電化學應用 一、授課目的:藉由對電化學基礎與應用產業的認識，進而了解化工背景者在電化學應用科技產業中之重要性以及所扮演之角色。 二、授課內容：以習得電化學應用相關的通識為主旨，內容含蓋下列諸項： 1.表面處理 2.電化學感應器 3.電子材料上應用 三、授課方式： 以投影片為主。  四、成績採分：1.期中30%：預定以採繳交報告或測驗之方式。 2.期末40%：簡單測驗之方式。 3.平時(出席率、上課狀況等)30%  五、教課書：無 參考書籍：1.基本電化學；黃忠良譯，復漢書局。 2.電化學；田福助，新科技書局。 3.電化學及應用；楊藏嶽，中國電機工程協會。 4.Electrochemistry; Christopher M..A. Brett, OXFORD.

第一章 表面處理概論 1.1 表面處理( Surface Treatment ) 1.2 表面處理的目的 1.3 表面處理之重要性 1.2 表面處理的目的  1.3 表面處理之重要性  1.4 表面處理技術之種類  1.5 國內表面處理工業之狀況及問題  1.6 國內表面處理工業發展之方向  1.7 學會,雜誌及參考書籍  1.8 我國表面處理電鍍技術士檢定規範

1.1 表面處理( Surface Treatment ) 表面處理的對象非常廣泛,從傳統工業到現在的高科技工業,從以前的金屬表面到現在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕 ,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽 延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理 (surface treatment) 或稱為表面加工(surface finishing).

1.1.1 金屬表面處理(metal surface treatment) 金屬經初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性質等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing).

1.2 表面處理的目的 表面處理的目的可以分四大類: (1) 美觀(appearance). (2) 防護(protection) (3) 特殊表面性質(special surface properties) (4) 機械或工程性質(mechanical or engineering properties)

(1) 美觀(appearance) 為了提高製品之附加價值,賦予製品表面美觀,例如裝飾性電鍍 (decorative plating) Au, Ag, Rh, Ni, Cr,黃銅等電鍍 (electroplating).

(2) 防護(protection) 為了延長製品的壽命,再製品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍(protective  plating) Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍.

(3) 特殊表面性質(special surface properties) 1. 提高製品之導電性(electrical conductiuity),例如電鍍Ag,Cu. 2. 提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業應用,例如Sn-Pb 合金   電鍍. 3. 提高光線之反射性(light reflectivity ) 例如太空船,人造衛星的   外殼需    反射光線,Ag及Rh的鍍層被應用上. 4. 減小接觸阻抗(contact resistance)例如在電子組件之Au及Pd電鍍.

(4) 機械或工程性質(mechanical or engineering properties ) 1. 提高製品之強度(strenth),例如塑膠電鍍. 2. 提高製品之潤滑性 ( bearing propertries ) 例如多孔洛電鍍 (porous  chromium plating), 內燃機之鋁合金活塞 (piston) ,鍍   錫Sn以防止汽缸 (cylinder)壁刮傷. 3. 增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance) ,例如硬洛電鍍(    hard chromium plating). 4. 提高製品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑膠,非金屬之電鍍. 5. 滲碳(carburizing) ,氮化(nitriding) 之防止,例如鋼鐵表面硬化    (case hardening)時在不要硬化部份鍍Cu.

1.3 表面處理之重要性 表面處理工業雖然不是工業之主流,但只有透過表面處理,製品的特性及價值才能充份發揮出來. 所以表面處理為各種加工製造工業不可或缺的過 從傳統工業到近代高科技,表面處理技術一直扮演非常重要性之角色.例如太空船,人造衛星,積體電路等之發展表面處理技術都有決定性之影響.由於表面處理對材料月異,帶動相關科技工程之進步.

1.4 表面處理技術之種類 從表面處理之特性可分類: 表 _____ 機械法 __ 珠擊法,切削,搪磨,撒砂,精磨,研磨,超加 工. 面 _____ 冶金法 __ 表面硬化,(淬火,滲碳,氮化),擴散皮膜法. 形 _____ 化學法 __ 電解研磨,酸洗,化學研磨,酸蝕雕刻. 成

1.4 表面處理技術之種類 從表面處理之特性可分類: 表 _____ 表面披覆__ 電鍍,無電鍍,熱浸鍍,熔射鍍, 真空蒸著,陰極噴濺, 面 _____ 無機披覆__ 陽極處理,化成處理,著色,琺瑯 處理. 披 _____ 有機披覆__ 塗裝,橡膠加襯,塑膠加襯. 覆

1.5 國內表面處理工業之狀況及問題 電鍍製程是現代化產品不可缺少之重要程序，歷年來在國內經濟發展上均扮演著相當重要之地位，惟電鍍產業規模隨著相關產業及國內經濟景氣而有很大之變化。有關表面處理工業,國內有約4000家,其中電鍍工業約佔1000家,分散全省各地,主要的生產項目有,工業電鍍, 裝飾電鍍,熱浸電鍍, 陽極電鍍,化成電鍍,發色,塗裝.

