热浸镀锌介绍.doc

前　　　言 　　鋼鐵材料為今日人類生活中不可或缺的重要資源。然而因其本身特性使然，使得銹蝕無日不時伴隨著我們，並無時無刻地損耗著我們的資源－鋼鐵。尤其，台灣地處高溫高濕的海洋性季風的惡劣環境下，銹蝕問題較其他各國更為嚴重。　　先進諸國，很早就注意到銹蝕的嚴重性，據估計，因防蝕所造成的損失，在日本一年約達國民生產毛額（GNP）的三?五 ﹪。在美國，此一比率為四?二 ﹪，在英國為三?五﹪，西德為三 ﹪，而台灣則遠超過以上比率。如以日本之三?五 ﹪來計算，在2001年我們不知不覺中損失了新台幣三千三百三十億元（2001年國民生產毛額約為新台幣九兆五千一百三十九億）。所以先進國家均成立了有關的防蝕技術研究機構，以採取各種有效的措施，來避免或減少其損失。然而我國目前似乎尚沒有一主要機構來正視此一問題。因此，到處可以看到因防蝕技術不良或防蝕方法錯誤所造成的「銹蝕」景觀，實在令人非常痛心。　　熱浸鍍鋅防蝕技術是目前各先進國家，使用最廣泛，也是最有效的大氣防蝕方法，其性能、特點及經濟效益，在本簡介中均有論及。盼能藉著本簡介之說明，使大家對熱浸鍍鋅之防蝕方法，有更深一層的認識，並加以採用。但願早日我們在台灣各地都可以看到那沉著、穩健的「鋅」的色彩，充滿在我們生活中的每一個角落而為我們人類有限的資源，負起維護保衛的重責大任。　　熱浸鍍鋅的使用已有一五○年以上的歷史了，其原理至今尚無改變。且因有無數的研究報告針對其作業流程作詳細檢討，因此才有從最原始的濕式法鍍鋅演變至今天的乾式法及連續法等作業。其防蝕效果也被公認為是目前最好的，且最具經濟效益的。據估計，全世界每年經熱浸鍍鋅保護的鋼材約有20,000,000 tons，其對人類有限資源之維護價值實在是難以估計。　　先進國家熱浸鍍鋅的使用已非常廣泛。舉凡電力、電信、道路、運輸、橋樑、港灣、建築等都可使用。誇大地說「有鐵的地方，就有熱浸鍍鋅」應不為過。台灣地區身處亞熱帶潮濕型海洋性環境，腐蝕問題比其它各國嚴重有過之無不及，但卻因對於防蝕問題之警覺性不夠，使得隨處可見鋼鐵因銹蝕而廢棄的景觀，實在值得令人深思。 ? 熱 浸 鍍 鋅 流 程 簡 介 　　熱浸鍍鋅的原理，簡單的說即是將已清洗潔淨的鐵件，經由Flux 的潤濕作用，浸入鋅浴中，使鋼鐵與熔融鋅反應生成一合金化的皮膜。 其作業流程簡示如下： 　　良好的熱浸鍍鋅作業，應是各製程均在嚴格的管制下，徹底發揮該製程的功能。且若前一製程的不良，會造成後續製程的連鎖不良反應，而大量增加作業成本或造成不良熱浸鍍鋅產品。若前處理不良，則熔鋅無法與鋼鐵正常完全反應，形成最完美的鍍鋅皮膜組織。若後處理不良，則破壞鍍鋅皮膜外觀，減低商品價值等。 ? 熱 浸 鍍 鋅 的 優 點 整個鐵材表面均受到保護，無論在凹陷處管件內部，或任何其它塗層 很難進入之角落，溶融鋅均很容易均勻的覆蓋上。 鍍鋅層之硬度值比鋼材還大。如圖1 ，最上層之Eta layer 只有 70 DPN 硬度，故易受碰撞而凹入，但下層之Zeta layer 及 delta layer 分別有179及211 DPN 硬度值比鐵材的159 DPN硬度值最還 高，故其抗衝擊及抗磨耗性均相當良好。 圖 1：熱浸鍍鋅皮膜斷面顯微鏡組織 鐵地（Base steel） 為原來之鐵基，一般硬度約為159 DPN hardness。 ζ層（Zeta layer） 最靠近鐵基之一層緻密合金層，構造複雜，富有韌性及延展性，以Fe Zn7之化成存在，鐵含量約7~11 ﹪。 δ1層（Delta layer） 為一顯著單斜系柱狀組織，以Fe Zn13化成存在，鐵含量約6﹪，硬度值約179 DPN。 η層（Eta layer） 最上部之純鋅層，為一稠密六方晶系，質軟、富於延展性，變形加工不易破裂。鋅純度約98.5 ﹪以上，硬度值約70 DPN。 在邊角區，鋅層往往比其它地方還厚，參照圖2，且有良好的韌性 及抗磨耗性。而其它塗層在此邊角處，往往是最薄最不易施工，最 易受傷害處，故常須再維護。 圖 2 即使因受很大的機械傷害或其它原因。造成一小部份的鋅層脫落， 將鐵基裸露，此時，周圍鋅層就會發揮犧牲陽極的功能，來保護此 處鋼鐵，使不受浸蝕。而其它塗層則剛好相反，銹會馬上生成，且 迅速漫延至塗層下面，引起塗層剝落。請參照圖3所示。 1 熱浸鍍鋅 塗裝 原表材 破裂發生 腐蝕狀態 ?結果 抑制腐蝕（犧牲陽極） 加速腐蝕 圖 3：保護皮膜破裂之腐蝕示意圖 鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，請參照圖4示，約為鋼鐵腐蝕 腐蝕速率的1/17至1/18，且是可預估的 。其壽命遠超過其它任何 塗層。 圖 4：熱浸鍍鋅的耐久年數 鍍層壽命在某一特定的環境下，主要視鍍層厚度而定。而鍍層厚度又受鋼鐵厚度之厚薄