本研究主要分別以微彈性複合磨料與碳化矽磨料探討對純鎳(Ni-200)表面精修效果。首先了解兩種磨料研磨時間與表面粗糙度及材料移除量的關係，發現碳化矽磨料或微彈性複合磨料，對試片皆在某一研磨時間後，試片表面粗糙度值變化程度與試片材料移除量呈現趨緩現象；其次以田口式實驗設計法(Taguchi Experimental Design Method)與變異數分析(Analysis of Variance)，依所得兩種磨料最適因子水準組合，探討對試片表面粗糙度影響程度，可發現磨料號數對碳化矽磨料研磨效果影響最明顯，而微彈性複合磨料則因基材微彈特性，使得入口壓力參數影響研磨效果較明顯，但平台轉速對兩種磨料研磨效果影響不大；研究另針對試片研磨前/後表面進行微硬度測試，發現經碳化矽磨料研磨後的純鎳表面存在硬化現象，而由微彈性複合磨料研磨後的表面硬度並無明顯變化，證明研究自製微彈性複合磨料具微量研磨特性外，亦可有效減緩磨料噴射法對表面產生珠擊硬化現象。

研究亦導入磨潤理論，持續深入了解兩種磨料其切線負荷與真實接觸面積差異程度，透過實務與理論交互分析驗證，得知微彈性複合磨料受基材微彈性影響，以及表面披覆研磨粒因素，確實可對純鎳表面產生多點微量研磨效果，使得表面粗糙度有效獲得改善；而由磨潤分析中亦得知，碳化矽因其高硬度及不規則銳角輪廓，相較於微彈性複合磨料可輕易嵌入工件表面，進而快速形成犁割痕，使表面粗糙度獲得改善，但受研磨阻力影響，使碳化矽在加工開始瞬間至結束瞬間，其切線負荷明顯提升。未來本研究成果將可作為相關實驗與設計重要參考依據。

In this paper, micro-elastic composite abrasives and silicon carbide abrasives were used to investigate the surface finishing effect of pure nickel (Ni-200). Firstly, the relationship between the grinding time of the two abrasives and the surface roughness and the amount of material removed was found. The change in degree of the surface roughness value of the test piece and the removal amount of the test piece material show a slowing phenomenon; Secondly, using Taguchi Experimental Design Method and Analysis of Variance, according to the combination of the optimum factor levels of the two abrasives obtained, the degree of influence on the surface roughness of the test piece was discussed. Grinding number has the most obvious effect on the grinding effect of silicon abrasive, while the micro-elastic composite abrasive has a more obvious influence on the grinding effect due to the micro-elasticity of the substrate, but the platform speed has little effect on the grinding results of the two abrasives. The research also carried out micro hardness test on the surface of the test piece before and after grinding, and found It is found that the surface of pure nickel after grinding by silicon carbide abrasive has hardening phenomenon, but the surface hardness after grinding by micro-elastic composite abrasive has no obvious change, which proves that the research of self-made micro-elastic composite abrasive has micro-grinding characteristics and can effectively slow down abrasive jetting bead hardening.

