Abstract
摘要 無電鍍鎳因具有良好的耐蝕性、抗磨耗性及膜厚均一性，經熱處理後之硬度又可大幅提升，而被工業界廣泛的應用於鋼材之表面改質上。為了更進一步拓展其應用，常會在二元Ni-P系統中加入第三元素以改善Ni-P之性質，諸如，Ni-Cu-P、Ni-B-P及Ni-W-P等三元鎳基膜。其中Ni-Cu-P膜擁有熱穩定性、耐蝕性優於二元Ni-P膜之優點，而為最常被研究之系統。 在本研究中，將第三元素Cu加入Ni-P鍍膜以期改善二元鍍膜之熱穩定性。一般來說，三元Ni-Cu-P鍍膜通常是以化學溶液法來鍍製，但以此法所鍍製出之鍍膜的Ni、Cu及P成份並不容易達到控制，因此，改以另外一種鍍膜技術-物理氣相沉積法，在420工具鋼上鍍製Ni-Cu-P鍍膜。Ni-Cu-P鍍膜中的成份可經由複合靶材中Ni-P膜本來的成份與複合靶材中Cu所佔之表面積比例而加以改變，進而達到Ni-Cu-P鍍膜成份控制的目的。Ni-Cu-P鍍膜之平面成份均勻度亦可達到。 成份為（70.18□82.26）at%Ni-（17.17□1.39）at%Cu-（12.65□16.35）at%P之濺鍍膜，經由X光繞射分析鑑定，結果顯示為非晶結構。在微硬度測試方面，發現Ni-Cu-P鍍膜之硬度隨著Cu含量的增加而減少，但是Ni-Cu-P鍍膜之硬度仍然大於基材之硬度。 綜合熱差分析與X光繞射分析之結果，得知在退火之後，非晶結構之Ni-Cu-P鍍膜將直接相變化成Ni-Cu固溶體相與Ni3P相。Ni-Cu-P鍍膜可藉由Ni3P與Ni-Cu之析出而達到硬度強化的效果。與二元的Ni-P膜相較，在三元Ni-Cu-P中Cu的加入可以提高其結晶溫度。經不同溫度熱處理後，82.26at%Ni-1.39at%Cu-16.35at%P鍍膜與74.27at%Ni-12.65at%Cu-13.08at%P鍍膜產生最高硬度的退火溫度分別約為365℃與380℃。因此可知在Ni-Cu-P濺鍍膜中，熱穩定性將會隨著Cu含量的增加而提升。由以上分析證明本實驗成功地利用濺鍍法及複合靶材設計，達到控制三元Ni-Cu-P鍍膜成份之目的，同時提高此三元鍍膜之熱穩定性。