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目前的缝纫机针大多实施电镀处理以防止其生銹.但电镀会造成材料的氢脆性,并对人体及环境都有危害.本计画采用改良式固体粉末渗铬法取代传统的镀铬法,将车针施以渗铬处理来改善缝纫车针的耐蚀性,并提升其品质.首先将缝纫车针置於渗铬炉中,以各种条件实施渗铬处理,由渗铬後车针表层之显微组织渗铬层之结构,均匀性等探讨各渗铬参数对车针渗铬效果的影响.其次将渗铬车针与电镀车针比较耐蚀性,硬度,韧性等性质,以了解渗铬处理对车针品质的提升效益.实验结果显示,缝纫车针经渗铬处理後,其耐蚀性有显著改善,且随渗铬温度的提高,其耐蚀效果变得更好.经由盐水浸渍试验及硫酸铜溶液浸渍试验得知,缝纫车针经700℃以上的渗铬处理後,其耐蚀性不但远优於未处理的针,也优於一般电镀的车针.
但渗铬後由於车针中的碳会与铬形成碳化铬,而使表层脱碳,硬度降低,此现象尤以针尖附近最为显著.降低渗铬温度或实施预渗碳或淬火前先以高周波预先硬化,均可减缓针尖软化的现象.实验证实,若将渗铬温度降至690℃,且针尖先以高周波预先硬化,再经适当热处理,则缝纫车针的硬度与耐蚀性均有不错的表现,可优於传统的电镀车针.人才培育成果说明:对於参与该计画的研究生已学到改良式粉末渗铬法的原理及操作技巧,并了解渗铬层之分析方法.而且对於电子微探仪之应用及金相试片之制作,显微组织之观察,微硬度之测试等亦有进一步的认识与了解.技术研发成果说明:
1.缝纫机针经渗铬处理後,其内部的碳会扩散出来与铬化合而在表面形成碳化铬被覆层.此被覆层的耐蚀性极佳,因而能有效改善车针的耐蚀性.当渗铬时间一定时,渗铬的温度越高,其所生成的碳化铬层厚度越厚.在800-900℃渗铬处理的缝纫车针,其表面所生成的碳化铬被覆层的均匀性好,没有缺陷,耐蚀性极佳.底材脱碳情形严重,尤其是针尖附近,最为明显.
2. 缝纫机针经过渗铬处理後,表面的铬含量及碳含量均会随渗铬温度提高而提升,因为当渗铬温度超过钢材沃斯田铁化温度以上时,渗铬反应会趋向在表面形成碳化铬被覆层.此层的成分与结构与电镀车针的镀铬层应有所不同.
3.经由盐水及硫酸铜浸渍试验得知,渗铬缝纫车针的耐蚀性不但远优於未处理的车针,也优於一般的电镀车针.
4.提升针尖硬度且兼顾缝纫车针的耐蚀性,需从调整渗铬处理的温度与时间来著手,以两段式渗铬(900℃×1小时+650℃×2小时)配合预渗碳处理来进行渗铬处理,所得之缝纫车针淬火後的针尖硬度与缝纫车针的耐蚀性均有良好的表现.
5.适当降低渗铬温度,并於车针热处理前针尖先施以高周波局部硬化,可有效避免渗铬缝纫车针针尖偏软的现象.例如:在690℃渗铬且针尖经高周波局部硬化的渗铬成品针,其耐蚀性及硬度皆优於一般传统的电镀成品针.