中文摘要.......................................................................i
英文摘要......................................................................ii
誌謝.........................................................................iii
目錄..........................................................................iv
表目錄........................................................................vi
圖目錄......................................................................viii
符號說明.....................................................................xii
第一章 緒論...................................................................1
1.1 研究背景...............................................................1
1.2 動機與目的.............................................................6
1.3 研究流程與研究架構......................................................6
1.3.1 研究流程...............................................................6
1.3.2 研究架構...............................................................8
第二章 文獻回顧...............................................................8
2.1 純鎳應用...............................................................8
2.2 純鎳表面處理技術........................................................8
2.3 磨料噴射加工法..........................................................9
2.4 田口實驗設計法.........................................................10
2.5 磨潤原理..............................................................11
第三章 實驗設備與材料.........................................................12
3.1 實驗設備..............................................................12
3.1.1 磨料噴射系統..........................................................12
3.1.2 3D列印機..............................................................17
3.1.3 超音波清洗機..........................................................17
3.1.4 精密電子天坪..........................................................18
3.1.5 白光干涉儀............................................................18
3.1.6 維克氏硬度試驗機.......................................................19
3.1.7 掃描式電子顯微鏡.......................................................19
3.1.8 電子顯微鏡............................................................20
3.1.9 轉速計................................................................20
3.1.10 紅外線溫度計...........................................................21
3.2 實驗材料..............................................................21
3.2.1 實驗試片..............................................................21
3.2.2 研磨料................................................................22
第四章 研究方法..............................................................25
4.1 磨料噴射加工法.........................................................25
4.1.1 加工原理與材料移除機制..................................................25
4.1.2 微彈性複合磨料移除機制..................................................26
4.2 田口式實驗設計法.......................................................27
4.2.1 田口式實驗設計法原理...................................................27
4.2.2 田口式實驗設計步驟.....................................................28
4.3 二體磨損分析理論.......................................................32
4.3.1 基本原理..............................................................32
4.3.2 二體磨損理論說明.......................................................33
第五章 結果與討論............................................................35
5.1 純鎳表面精修參數優化分析...............................................35
5.2 最適因子水準組合-碳化矽磨料.............................................43
