(圖 4-9)；經過 10 分鐘化成處理後皮膜的裂痕明顯增大，形成半圓形的 裂痕形狀(圖 4-10)。
4-1-3 塔佛極化曲線
圖 4-12 為不同化成時間之試片在中性 3.5% NaCl 溶液環境下之 Tafel 極化曲線圖，因為經過 1 分鐘～5 分鐘化成處理的皮膜，其 Tafel 極化 曲線太致相近，所以用經過 2 分鐘化成處理皮膜的 Tafel 極化曲線代表，
其相關數據則整理於表 4-1。由表中可以看出經過 2 分鐘化成處理之試 片有最高之開路電位(-1.64VSCE)、腐蝕電位(-1.48VSCE)和最低的腐蝕電流 密度(5.62μA/cm2)，所以其抗蝕性最佳。但當 AZ91D 鎂合金的化成時間 達 7 分鐘後，試片的腐蝕電流密度則有明顯增加(15.57μA/cm2)，而經過 10 分鐘化成處理之腐蝕電流密度為最高(23.84
μ
A/cm2)，其原因可能是化 成時間過長，表面裂痕過大而導致加速腐蝕的原因。由以上試驗綜合評 估，以 2 分鐘化成處理的皮膜具有較佳的抗腐蝕性，因此後續試驗均以 此化成處理條件為準，進一步評估錳酸鹽化成處理鎂合金的腐蝕性能。4-2 化成處理鎂合金在中性 3.5% NaCl 溶液之腐蝕 4-2-1 浸泡腐蝕試驗
圖 4-13 為化成處理 AZ91D 試片與原材在中性 3.5% NaCl 溶液中之 重量損失與浸泡時間關係圖，其數據整理於表 4-2。由實驗結果得知，
隨著時間的增加，其重量損失呈現出接近線性的增加。在浸泡 100 小時 後，原材的重量損失為 0.00269 克，根據公式計算，其腐蝕電流密度約 為 15.03μA/cm2，浸泡 400 小時後，原材的重量損失為 0.01009 克(約 14.08μA/cm2)；在浸泡 100 小時後，經過化成處理之試片的重量損失為 0.00088 克，其腐蝕電流密度約為 4.91μA/cm2，浸泡 400 小時後經過化 成處理之試片的重量損失為 0.00364 克(約 5.07μA/cm2)，故可得知在中 性 3.5% NaCl 溶液中之浸泡腐蝕試驗之重量損失大小為:原材＞化成處 理之試片。由浸泡腐蝕試驗結果發現在中性環境下，經過化成處理之試 片的重量損失量較少，比原材有更佳的抗腐蝕性。
4-2-2 間隙腐蝕試驗
圖 4-14 和圖 4-15 分別為化成處理 AZ91D 試片與原材在中性 3.5%
NaCl 溶液中，經間隙腐蝕試驗之 SEM 圖，由圖中可以看出，間隙腐蝕 模具夾住的部份皆有腐蝕的情況，表面產生許多的腐蝕的氧化物，而原 材的腐蝕狀況較為嚴重，相較之下，經過化成處理的試片就非常輕微，
沒有受到嚴重的腐蝕。
4-2-3 電化學試驗
圖 4-16 為化成處理 AZ91D 試片與原材在中性 3.5% NaCl 溶液中 的開路電位圖，原材之電位變動範圍在-1.86～-1.55VSCE，而經過化成處 理之試片的電位變動範圍在-1.84～-1.64 VSCE。由實驗結果可以得到，原 材之開路電位最為貴重，而經過化成處理之試片最具活性但較為穩定，
故可得知開路電位之大小為：原材＞化成處理之試片。由開路電位量測 結果得知，隨著量測時間的增加，開路電位一開始會急速上升然後慢慢 穩定下來，再緩慢的上升，此現象為試片表面形成氧化膜或鈍太膜而保 護 試 片 表 面 ， 使 電 位 往 較 鈍 態 處 移 動 ， 顯 示 出 原 材 有 最 高 之 電 位 (-1.55VSCE)，而經過化成處理之試片電位較低(-1.64VSCE)。開路電位表 示材料腐蝕趨勢的資訊，而不是腐蝕量的多寡，而經過化成處理後的試 片開路電位較低，原因可能是經過化成處理後，表面形成許多微小的缺 陷，而產生孔蝕的趨勢，使得經過化成處理後的試片之開路電位較低。
圖 4-17 為化成處理 AZ91D 試片與原材在中性 3.5% NaCl 溶液中之 Tafel 極化曲線，而開路電位、腐蝕電位和腐蝕電流密度數據整理於表 4-3。由實驗結果得知，原材與經過化成處理之試片的腐蝕電位相同，皆 為-1.48VSCE，而原材之腐蝕電流密度為 7.56
μ
A/cm2，經過化成處理之試片為 5.62
μ
A/cm2，所以原材的腐蝕電流密度較大，顯示相對腐蝕速率較 快，不過在兩者差距很小，顯示經過化成處理後的試片雖然能提供較佳 的抗腐蝕能力，但效果不顯著。在表 4-2 中，浸泡腐蝕試驗中的重量差經過計算後所得到的腐蝕電 流密度，原材的腐蝕電流密度平均為 14.80
