其鍍膜的熱穩定性與耐腐

蝕性，與其能得到穩定的結構有關係。

Fig. 19 Potentiodynamic polarization curves of

as-deposited and heat treated electroless Ni-P and

Ni-P/grahene composite coatings

Fig. 20 Potentiodynamic polarization curves of

as-deposited and heat treated electroless

Ni-P/diamond and

Ni-P/diamond(6-12μm)/graphene composite

coatings

Fig. 21 Potentiodynamic polarization curves of

as-deposited and heat treated electroless

Ni-P/diamond and

Ni-P/diamond(0.2μm)/graphene composite

coatings

4. 結 論

1. 無電鍍 Ni-P、Ni-P/diamond、 Ni-P/graphene、

11

Ni-P/diamond/graphene 等複合鍍膜可成功地析

鍍於經適當陽極處理的 2024-T6 鋁合金基材。

2. 當把石墨烯與鑽石同時添加至 Ni-P 鍍液中

所形成的 Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜的電

阻率與 Ni-P/diamond 複合鍍膜比較皆能使電阻

率下降，尤其在真空熱處理後，其電阻率皆能

下降，顯現石墨烯可促進鑽石在 Ni-P 基地的熱

穩定性，鑽石粒子越小，效果越明顯。

3. 所 有 的 Ni-P/diamond 、 Ni-P/graphene 、

Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜皆能提升 N-P

基地的硬度，真空熱處理後的鍍層硬度有著明

顯提升；Ni-P/graphene 經過真空熱處理後其硬

度反而降低，Ni-P/diamond/graphene 複合鍍層則

熱處理後有較高的硬度，添加較細小鑽石

(0.2μm)的複合鍍層在真空熱處理前後都有著高

硬度。

4. 鍍層有良好的磨耗腐蝕保護性，且鍍膜經真

空熱處理後的重量損失除了 Ni-P/graphene 有稍

微增加外，其餘複合鍍膜皆下降，與其硬度的

增加有一致的效果。Ni-P/diamond/graphene 複合

鍍膜有最低的摩擦係數，顯現石墨烯的潤滑效

果與鑽石強化在 Ni-P 基地中造成最佳的摩潤效

應，真空熱處理與較細的鑽石粒子均有良好的

促進影響。

5. 所 有 的 Ni-P/diamond 、 Ni-P/graphene 、

Ni-P/diamond/graphene複合鍍膜均能對 2024-T6

鋁合金提供良好的腐蝕保護性，但經真空退火

熱 處 理 後 只 有 滲 入 較 細 鑽 石 的

Ni-P/diamond/graphene 複合鍍膜能提升腐蝕保

護性。

致 謝

本研究感謝國科會專題研究計畫部份經費補

助 ， 計 畫 編 號 ： NSC99-2221-E-231-002- 、

NSC100-2622-E-231-001-CC3

參考文獻

1. P. Wouters, B. Verlinden, H.J. Mcqueen, E.

Aernoudt, L. Delael, S. Cauwenberg,

“Effect of homogenization and

precipitation treatment on the hot

workability of aluminium alloy AA2024,

Mater. Sci. Eng. A 123, 1990, pp.239-245.

2. J.L. Cavazos, R. Cola’s, “Precipitation in

a heat-treatable aluminum alloy cooled at

different rates”, Mater. Charact. 47, 2001,

pp.175-179.

3. D. A. Jones: Principles and Prevention of

Corrosion, Macmillan publishing company,

New York, 1992, p.521.

4. V. Guillaumin, G. Mankowski, “Localized

corrosion of 2024-T351 aluminum alloy in

chloride media”, Corros. Sci. 41, 1999,

pp.421-438.

5. O.P. Modi, “Two body abrasion of a cast

Al-Cu (2014 Al)-Al2O3 particle composite:

influence of heat treatment and abrasion test

parameters”, Wear 248, 2001, pp.100-111.

6. J.A. Picas, T.A. Forn, R. Rilla, E. Martin,

“HVOF thermal sprayed coatings on

aluminum alloys and aluminum matrix

composites”, Surf. Coat. Technol. 200, 2005,

pp.1178-1181.

