螺丝防蚀处理

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1、螺絲防蝕處理工研院量測中心／CNLA秘書處廖光磊工程師摘要對金屬表面防蝕的方法進行討論及分析，並結合螺絲生產實務，提出螺絲之防蝕對策，具有參考及運用價值。一、前言金屬受到環境的影響，藉著化學或電化學反應所造成之破壞性侵害，稱為腐蝕。幾乎所有的金屬製品，在一定的環境中。都會有若干型態之腐蝕現象，而螺絲是金屬製品，自然無法避免金屬腐蝕的問題，其使用的環境及時間不同時，腐蝕的現象亦有明顯的差異。以台灣來說，台灣地形狹小，四面環海，為海島型氣候，大氣中之鹽份及濕度極高，又有許多污染性工業，如鋼鐵、石化、火力發電等，加上近年來汽、機車大幅成長，大量排放的廢氣，使空氣中充

2、滿腐蝕性之硫化物與氮化物氣體及微粒，這些都是造成金屬腐蝕的主要原因。例如位於雲林海邊之台塑六輕麥寮廠，目前所發現之螺絲、螺栓、結構鋼及管線等金屬腐蝕情形，其嚴重性可能已超過原先建廠前之預估，形成工程人員必須重視及優先解決的問題。金屬腐蝕會造成巨額之設備維護成本及嚴重之經濟損失，如因腐蝕而增加設計、製造、保養及維修費用，或甚至發生危害及災難。螺絲的使用範圍最廣泛，數量需求亦最大，其抗蝕能力之優劣決定其使用之耐久性，對設備之安全及可靠性有重大影響，因此研究防蝕方法，開發及應用現代防蝕技術，是當前重要課題。二、防蝕的方法金屬防蝕的方法主要有四方面，即控制材料本身、使

3、用環境、材料與環境之界面及改良金屬結構之設計，若採用完全抗腐蝕的合金來製造螺絲，除非有特別需要，否則在經濟的觀點而言是不切實際，或將螺絲的表面與會產生腐蝕的環境因素完全隔離，在實務上也不見得行得通可能非常困難。改良金屬結構設計可在某種情況下來改善特殊境況之影響，但多數螺絲之設計無法充份修改，且其保護作用亦非永久性者，因此此法不能根本解決問題，只有在界面上之防蝕，亦即表面防蝕處理是目前應用最廣泛的方法。表面防蝕處理是指運用各種方法在金屬表面施加保護層，其作用是將金屬與腐蝕性的環境隔離，以抑制腐蝕過程的產生，或減少腐蝕性介質與金屬表面接觸，而達到防止或減輕腐蝕的目

4、的。保護層應能符合下述要求：1.耐蝕、耐磨、高硬度，2.結構緊密、完整、孔隙小，3.與基體金屬結合牢固、粘結力好，4.均勻分佈且有一定厚度。保護層通常分為金屬塗層和非金屬塗層兩類，金屬塗層是指用耐蝕性較強的金屬或合金在容易腐蝕的金屬表面形成保護層，這種塗層又叫鍍層。產生金屬鍍層的方法和種類相當多，其中最常見的是電鍍法，其次是熔融金屬浸鍍法(熱浸鍍)及化學表面處理。非金層鍍層是指用有機高分子材料如油漆，及無機材料如陶瓷，在金屬設備或零件表面上形成保護層，該保護層能將基體金屬與環境介質完全隔離，防止基體金屬因接觸腐蝕介質而造成腐蝕。一、電鍍電鍍是指在含有欲鍍金屬離

5、子的溶液中，以被鍍之材料或物品為陰極，通過電解作用，即可在基體表面上獲得鍍層。在電解過程中，電極和電解液間之界面上發生化學反應，陽極釋放電子發生氧化反應，陰極吸收電子發生環原反應。電鍍可為材料或物品覆蓋一層較均勻及具有良好結合力的鍍層，以改變其表面特性及外觀，達到材料保護或裝飾的目的。電鍍時須用直流電(低電壓、大電流)，並能適當控制電流密度及通電時間以獲得需要之鍍層厚度。耐蝕性鍍層常用鋅、鎘、銅、鎳等金屬或鋅鎳、鎳錫、鎳銅、銅鋅等合金，依據鍍層與基體金屬形成電偶時的電級電位不同，可分陽極性鍍層與陰極性鍍層兩種。在腐蝕介質中陽極性鍍層的電位比基體金屬更負，例如鋼

6、上鍍鋅或鎘，當鍍層有破損時，鍍層將作為陽極溶解，對於鋼材具有電化保護作用，即「犧牲性」保獲作用，鍍層越厚，保護作用越大。陰極性鍍層的電位比基體金屬更正，例如鋼上鍍鉻、銅、鎳，當鍍層有破損時，鍍層會加速基體金屬暴露部份之腐蝕，僅在完全不透過性時能有保護作用，所以鍍層應注意其緊密性及無破損，而保護能力決定其孔隙率，孔隙率低，保護作用大，其防蝕效果是利用鍍層隔離外在環境，使腐蝕介質無法滲透至基體金屬。一、熱浸鍍熱浸鍍是把被鍍件浸入熔融的金屬液中，使其表面形成鍍層的方法。熱浸鍍層金屬的熔點要比基體金屬低得多，例如鋅、鋁、鉛及其合金。用熱浸法可得相當厚之鍍層，通常較厚於

7、相似之電鍍者，且熱浸鍍者很少具疏孔，熱浸式鍍層一般較相同之電鍍鍍層，具有較佳之耐蝕性。在相同之腐蝕環境中，熱浸式鍍層的使用壽命較長，且有較強的結合力。但是這種方法控制鍍層的厚度比較困難，通常鍍層厚度50g/m2以上者以熱浸鍍法較容易獲得，而50g/m2以下之鍍層厚度以電鍍法就可經濟的獲得。成功之熱浸鍍法，必須將底層金屬與鍍層金屬互相結合成合金，至少到某種程度，由熱浸鍍法獲得之鍍層，不只是由所用成份之被覆層，在結晶組織上，熱浸式鍍層至少具有兩層，一為內層式合金擴散層，一為外層式鍍層，外層基本上與所施成份未用作鍍層時有相同性質，內層擴散層常很硬脆，經彎曲後可能脫皮

8、或裂開，故處理件不能過份變形，處理件所