5.3 最適因子水準組合-微彈性複合磨料.........................................48
5.4 碳化矽磨料與微彈性複合磨料表面精修效果分析...............................54
5.5 微彈性複合磨料表面觀測.................................................57
5.6 田口設計之二體磨損理論驗證.............................................59
5.6.1 計算詳解之磨料作用力與磨料真實接觸面積..................................59
5.6.2 磨料作用力與磨料真實接觸面積之影響分析..................................71
第六章 結論..................................................................74
參考文獻......................................................................75
英文論文大綱..................................................................81

[1] ITIS智網，“ 2021/2022產業技術白皮書 ”，中華民國經濟部技術處，2022/08/17，https://www2.itis.org.tw/PubReport/PubReport_Detail.aspx?rpno=53273633&industry=&ctgy=37&free=&type=pubreport。
[2]產業人力供需資訊網，” 2030整體人力需求推估/未來產經發展趨勢與圖像 ”，中華民國國家發展委員會，2022/08/17，https://theme.ndc.gov.tw/manpower/Content_List.aspx?n=315869EEDF0D4401。
[3]王盈錦(主編)/林峰輝/胡孝光/黃玲惠/黃義侑/蔡瑞瑩/闕山璋，2002，生物醫學材料，合記圖書出版社，台北市。
[4]吳昌崙/張景學，2003，半導體製造技術，新文京開發出版股份有限公司，台北縣(即為新北市)。
[5]施宥騏，2016，” 以溶液法製備金屬摻雜氧化鎳應用於反置型鈣鈦礦太陽能電池 ”，國立成功大學航空太空工程學系，碩士論文，台南市，台灣。
[6]楊士葆，2019，” 高分枝銅骨架及奈米碳管表面電沉積氫氧化鎳應用於電分解尿素之研究 ”，國立高雄科技大學化學工程與材料工程系，碩士論文，高雄市，台灣。
[7]曾雅麟，2015，” 外加磁場應用於導磁纖維射出成型產品穿透導電性影響之研究 ”，中原大學機械工程研究所，碩士論文，桃園，台灣。
[8]Jia-Hui Xu, Xi Yan, Yan Chen, Xiao-Jing Guo, Wan-Zhong Lang，2021，” Fish-scale nickel mesh with switchable wettability for efficient oil/water separation ”，Journal of Environmental Chemical Engineering，Volume 9/Issue 5/ Article 106228。
[9]王為浩，2017，” 複合平板迴路式熱管流量效應之研究 ”，國立臺灣大學機械工程學研究所，碩士論文，台北，台灣。
[10]IT IS智網，“ 台灣鎳合金產業鏈分析 ”，金屬工業研究發展中心，2022/08/17，https://www2.itis.org.tw/NetReport/NetReport_Detail.aspx?rpno=396161056。
[11]ITIS智網，“ 2020台灣地區鎳原料市場回顧與2021展望(上) ”，金屬工業研究發展中心，2022/08/17，https://www2.itis.org.tw/NetReport/NetReport_Detail.aspx?rpno=669745608。
[12]ITIS智網，“ 2020台灣地區鎳原料市場回顧與2021展望(下) ”，金屬工業研究發展中心，111/08/17，https://www2.itis.org.tw/NetReport/NetReport_Detail.aspx?rpno=669833234。
[13]semi，” SEMI F105 - Guide for Metallic Material Compatibility in Gas Distribution Systems”，2022/08/17，https://store-us.semi.org/products/f10500-semi-f105-guide-for-metallic-material-compatibility-in-gas-distribution-systems?_pos=1&_sid=a88d56aea&_ss=r&variant=21161668935739。
[14]曹亨，2013，” 金屬發泡鎳應用於燃料電池與內部甲醇重組器整合系統之研究 ”，元智大學機械工程系，碩士論文，桃園市，台灣。
[15]Tae Hyun Kim, Ganesh Kumar Veerasubramani, Sang Jae Kim，2018，” Hierarchical porous flower-like nickel cobaltite nanosheets as a binder-less electrode for supercapacitor application with ultra-high capacitance ”， Journal of Industrial and Engineering Chemistry，Volume 61/p181~p187。
[16]Angel L. Ortiz, Jia-Wan Tian, Jia-Wan Tian, Peter K. Liaw，2010，” Experimental study of the microstructure and stress state of shot peened and surface mechanical attrition treated nickel alloys ”，Scripta Materialia，Volume 62/Issue 3/p129~p132。
[17]Ting Chen, Hendrik John, Jing Xu, Qiuhong Lu, Jeffrey Hawk, Xingbo Liu，2013，” Influence of surface modifications on pitting corrosion behavior of nickel-base alloy 718. Part 1: Effect of machine hammer peening ”，Corrosion Science，Volume 77 /p230~p245。
[18]G.X. Lu, J.D. Liu, H.C. Qiao, Y.Z. Zhou, T. Jin, J.B. Zhao, X.F. Sun, Z.Q. Hu，2017，” Effect of laser shock on tensile deformation behavior of a single crystal nickel-base superalloy ”，Materials Science and Engineering: A，Volume 686/p46~p53。
[19]YongCheng Ge, Zengwei Zhu, Yongwei Zhu，2019，” Electrochemical deep grinding of cast nickel-base superalloys ”，Journal of Manufacturing Processes，Volume 47/p291~p296。
