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指導教授：王聖璋 學　　生：林宏錡

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 -

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指導教授：王聖璋 學　　生：林宏錡

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Presentation Transcript

  1. 指導教授：王聖璋 學　　生：林宏錡

  2. Outline • 前　　言 • 實驗方法 • 結果與討論 • 結　　論

  3. 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。

  4. 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

  5. 三電極系統：前處理 鋁線，純度：99.99% 鋁板，純度：99.00% 低碳鋼 • 1 參考電極 沉浸至NaOH NaOH+HCl(20~30%)沉浸 DI Water清洗 DI Water清洗 輔助電極 工作電極

  6. 三電極系統：前處理 工作電極 浸入二氯甲烷脫脂 利用砂紙將表面均勻研磨 沉浸至鹽酸(37%)＋硫酸（98%） DI Water清洗

  7. 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

  8. 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

  9. 1) Effect of current density on the surface morphology current density：12 mA/cm2 thickness：7.16μm current density：16 mA/cm2 thickness：9.19μm current density：20 mA/cm2 thickness：11.08μm current density：24 mA/cm2 thickness：11.68μm

  10. 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

  11. 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

  12. 2) Effect of temperature on the surface morphology (1c) (3b) current density：20 mA/cm2 thickness：11.08μm temperature：308K current density：20 mA/cm2 thickness：10.50μm temperature：328K (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：20 mA/cm2 thickness：10.73μm temperature：318K

  13. (1d) (3c) current density：24 mA/cm2 thickness：11.68μm temperature：308K current density：24 mA/cm2 thickness：11.21μm temperature：328K (2d) 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 current density：24 mA/cm2 thickness：13.53μm temperature：318K

  14. 3) Effect of current density on the crystal structure and orientation of aluminium coatings 導致Al及Fe氧化 基板

  15. 整合(111),(200),(220),(222)以下方表達式計算至Fig.6~8表示：整合(111),(200),(220),(222)以下方表達式計算至Fig.6~8表示： temperature：328K current dnesity：24 mA/cm2 temperature：318K current dnesity：20 mA/cm2

  16. 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。

  17. 4) Effect of temperature on the orientation of aluminium coatings 整合(111),(200),(220),(222)以下方表達式計算至Fig.9~12表示： temperature：328K current dnesity：24 mA/cm2 temperature：318K current dnesity：20 mA/cm2

  18. 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。

  19. 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。

  20. 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。

  21. 謝謝聆聽

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