1.5.1 原料及設備之供應        大部分昂貴之原料依靠國外進口,生產設備多為國產,較貴重之檢驗儀器設備75% 是進口貨.國內原料成本極高,業著負擔沉重,應設法改善,防止貿易商操縱市場,更要鼓勵研究開發及生產重要之原料.

1.5.2 從業人員知識水準 一般從業人員的程度較低,科技短識及品管觀念缺乏,難有研究開發新產品,唯賴低 廉勞力,以求生存. 表面處理對材料之附加價值甚高,先進國家不惜投入龐大人力物力從事研究發展,使得表面處理技術日新月異,我國要並駕齊驅,迎頭趕上,勢必從教育做起,在大專院校設立正規教育之表面處理人才,才能有雄厚發展實力.鼓勵學校與工業界間之建教合作,技術性問題需要由學校帶動,學校要增添新設備,充實師資,積極培育專業人才,企業界要僅量聘用教育較高科技人員,以增加研究發展之潛力.

1.5.3 生產及經營方式 一般專業廠商--規模不大, 沒有管理制度,教育程度低.大廠---則受到地下工廠惡性削價之競爭. 小廠應集中投資,合併經營,始合乎經濟原則. 換置自動化處理設備,能以簡化經營管理,提高生產效率,穩定品質,節省人工,提高產品之國際聲譽,促進工業升級.

1.5.4 廢物處理及公害 由於地下工廠甚多,使廢物形成嚴重之公害問題,廢物處理系統投資費用極高. 根據經驗及需要,認為設立表面處理專業區,集中處理廢物,廢水,不但能減少公害,而且能管制地下工廠.

1.6 國內表面處理工業發展之方向 1.朝向潔淨生產之路：由製程的改善，擴展為產品設計、使用與棄置等考量，採行對環境產生傷害較低的製程，做到低污染、省能源、省資源的規劃設計。 2.勞動人力的供需配置：要朝向科技化來發展就有高科技人力需求，除了引進高科技工業人力外，尚能就既有人力予以全面提升。 3.積極提昇產業技術：參加科專計劃，或運用學術研究機構資源，藉達到提昇產業技術之目的。 4.市場評估做為產業發展未來的目標：貿易自由化可以使業者充份利用國際分工的機會爭取訂單量與商機, 增加合作機會。透過產業間彼此提攜效果，可以形成整體性的高度競爭力，一般認為擁有完整的關聯產業是很重要的有利因素。

1.6 國內表面處理工業發展之方向 1.6.1 裝飾電鍍(decorative plating) 大廠增添新設備,提高技術水準,提高產品品質,加強取締公害,自然促使非法及小廠淘或合併經營才能進一步發展. 1.6.2 工程電鍍(engineering plating） 今後發展方向為如何協助,促使這些小廠家合併始引進或研究開發更經濟更有效新技術.工程電鍍用之化學品如進鍍成性質之添加劑,多為國外原料供應商之機密,利潤甚高,若能長期研究必能研 就發展成功替代品,以減低本國電鍍工業之成本.

1.6 國內表面處理工業發展之方向 1.6.3 鍍錫(tin plating) 鍍錫生產應往高速率之連續生產方向發展,唯有使用高度自動化設備才能節省日益高漲之連續工資及能源.此種設備國內無法設計製造, 需向國外引進技術 1.6.4 熱漫鍍鋅(zinc hot dip coating) 國內鍍鋅鋼片業者需淘汰更新陳舊設備,採用新式連續式熱浸鍍鋅方式生產,產量大,品質佳,產品適用性廣,成本低並加以配合耐高腐蝕力,鍍層延性,抗熱性,銲接性及美麗彩色塗裝之需求提高製品之品質.

1.6 國內表面處理工業發展之方向 1.6.5 陽極處理(anodizing) 陽極處理之發展例如硬質陽極處理(hard anodizing),在低溫電流亦有用交直流並用之陽極處理.這種硬化之陽極處理的鋁材可用於活塞,汽缸,汽缸內襯,油壓機及渦輪之另件.浴溫,電流密度, 溶液成份需自動控制才能嚴格管制成品之品質以達客戶要求.自動化需引進國外技術及大量之資金,所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化.

1.6 國內表面處理工業發展之方向 1.6.5 陽極處理(anodizing) 陽極處理之發展例如硬質陽極處理(hard anodizing),在低溫電流亦有用交直流並用之陽極處理.這種硬化之陽極處理的鋁材可用於活塞,汽缸,汽缸內襯,油壓機及渦輪之另件.浴溫,電流密度, 溶液成份需自動控制才能嚴格管制成品之品質以達客戶要求.自動化需引進國外技術及大量之資金,所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化.

1.6 國內表面處理工業發展之方向 1.6.6 塗裝(coating) 發展之趨勢大多採用粉體塗裝,以節省能源和溶劑並可減少公害.非溶劑之塗裝和省能源型(紫外線硬化,低 溫硬化)之新產品我國塗裝工業當然應該迎頭趕上.