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陽極氧化鋁膜/鋁線材微結構對電性之影響

為了解決6061 T6的問題，作者王聖方 這樣論述：

導線結構大部分為外覆高分子PVC的金屬線，普遍不耐高溫、酸鹼、磨耗以及嚴苛氣候，PVC絕緣外層耐溫僅60℃，隨著PVC老化並脆化，絕緣性降低，陶瓷層優異的材料特性可以解決此高分子的使用限制，用以取代傳統導線，完全不會有過熱燃燒起火問題，本研究使用陽極處理氧化鋁，作為絕緣層，PVC體積電阻 >1012 Ω - cm ，但氧化鋁卻有 >1014 Ω - cm ，相差百倍。以鋁線為芯材，表面用陽極處理生成氧化鋁作為絕緣層，作法如下：鋁線當作陽極，陰極選取石墨板為惰性電極，草酸為電解溶液，通電使鋁線材表面氧化形成氧化鋁薄膜，其化學性穩定，不受酸鹼腐蝕，氧化鋁熔點2,072°C，即使500°C下，體積

電阻率仍有1014 Ω - cm ，介電擊穿電壓有18KV/mm，氧化鋁不可燃、耐酸鹼、幾乎沒有壽命侷限。習知陽極氧化鋁是高密度堆積六角形孔洞，可填塞色料發色，其孔洞緊密排列，且氧化鋁膜緊密附著在鋁基材，可完整均勻包覆鋁線，空氣中當電壓小於10000V時不導電，電阻為無窮大，但電壓大於10000V時，空氣就會被擊穿而導電，設計氧化鋁作為絕緣層，再有孔洞提供的空氣電阻，研究陽極氧化鋁當作導線絕緣層的可行性。以CVD和PVD在金屬上披覆陶瓷，難以避開披覆層剝落問題，本研究選用工業用純鋁，先研磨將鋁表層氧化層去除，再浸泡氫氧化鈉，為了清潔表面，接著浸泡硝酸溶液中和殘留氫氧化鋁，同時表面敏化，再以化學

拋光將表面平整化，以利於進行陽極處理時能平均分布電荷。鋁基材之表面粗糙度與化學拋光後表面粗糙度成正比，2000號砂紙研磨所得粗糙度為0.72μm，足以有利於後續氧化鋁生長，10%草酸50V生成之微結構孔洞小，且可生成厚度35.92μm，此厚度為最佳電阻>2000MΩ。因氧化鋁因成長張應力產生沿線材方向的裂紋，而在裂紋處電擊穿，雖然已達到高絕緣電阻，但裂紋缺陷有擊穿後電阻出現，其氧化鋁膜成長厚度約每增加10V之電壓，厚度增加1倍，使用兩段式陽極處理，第一段使用30V，第二段使用50V，經由第一段10min以上製造緻密表層，再加上第二段加速生長，以達到最佳絕緣，第一段30V陽極處理需要大於10mi

n，而第二段加速生長其需要大於30min才能生長出能抵抗1000V高壓之絕緣電阻，再經由披覆凡力水，先隔絕氧化鋁與大氣接觸吸收水份，並填補應力產生裂紋，達到最高絕緣電阻之導線，製作出來之AAO最高耐電壓1000V下接近∞，並進一步解決具氧化鋁外層導線的彎折裂開問題，撓曲90度仍能抵抗250V直流電壓，工作溫度達450℃。

6005鋁合金之T6熱處理優化

為了解決6061 T6的問題，作者廖桓雍 這樣論述：

6005鋁合金為Al-Mg-Si系列之熱處理鋁合金，可透過均質化處理 (Homogenization)、固溶處理 (Solid solution treatment, S.T.) 與人工時效 (Artificial aging, A.A.) 提升材料機械性質。本研究針對已均質化6005鋁合金，透過熱力學模擬軟體計算材料平衡相之比例變化作為熱處理參數參考，擬定固溶處理與人工時效之溫度、時間，經由時效硬化熱處理尋找最佳T6熱處理參數，使Mg-Si析出物達到β”狀態，最大化增加6005鋁合金之機械性質。6005鋁合金在525°C、550°C、575°C以同一溫度進行固溶處理，隨固溶時間的增加，硬度

皆有逐漸下降趨勢，顯示粗大Mg-Si析出物經固溶處理皆有效消除，Mg、Si原子均勻固溶擴散至Al基底內。在人工時效方面，以155°C進行人工時效約在32小時達時效硬化峰值(Peak-aged)約123 Hv，其極限抗拉強度為339.7 MPa，伸長率為15.6%。於175°C約在8小時達硬化峰值約118 Hv，其極限抗拉強度為334.6 MPa，伸長率為13.8%。低溫下人工時效Mg-Si化合物需更長時間才會成長為β”，但較為容易有效控制Mg-Si析出物之生長與相變化，故155°C最大硬度峰值略高於175°C最大硬度峰值。考量未來業界應用之6005鋁合金工件尺寸較大與時間成本考量，以550°C

固溶處理4小時，並在175°C人工時效8小時，為本研究建議之最佳T6熱處理參數。