3-1 實驗材料及試片製備
本試驗所採用 AZ91D 壓鑄板材(板厚為 5.0 ㎜)，其主要成分示於 表 3-1。
表 3-1 AZ91D 鎂合金化學成分組成
將鎂合金板材切割成 150x120mm2之試片，其中 A 組試片放置 於熱處理爐中做 415°C x24hr 之固溶處理，固溶處理後以冷水淬火至 25°C、實施自然時效(T4 處理)；B 組試片則在 415°C x24hr 固溶處理 後，直接置於加熱爐施予第一階段 170°C x16hr 人工時效(T6 處理)。
有學者[27]研究指出在經過 415°C x24hr 固溶處理有較低的腐蝕電流密 度及較高的強度。所以本實驗採用參數為 415°C x24hr 固溶處理。C 組試片則進行 340°C 一道次 20%熱滾軋，滾軋後實施自然時效。D 組 試片則在進行 340°C 一道次 20%熱滾軋後，實施 250°C x 1hr 退火處 理。有學者[22]研究指出經過 340°C 一道次 20%熱滾軋塑性成型能力 較強，所以本實驗採用參數為 340°C 一道次 20%熱滾軋。處理條件如 表 3-2 所示。
成份元素 Al Mg Zn Fe Cu Mn Ni Si
含量(%) 9.0 90 0.68 0.005 max
0.03 max
0.15 min
0.002 max
0.1 max
經過上述不同條件處理後的 AZ91D 鎂合金試片，以水砂紙研磨 至 1500 號，再使用 0.3μm 及 0.05μm 氧化鋁水溶液拋光，以去離子 水洗淨表面，以(2g 苦味酸+5ml 冰醋酸+90ml 酒精+10ml 去離子水所 調配之)腐蝕液腐蝕約 50 秒，隨後以光學顯微鏡觀察其顯微結構組織。
表 3-2 鎂合金試片的處理條件
組別 第一階段 第二階段
A
415°C×24hr 固溶處理
→淬火
自然時效
B
415°C×24hr 固溶處理
→淬火
170°C x16hr 人工時效
C
一道次 340°C 20%熱滾軋
自然時效
D
一道次 340°C 20%熱滾軋
250°C x1hr 退火處理
3-2 實驗設備
實驗設備包含熱處理爐(HEATER CH10B)、熱滾軋機、恆電位儀 ( EG&G Model Versa Stat II )、三極系統電化學測試槽、pH 酸鹼值檢
測儀(SUNTEX SP-2200)、超音波清洗器、光學及掃描式電子顯微鏡 (Hitach S-4160)。
3-3 AZ91D 鎂合金腐蝕性質試驗
將經過不同條件處理之AZ91D鎂合金裁切成面積為10x10mm2之 試片，與銅導線與導電銀膠接合，再以環氧樹脂製作成電化學腐蝕試 片，試片表面以水砂紙研磨至1500號。測試溶液以試藥級NaCl和高純 度去離子水配製成3.5wt%氯化鈉溶液，並靜置於室溫下24小時備用。
而溶液分別用0.1N氫氧化鈉及1N氯化氫，以調整溶液的酸鹼值；並 使用pH值檢測儀檢測，而本實驗所設定的酸鹼值為pH3、5、7、9、
11，藉以探討經過熱處理後的AZ91D鎂合金在不同酸鹼值NaCl溶液腐 蝕環境中，pH值對其腐蝕速率及腐蝕型態的影響。電化學腐蝕試驗 包含開路電位(Open Circuit Potential, OCP)量測、塔佛極化曲線(Tafel Polarization )量測以及循環極化曲線(Cyclic Polarization)。量測使用恆 電位儀(EG&G Model Versa Stat II)及三極系統電化學測試槽（圖 3-1），以飽和甘汞電極為參考電極，石墨棒為輔助電極，AZ91D鎂合 金為工作電極；參考電極、輔助電極、工作電極、溫度計及除氣管依 序放入五口瓶中，建立三極系統電化學腐蝕槽。先將AZ91D鎂合金試 片浸置3.5%NaCl溶液中1小時後，量測其平衡電位Ec。實驗時參考電
本實驗採用Tafel法量測鎂合金之腐蝕電位、腐蝕電流密度及腐蝕率，
掃描自-250mV vs Ecorr以0.166 mV/sec掃描速率至250mV vs Ecorr為止。
電化學腐蝕實驗完畢後，將試片於腐蝕槽中取出再以清水沖洗腐 蝕表面，接著使用超音波清洗器清潔試片表面，避免因試片表面因殘 留溶液，造成材料表面繼續腐蝕。清潔完畢後將試片用掃描式電子顯 微鏡觀察腐蝕面，並分析AZ91D鎂合金經過不同熱處理條件及滾軋 後，顯微組織對其在不同pH酸鹼值3.5wt％NaCl中的腐蝕行為之影 響。實驗流程圖如圖3-2所示。
圖 3-1 電化學試驗設備裝置示意圖[27]
圖 3-2 實驗流程圖
鎂合金壓鑄板材
固溶處理 415°C×24hr
熱滾軋成型 340°C 一道次 20%
A 組 自然時效
顯微組織 OM 觀察 B 組
170°C×16hr 人工時效
C 組 自然時效
D 組 250°C×1hr
退火處理
腐蝕組織 SEM 分析 微結構組織EDX分析
腐蝕電化學試驗3.5wt%NaCl 溶液 pH3~11 腐蝕試驗
分析與評估