[20]Zhenyu Zhang, Longxing Liao, Xinze Wang, Wenxiang Xie, Dongming Guo，2020，” Development of a novel chemical mechanical polishing slurry and its polishing mechanisms on a nickel alloy ”，Applied Surface Science，Volume 506/ Article 144670。
[21]Benkai Li, Chenwei Dai, Wenfeng Ding, Changyong Yang, Changhe Li, Olga Kulik, Vyacheslav Shumyacher，2021，” Prediction on grinding force during grinding powder metallurgy nickel-based superalloy FGH96 with electroplated CBN abrasive wheel ”，Chinese Journal of Aeronautics，Volume 34/Issue 8/p65~p74。
[22]Zhirong Liao, Irati Sanchez, Dongdong Xu, Dragos Axinte, Giedrius Augustinavicius, Anders Wretland，2021，” Dual-processing by abrasive waterjet machining—A method for machining and surface modification of nickel-based superalloy ”，Journal of Materials Processing Technology，Volume 285/ Article 116768。
[23]楊子誼，2009，” 新型噴射磨料的開發及其應用於晶圓再生處理之研究 ”，國立中央大學機械工程研究所，碩士論文，桃園市，台灣。
[24]紀厚任，2012，” 磨粒流噴射加工脆性材料之研究 ”，淡江大學機械與機電工程學系，碩士論文，新北市，台灣。
[25]徐黎榮，2013，” 磨料噴射加工法對SKD61精加工之研究 ”，建國科技大學自動化工程系暨機電光系統研究所，碩士論文，彰化市，台灣。
[26]王成勇/王榮娟/楊佩旋/文武/邱春林，2015，” 微磨料漿體射流的漿體配置及鑽孔性能研究 ”，中國機械工程期刊，第26卷/第16期/p2191~p2196。
[27]Vahid Hadavi, Björn Michaelsen, Marcello Papini，2015，” Measurements and modeling of instantaneous particle orientation within abrasive air jets and implications for particle embedding ”，Wear，Volume 336-337/p9~p20。
[28]XU Xinliang, LIU Fenglei, ZHAO Qingyun, WANG Lidong，2016，” 磨料形狀對鈦合金緊固件塗層結合力的影響 ”，航空製造技術期刊，第14期/p102 ~p104。
[29]張修銘/姜昂/史小亮/修世超，2017，” 磨削液供給參數對工件表面完整性的影響 ”，中國機械工程期刊，第28卷/第4期/p456~p461。
[30]章宇界/趙鑫/郭金海/史文峰，2019，” 複合材料膠接用金屬噴砂工藝研究 ”，玻璃鋼/複合材料期刊，第1期/p71 ~ p74。
[31]Zhibin Li, Bingzhao Gao, Xiangji Li, Kaifeng Yu，2019，”Effect of abrasive grain size on surface particle deposition behaviour of PTFE/bronze composites during abrasive wear ”，Tribology International，Volume 139/p12~p21。
[32]郭躍文/劉文元/霍艷坤/柯昌鳳/唐運生/段荔/陳昌華，2020，” 表面噴砂對有機玻璃沿面閃絡性能影響 ”，強激光與粒子束期刊，第32卷/第6期/p065002-1~p065002-6。
[33]S.N.S. Jamaludin, M.I.A. Latiff, D.M. Nuruzzaman, N.M. Ismail, S. Basri，2020，” Investigation on microstructure and hardness of nickel-alumina functionally graded material ”，materialstoday:PROCEEDINGS，Volume 29/Part 1/p127~p132。
[34]M. Balasubramanian , S. Madhu , S. Murali，2021，” Augmenting the design of a nozzle used in abrasive jet machining process with computational fluid dynamics ”， materialstoday:PROCEEDINGS，Volume 46/Part 9/p3521~p3525。
[35]Kun Zhou, Guijian Xiao, Jiayu Xu, Yun Huang，2021，” Material removal behavior of Cf/SiC ceramic matrix composites as a function of abrasive wear during diamond abrasive belt grinding ”，Wear，Volume 486~487 /Article 204101。
[36]Guiguan Zhang, Yuli Sun, Hang Gao, Xu Liu, Dunwen Zuo，2021，”PDMS material embrittlement and its effect on machinability characteristics by cryogenic abrasive air-jet machining”，Journal of Manufacturing Processes，Volume 67/p116~127。
[37]Yang Qin, Yue Wang, Wencheng Miao, Peng Yang, Daoren Fu, Lei Fan, Huahui Chen，2022，”Interface modification and impact abrasive wear behavior of ZTA particle-reinforced iron-matrix composite ”，Wear，Volumes 490~491/Article 204205。
[38]Ailian Chen, Tianyu Wang, Yue Chen, Shirui Wang, Yang Chen，2022，”Development of polystyrene/polyaniline/ceria (PS/PANI/CeO2) multi-component abrasives for photochemical mechanical polishing/planarization applications ”，Applied Surface Science，Volume 575/Article 151784。
[39]蔡逢哲，2008，” 磨料噴射精微加工之研究 ”，國立中央大學機械工程學系研究所，博士論文，桃園市，台灣。
[40]陳冠宇，2010，” 以田口實驗方法進行IC封裝元件導線架偏移之數值模擬 ”，逢甲大學機械工程學所，碩士論文，台中市，台灣。
