第三章 實驗步驟及方法 3.1 實驗目的
在實驗中採用如圖 3- 7 的奈米硬度機來做測試。先將所製得的實驗試片 切成 1cm*1cm*1cm,再用硬度機做測試,量測薄膜的硬度值。
3.9.2 鍍層粗糙度測量
實驗中薄膜的表面形貌觀察,除了 2-D 外 還包括 3-D 和薄膜表面粗糙 度也相當重要,分析上使用原子力顯微鏡。其主要原理為利用一個極微細的 懸臂拖曳在末端裝上一根銳利的探針,在靠近薄膜表面施加凡得瓦爾力 (VanDer Waals Force) 通過物件表面的凹凸時,會有訊號的回饋,懸臂接收偏 析訊號經由程式的轉換成影像得到表面形貌圖及粗糙度值圖3-8及圖3-9所 示。以掃描方式可以原子間的吸引力與排斥力的作用,則可分為三種基本的 操作模式:接觸式 (contact) 、非接觸式 (noncontact) 及輕敲式 (tapping),
其中以輕敲模式較為普遍,因為輕敲模式在掃描過程中,探針會接觸到試片 表面,其解析度較非接觸模式的解析度來得高,再加上此探針與試片表面是 進行輕敲的方式(9),故可以減少試片表面的刮傷。本實驗採用的是接觸式的 掃瞄方式,掃描面積10μm x10μm。
Rz(Din)=(Z1+Z2+Z3+Z4+Z5)………(9) 評估,主要裝置如3-10 所示,測試的電池依ASTM Standard G5[50],將極化 試片置於1.0N之鹽酸中(PH=2)依(10)公式求出NIC:
………(10)
將試片與甘汞電極間外加電壓,測得兩極間電流-電壓極化曲線如圖 3-11,由 極化曲線可求得各種腐蝕速率及腐蝕電位。
3.11 鍍膜附著力測試
薄膜附著力測試(scratch test)是使用金屬工業中心的QUAD 型刮痕 驗機(Scratch tester)。標準試片大小是2.54cm x 2.54cm,將試片固定於 抓痕試驗機上,然後慢慢增加荷重,荷重由10N到90N,數據中Smooth 的一次微分最大值對應的負載值就是破壞薄膜所需的力量。圖3-8為其示 意圖,由鍍膜起始破裂的最小荷重(臨界荷重:Lc)決定出鍍膜的附著 力,刮針荷重最大值設定為3.0 Kg,移動速率為0.015 cm/s,終止載荷90 NT。刮痕試驗 (scratch test) 係利用鑽石刮針連續施加荷重的方式,於
鍍膜表面進行刻刮,並在鍍膜表面拖拉,直到臨界破壞產生。鍍膜表面 裂模式,如圖3-11。破裂發生於界面 ( adhesion failure) 有剝裂( spalling failure )、翹曲破裂 ( bucking failure )、碎片破裂 (chipping failure ) 三種
親水的固體的表面),液滴將會完全地平在固體表面上,而其接觸角約為 0°。
而非強親水性之固體,則接觸角則會較大,到約90°。在許多高親水性的表面 上,水滴所表現自0°到 30°。若是固體表面為疏水,則接觸角將大於 90°。對 於高疏水性的表面,其對水的接觸角可高達150°或甚至近 180°。在這種的表 面上,水滴僅是停留在其上,而非真正對其表面浸潤,可稱之為超疏水,我 們可以在適當氟化處理過(類鐵氟龍塗佈)的表面觀察到,並可稱之為蓮花 效應。這種新材料的表面之超疏水現象係基於與蓮葉表面相同之原理(葉面 有許多小突起)甚至對蜂蜜都有超疏水之現象。接觸角因而也提供了表面與 液體間作用力的資訊。