1.1 研究背景與動機目的
隨著製造業的蓬勃發展，近年來國內外模具業與機械加工業為降低製造成本 與提高加工精度，高速切削變成為最近相當熱門的加工技術，高速切削需搭配高 硬度的刀具材料使用，尤其針對輕薄短小之電子產品的模具以及其急迫性之交貨 期，越來越多業者採用 CNC 高速切削工具機。高速切削來提升加工速率，就上 述原因，刀具硬度對工件影響很大，這些影響主要包含刀具壽命、切削力、切削 溫度、工件表面粗糙度及表面結構完整性，如裂縫的產生、殘留應力及結構組織 的變化等複雜且具有交互作用的加工現象。使用抗磨耗超硬陶瓷薄膜刀具與模具 為當今製造業主流，此類硬膜的好處除增加工作效能高外，尚有延長刀具、模具 壽命之功用。最常被應用的超硬陶瓷薄膜材料是過鍍金屬的氮化物，工具鍍膜被 覆處理之超硬陶瓷薄膜具有硬度高、熔點高、化學穩定性佳的優點，因此常被用 來作為硬膜被覆材料，並可降低成本，提高生產效率，改善產品品質。TiC、TiN、
TiCN 等硬質鍍膜由於具有高的硬度、楊氏模式、低摩擦係數、良好耐腐蝕性與 熱傳導性、高的導電性與熔點高等優良性質，已普遍應用在微電子業、航空工業、
太空技術與半導體工業。[1-2]
自 1970 PVD(Physical Vapor Deposition 物理氣體沈積相)與 CVD(Chemical Vapor Deposition 化學氣體沈積相)就被廣泛運用薄膜沉積。使用耐磨耗超硬陶瓷 薄膜刀具與模具為當今製造業主流，此類硬膜的好處除增加工作效能高外，尚有 延長刀具、模具壽命之功用。一般而言， PVD 溫度低，沒有毒氣問題； CVD 溫度高，需達到 1000°以上將氣體解離，以產生化學作用。最常被應用的超硬陶 瓷薄膜材料是過鍍金屬的氮化物，工具鍍膜被覆處理之超硬陶瓷薄膜包括包括氮 化鈦（TiN）、碳化鈦（TiC）、碳氮化鈦（TiCN）、氮化鋯（ZrN）、氮化鉻（CrN）、
氮化鋁鈦（TiAlN）等。由於具有高的硬度、高的熔點、楊氏模數、低摩擦係數、
良好耐腐蝕性與熱傳導性與高的導電性等優良性質，經適當的薄膜處理後的工件，
可提高 3 至 10 倍的壽命，已廣泛應用於切削刀具、精密陶瓷業與汽車工業；切 削刀具如碳化鎢刀具、鑽頭、銑刀等刀具。精密模具業如沖模模具、成型模具等。
汽車工業如活塞、活塞環、合金輪轂等易磨損零件。表 1-1 為各鍍層應用與壽命 提升比較。
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M 類碳化物：
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放電加工(Electrical Discharge Machining)通常以煤油為絕緣液，但因煤油熔 點低，容易造成火災，其加工時所產生之氣體對環境也會造成些微的污染[5]，
並有學者利用放電加工法，改善碳化鎢刀具的表面性質，提升其表面硬度及 切削性，其文獻如下：在 2004 年 Z.B. Yu 等學者，以黃銅為電極，碳化鎢為工 件，在煤油及氣體兩種介質中進行放電，並探討其表面性質[14]。在 2007 年 H.K.
Kansal 等學者，以純鈦為電極， SKD61 為工件，在放電過程中添加 Al、Cr、
Cu、SiC 及 Ti 與 C 的混何粉末，並成功的在工件上形成 TiC 塗層[15]。
從以上文獻中可得到放電加工表面改質的可行性，放電加工會有質量轉移的 現象，也會與放電介質產生反應合成新的相，可以提升其硬度及改變表面性質。
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型號為 SPMN120308 HTi10(ISO 分類 K10)，電極鈦管尺寸 ψ5 ×20(mm)，鈦化學 成份如表 2-1，鈦性質如表 2-2。放電介質氮氣(99.99%)與乙炔(99.99%)都由精上 企業有限公司提供。