[41]許庭豪，2012，” 以田口實驗方法探討氣體輔助射出成型參數對塑件之翹曲量研究 ”，逢甲大學機械工程學所，碩士論文，台中市，台灣。
[42]陳源豐/黃永河/卓漢明/林清田，2013，” 矽膠磁性複合彈性磨料之研發與內圓孔之拋光研究 ”，中國機械工程學會/全國學術論文集，第三十屆/國立宜蘭大學/宜蘭縣/#1765。
[43]林君璞，2014，” 應用田口實驗設計合成PS奈米球之研究 ”，逢甲大學化學工程學系，碩士論文，台中市，台灣。
[44]V.V. Vanmore, U.A. Dabade，2018，” Experimental and Parametric Optimization of Micro Holes on ANSI 304 Using Micro Abrasive Jet Machining (MAJM) ”，Procedia Computer Science，Volume 133/p620~p626。
[45]黃仁威，2021，” 應用田口實驗方法至塑膠面板參數最佳化之研究 ”，中原大學工業與系統工程研究所，碩士論文，桃園市，台灣。
[46]Hitesh Thakare, Ashok Parekh, Arif Upletawala, Bhushan Behede，2022，” Application of mixed level design of Taguchi method to counter flow vortex tube ”， materialstoday:PROCEEDINGS，Volume 57/Part 5/p2242~p2249。
[47]J. A. Greenwood, J. H. Tripp，1967，” The Elastict of Rough Spheres ”，Journal of Applied Mechanics (ASME)，Volume 34/P153~P159。
[48]J. A. Greenwood, J. H. Tripp，1970，” The Contact of Two Nominally Flat Rough Surfaces ”，Journal of Applied Mechanics (ASME)，Volume 185/P625~P633。
[49]W. R. Chang, I. Etsion, D. B. Bogy，1987，” An Elastic-Plastic Model for the Contact of Rough Surfaces ”，Journal of Tribology (ASME)，Volume 109/P257~P263。
[50]Lior Kogut, Izhak Etsion，2003，” A Finite Element Based Elastic-Plastic Model for the Contact of Rough Surfaces ”，Tribology Transactions，Volume 46/3/P383~P390。
[51]V. Brizmer, Y. Kligerman, I. Etsion，2006，” The effect of contact conditions and material properties on the elasticity terminus of a spherical contact ”，International Journal of Solids and Structures，Volume 43/P5736~P5749。
[52]D. Cohen, Y. Kligerman, I. Etsion，2008，” A Model for Contact and Static Friction of Nominally Flat Rough Surfaces Under Full Stick Contact Condition ”，Journal of Tribology (ASME)，Volume 130/p031401-1~p031401-9。
[53]D. Cohen, Y. Kligerman, I. Etsion，2009，” The Effect of Surface Roughness on Static Friction and Junction Growth of an Elastic-Plastic Spherical Contact ”，Journal of Tribology (ASME)，Volume 131/p021404-1~p021404-10。
[54]L. Li, I. Etsion, F. E. Talke，2010，” Contact Area and Static Friction of Rough Surfaces With High Plasticity Index ”，ResearchGate/ Journal of Tribology，Volume 132/p031401-1~p0314081-10。
[55]N.C. Kaushik, R.N. Rao，2017，” High-stress abrasive wear behavior of Al–Mg–Si hybrid composites using regression analysis ”，Industrial Lubrication and Tribology，Volume 69 /Issue 2/ Article 13。
[56]Santanu Sardar, Santanu Kumar Karmakar, Debdulal Das，2019，” Experimental Investigation on Two-Body Abrasion of Cast Aluminum-Alumuna Composities : Influence of Abrasive Size and Reinforcement Content ”，Journal of Tribology (ASME)，Volume 142/p031702-1~p031702-21。
[57]Guiguan Zhang, Yuli Sun, Hang Gao，2021，” A theoretical and experimental investigation of particle embedding and erosion behaviour of PDMS in micro-abrasive air-jet machining ”，Wear，Volume 486~487/ Article 204118。
[58]許坤明，2013/03，非傳統加工(第三版)/P10-1，全華出版圖書股份有限公司，新北市。
[59]B. R. Lawn, A. G. Evans, D. B. Marshall，1980，” Elastic/Plastic Indentation Damage in Ceramics: The Median/Radial Crack System ”，Journal of the American Ceramic Society，Volume 63/P574~P581。
[60]李旭華，2009，品質管理(第二版)，滄海書局，台中市。
[61]渡部義晴/譯者:陳耀茂，2011，田口方法的應用，鼎茂圖書出版股份有限公司，台北市。
[62]Douglas C. Montgomery(原著)/梨正中(編譯)/唐麗英(編譯)，2019，實驗設計與分析Design and Analysis of Experiments,8e International Student Version，高立圖書有限公司，新北市。
[63]OLYMPUS，”OLYMPUS 用戶手冊/ OLYMPUS Stream [版2-5]”，2022/08/17，https://www.olympus-ims.com/en/user-manuals/#!dlOpen=%2Fen%2Fdownloads%2Fdetail%2F%3F0%5Bdownloads%5D%5Bid%5D%3D276829311。