7. T.M. Yue, L.J. Yan, C.P. Chang, C.F. Dong,

H.C. Man, G.K.H. Pang, “Excimer laser

surface treatment of aluminum alloy

AA7075 to improve corrosion resistance”,

Surf. Coat. Technol. 179, 2004, pp.158-164.

8. G. Sabatini, L. Ceschini, C. Martini, J.A.

Williams, I.M. Hutchings, “Improving

sliding and abrasive wear behavior of cast

A356 and wrought AA7075 aluminum

alloys by plasma electrolytic oxidation”,

Mater. Des. 31, 2010, pp.816-828.

9. M.H. Zhu, Z.B. Cai, X.Z. Lin, P.D. Ren, J.

Tan, Z.R. Zhou, “Fretting wear behavior of

12

ceramic coating prepared by micro-arc

oxidation on Al-Si alloy”, Wear 263, 2007,

pp.472-480.

10. N. Ravi, V.L. Bukhovets, I.G. Varshavskaya,

G. Sundararajan, “Deposition of

diamond-like carbon films on aluminum

substrates by RF-PECVD technique:

influence of process parameters”, Diam.

Relat. Mater. 16, 2007, pp.90-97.

11. S. Baragetti, L. Lusvarghi, G. Bolelli, F.

Tordini, “Fatigue behavior of 2011-T6

aluminum alloy coated with PVD WC/C,

PA-CVD DLC and PE-CVD SiOx coatings”,

Surf. Coat. Technol. 203, 2009,

pp.3078-3087.

12. S.K. Kim, T.H. Kim, K.T. Rie, “TiCN

coatings on aluminum alloy formed by

MO-PACVD”, Surf. Coat. Technol. 131,

2000, pp.121-126.

13. J.N. Balaraju, Kalavati, K.S. Rajam,

“Electroless ternary Ni-W-P alloys

containing micron size Al2O3 particles”,

Surf. Coat. Technol. 205, 2010, pp.575-581.

14. M. Novák, D. Vojtěch, T. Vitů, “Influence

of heat treatment on tribological properties

of electroless Ni-P and Ni-P-Al2O3 coatings

on Al-Si casting alloy”, Appl. Surf. Sci. 256,

2010, pp.2956-2960.

15. F. Bigdeli, S.R. Allahkaram, “ An

investigation on corrosion resistance of

as-applied and heat treated Ni-P/nanoSiC

coatings”, Mater. Des. 30, 2009,

pp.4450-1153.

16. S. Ranganatha, T.V. Venkatesha, K. Vathsala,

“Development of electroless

Ni-Zn-P/nano-TiO2 composite coatings and

their properties”, Appl. Surf. Sci. 256, 2010,

pp.7377-7383.

17. J.T. Winowlin Jappes, B. Ramamoorthy, P.

Kesavan Nair, “Novel approaches on the

study of wear performance of electroless

Ni-P/diamond composite deposites”, J.

Mater. Process Technol. 209, 2009,

pp.1004-1010.

18. V.V.N. Reddy, B. Ramamoorthy, P.

Kesavan Nair, “A study on the wear

resistance of electroless Ni–P/Diamond

composite coatings ”, Wear 239, 2000,

pp.111-116.

19. Y.Z. Zhan, G. Zhang, “Friction and wear

behavior of copper matrix composite

reinforced with SiC and graphite particles”,

Tribol. Lett. 17, 2004, pp.91-98.

20. Y. Wu, B. Shen, L. Liu, W. Hu, “The

tribological behavior of electroless

Ni-P-Gr-SiC composite”, Wear 261, 2006,

pp.201-207.

21. F.B. Wu, S.K. Tien, Y.Z. Tsai, J.G. Duh,

“Phase transformation and hardness of the

Ni–P–Al ternary coatings under thermal

annealing”, Thin Solid Films 494, 2006,

pp.151-154.

http://rpa.lib.uch.edu.tw:2088/science/article/pii/S0043164800003306http://rpa.lib.uch.edu.tw:2088/science/article/pii/S0043164800003306http://rpa.lib.uch.edu.tw:2088/science/article/pii/S0043164800003306