μ
A/cm2，經過化成處理之試 片為 5.00μ
A/cm2，與 Tafel 極化曲線所得的腐蝕電流密度互相比對後，經過化成處理之試片一樣擁有較佳的抗腐蝕性，但是浸泡腐蝕試驗所得 到的數據差距較為明顯。所以錳酸鹽化成皮膜能在鎂合金表面形成一種 鈍態膜，其成份為磷酸鎂與二氧化錳，扮演著強氧化劑的角色，不易被 還原成金屬，具有良好的抗腐蝕能力，能保護鎂底材不受腐蝕液的侵蝕。
循環極化法是屬於一種大範圍的掃描方式，可以判斷是片表面是否 有孔蝕的產生。圖4-18為經過化成處理的試片與原材在中性3.5% NaCl 溶液環境下之循環極化曲線圖，圖中可以看出經過化成處理之試片與原 材在中性環境下皆沒有鈍態區的現象，由此可知並沒有鈍化膜的形成，
代表著鈍態膜來不及完全形成則立即又開始遭到破壞，造成試片表面不 斷地進行陽極溶解。圖中可以觀察到，循環極化掃描方向都是以反向掃 描電流密度比正向掃描電流密度大，即為順時針回掃，形成正遲滯的曲 線，這表示鈍化膜破裂後再保護能力差或是有孔蝕現象的產生，也就是 說試片表面一旦產生了孔蝕時，由於鈍化膜破裂後再保護能力差，會使
孔蝕繼續生成或是擴大孔蝕的孔洞，造成無法預測的破壞，而可從遲滯 環面積來得知孔蝕的腐蝕量，相較之下原材的遲滯環面積比經過化成處 理之試片大的許多，即孔蝕的腐蝕量最大，也表示其表面孔蝕會最嚴重。
圖 4-19 和圖 4-20 分別為化成處理 AZ91D 試片與原材在中性 3.5%
NaCl 溶液中，經 Tafel 極化曲線試驗之 SEM 的照片，由圖中可以看出，
原材為全面性的均勻腐蝕，腐蝕情況非常嚴重，而經過化成處理後之試 片為局部性的腐蝕型態，除了局部腐蝕情況較為嚴重之外，其餘腐蝕表 面只有輕微的腐蝕，造成化成皮膜些許的脫落，並沒有侵蝕到內部的材 料基底，產生局部腐蝕的原因有可能是經過化成處理後的表面會產生許 多微小的裂痕，而造成許多的孔蝕，孔蝕面積慢慢擴大而造成局部腐蝕 的情況。所以經過化成處理後的試片的確有增加抗腐蝕性的能力，能確 保材料不受腐蝕液的侵蝕。
4-3 pH 值對化成處理鎂合金腐蝕性質的影響 4-3-1 浸泡腐蝕試驗
圖 4-21 和圖 4-22 為化成處理 AZ91D 試片與原材分別為在 pH=5 和 pH=3 酸性環境下 3.5% NaCl 溶液中所得重量損失量與浸泡時間關係 圖，其數據整理於表 4-4 和表 4-6。由實驗結果得知，在 pH=5 浸泡 100 小時後，原材的重量損失為 0.00426 克，根據公式計算，其腐蝕電流密 度約為 23.80μA/cm2，浸泡 400 小時後，原材的重量損失量為 0.01412 克(約 19.70μA/cm2) ；在浸泡 100 小時後，經過化成處理之試片的重量 損失為 0.00158 克，其腐蝕電流密度約為 8.83μA/cm2，浸泡 400 小時後，
經過化成處理之試片的重量損失為 0.00642 克(約 8.95μA/cm2)。在 pH=3 浸泡 100 小時後，原材的重量損失為 0.00651 克，其腐蝕電流密度約為 36.38μA/cm2，浸泡 400 小時後，原材的重量損失量為 0.02080 克(約 29.02μA/cm2) ；在浸泡 100 小時後，經過化成處理之試片的重量損失為 0.00478 克，其腐蝕電流密度約為 26.71μA/cm2，浸泡 400 小時後，經過 化成處理之試片的重量損失為 0.01567 克(約 21.86μA/cm2)。故可得知在 酸性 3.5% NaCl 溶液中之浸泡腐蝕試驗之重量損失大小為: 原材＞化成 處理之試片。由浸泡腐蝕試驗結果發現在酸性環境下，原材和經過化成 處理之試片的重量損失量皆隨著 pH 值降低而增加，尤其以原材在 pH=3 環境下浸泡 400 小時後，重量損失高達 0.02080 克，腐蝕情況最為嚴重，
由此可以看出長時間下氯離子會加速破壞試片表面，增加腐蝕速率。
圖 4-23 和圖 4-24 為化成處理 AZ91D 試片與原材分別為在 pH=9 和 pH=11 鹼性環境下 3.5% NaCl 溶液中所得重量損失量與浸泡時間關係 圖，其數據整理於表 4-8 和表 4-10。由實驗結果得知，在 pH=9 浸泡 100 小時後，原材的重量損失為 0.00312 克，根據公式計算，其腐蝕電流密 度約為 17.43μA/cm2，浸泡 400 小時後，原材的重量損失量為 0.01028 克(約 14.34μA/cm2) ；在浸泡 100 小時後，經過化成處理之試片的重量 損失為 0.00132 克，其腐蝕電流密度約為 7.37μA/cm2，浸泡 400 小時後，
經過化成處理之試片的重量損失為 0.00560 克(約 7.81μA/cm2)。在 pH=11 浸泡 100 小時後，原材的重量損失為 0.00321 克，其腐蝕電流密度約為 17.94μA/cm2，浸泡 400 小時後，原材的重量損失量為 0.01075 克(約 15.00μA/cm2) ；在浸泡 100 小時後，經過化成處理之試片的重量損失為 0.00129 克，其腐蝕電流密度約為 7.20μA/cm2，浸泡 400 小時後，經過 化成處理之試片的重量損失為 0.00590 克(約 8.23μA/cm2)。故可得知在 鹼性 3.5% NaCl 溶液中之浸泡腐蝕試驗之重量損失大小為: 原材＞化成 處理之試片。由浸泡腐蝕試驗結果發現在鹼性環境下，和經過化成處理 之試片的重量損失量隨著 pH 值升高而增加，但是增加的量不明顯，與 中性環境中的重量損失差異不大。再不同 pH 值環境下，隨著浸泡時間 的增加，重量損失量也隨之增大，但腐蝕電流密度則有減少的趨勢，其
原因可能為試片在初期時為新鮮表面，腐蝕反應較劇烈，隨著腐蝕時間 的增加，試片表面經過腐蝕後而達到一個平衡，腐蝕速率則降低。
4-3-2 間隙腐蝕試驗
圖 4-25～圖 4-28 為化成處理 AZ91D 試片與原材在酸性 3.5% NaCl 溶液中，經間隙腐蝕試驗之 SEM 圖，由圖中可以看出，在 pH=3 的環境 中原材的腐蝕狀況最為嚴重，腐蝕量明顯比在中性環境中來的多，相較 之下，經過化成處理的試片不管在弱酸或是強酸的環境中，腐蝕就非常 輕微，表面只有受到些許的腐蝕。
圖 4-29～圖 4-32 為化成處理 AZ91D 試片與原材在鹼性 3.5% NaCl 溶液中，經間隙腐蝕試驗之 SEM 圖，由圖中可以看出，在 pH=9 和 pH=11 的環境中原材的腐蝕狀況較為嚴重，表面受到大量氫氧根離子的堆積而 腐蝕，但破壞的情況比在酸性環境中較輕微，相較之下，經過化成處理 的試片不管在弱鹼或是強鹼的環境中，腐蝕情況就非常輕微，表面皮膜 只有受到些許的腐蝕，化成皮膜的表面形貌依然良好。
4-2-2 電化學試驗
圖 4-33 和圖 4-34 分別為在 pH=5 和 pH=3 酸性環境下開路電位。在 pH=5 的環境中，原材之電位變動範圍在-1.84VSCE～-1.59VSCE，而經過
化成處理之試片的電位變動範圍在-1.76VSCE～-1.68VSCE。當增加氯離子 濃度使 pH=3 時，原材之電位變動範圍在-1.97VSCE～-1.62VSCE，而經過 化成處理之試片的電位變動範圍在-1.82VSCE～-1.75VSCE。由實驗結果可 以得到，原材之開路電位最為貴重，而經過化成處理之試片最具活性但 較為穩定，故可得知開路電位之大小為：原材＞化成處理之試片。開路 電位的結果也是隨著 pH 值下降而降低，這一樣說明了試片在酸性環境 下會因為氯離子的增加而加速表面的破壞，進而降低了抗腐蝕性。原材 之開路電位較為貴重，原因如同在中性環境下之情況，經過化成處理 後，表現形成許多微小的缺陷，而產生孔蝕的趨勢，使得經過化成處理 後的試片之開路電位較低。圖中也能觀察到，原材的開路電位變動範圍 比經過化成處理後之試片還來的大，可能是因為 AZ91D 原材在 NaCl 溶液中反應劇烈，必須表面達到均勻的腐蝕產物才能使開路電位達到穩 定值。
圖 4-35 和圖 4-36 分別為在 pH=9 和 pH=11 鹼性環境下開路電位。
在 pH=9 的環境中，原材之電位變動範圍在-1.94VSCE～-1.56VSCE，而經 過化成處理之試片的電位變動範圍在-1.82VSCE～-1.66VSCE。當增加氫氧 根離子濃度使 pH=11 時，原材之電位變動範圍在-1.79VSCE～-1.60VSCE， 而經過化成處理之試片的電位變動範圍在-1.80VSCE～-1.69VSCE。由實驗 結果可以得到，原材之開路電位最為貴重，而經過化成處理之試片最具