金属防蚀的方法

金属防蚀的方法

防止腐蚀最有效的方式是藉由暸解腐蚀机构与腐蚀的成因，再找出适当的防蚀方法。如前所述，发生腐蚀的主要原因包括电化学及化学作用，因此如果能阻止或抑制腐蚀的发生，诸如：选用耐蚀或适当处理的材料，使用涂料、腐蚀抑制剂将金属表面和其环境隔开，大量使用阴极防蚀以防止化学电池的发生，或是使阳极形成钝化层以保护内部金属，均是有效的方法。

1 、材料的选择和处理

选择适当的材料是防蚀的基本方法，例如：在适当成本考虑下使用不锈钢或是其他耐蚀材料。

但是这样的材料也并不一定能防止腐蚀的发生，例如：沃斯田铁系的不锈钢料如果经由焊接或高温缓冷的过程，到达425℃附近，会在其晶界析出碳化铬，此后此区域将因缺乏铬而迅速发生腐蚀的现象（此种现象又称为不锈钢敏化现象），因此如果使用在这样的场合，配合适当的处理是必要的。此外，铸件在冷却过程发生的偏析现象会形成局部伽凡尼电池作用、材料经过冷加工所亦产生的应力腐蚀现象，都必须经由均质化退火、弛力退火等处理来防治腐蚀的发生。

2、覆层和抑制剂

用来防蚀的覆层大致分为有机质覆层、无机涂层和金属覆层两大类，有机质涂层如：

油漆或喷漆，无机涂层如：珐琅质涂层、水泥涂层等都是，金属涂层则如：电镀、热浸法，电镀以镀铬为主，而热浸法中热浸镀锌则日益受到重视，更是近年来在钢铁防蚀应用上常用的方法。

有机质覆层的目的是隔离阳极和阴极，而油漆(paints)就是一般最常用的有机质覆层，它是由有机媒质(vehicle)、不溶性颜料(pigment) 与其他物质等混和而成，媒质的成份可以是植物油、亚麻仁油或桐油，也可以是合成树脂和挥发性稀释剂(thinner)的混合物。无机涂层如果使用玻璃质珐琅必须保持没有裂隙，以往常用的\"彩色锅\"就是这一类涂层的例子，但是热震(thermal shock)破裂是其主要弱点；水泥涂层可以使用涂布或喷敷的方式，一般厚度约为10~30mm，较厚的涂层可以用金属网来补强；化学转化涂层是目前常用的涂层方式，磷酸盐、铁氟龙都是这一类涂层的代表，阳极处理涂层更是铝及铝合金有效的防蚀方式。

金属覆层是近年来公共工程极为重视的防蚀方法，一般使用于土木营造、电力、通讯、铁道，造船等方面，良好的金属涂层，不但可以延长结构寿命，相较于有机涂层必须定期维修的缺点，金属涂层更具有成本经济、经年不必维修等特点，例如采用热浸镀锌构材或钢索的桥梁，就可以耐用数十年以上，而据文献指出：美国Brooklyn桥上的镀锌钢索使用就超过百年。

3、 阴极防蚀

阴极防蚀的方法最主要的目的是使得被保护的金属成为阴极，这样就可以确保该金属不被腐蚀。阴极防蚀的主要方式有两种：一种是施以外部电压（impressed voltage），使得腐蚀反应停止或是反向进行，另一种是以他种金属作为阳极称为牺牲阳极(sacrificial anode)，在阳极耗尽后只需更换新的阳极即可。

4、金属钝化(阳极保护)

钝化或称为过动态(Passivity)是一种金属特殊的现象，它产生的现象是使得原先易受腐蚀的阳极金属反而受到保护。有些金属在特定的环境下，会有活性的转变，也就是原先\"活性\"很强的金属，腐蚀速率应随电极电位而增加，但是当阳极极化电位到达某一定电位时，腐蚀速率反而急遽下降，形成钝化的现象，这种钝化的现象可以使得原先容易受腐蚀的金属(例如：铁)，甚至在强酸中(例如：硝酸)也不会受到腐蚀。

在活化-钝化转移的过程中，产生变化的临界的电位称为钝化电位，此时金属会产生一层30A°(1A°=10-10m)的钝化膜，保护内部金属不致招受腐蚀。在工程应用上，钝化可以在一定的控制下达到防止腐蚀的效果。

容易产生钝化现象的金属有：铁、镍、铬、钛。在金属\"活化区\"中，它的极化现象与一般非钝化金属相似，当电极间电位增加时，电流密度及腐蚀速率会随着增加，可是当电位达到临界电位，此时即进入钝化区，其间电流密度骤减，腐蚀速率急遽降低，电位如果再持续增加，金属就会形成过钝化现象，此时腐蚀速率又会再度增加。利用金属钝化的特性，我们可以使其电位维持在钝化区内，达到特定金属的防蚀效果。

如前所述，有些金属在伽凡尼电位的顺序是属于阳极性较强的一端，但如果在受到较高电位（阳极极化）或是特定环境下将形成一层钝化层，而可以抑制腐蚀。

此外，应用上可以使用钝态剂使金属材料之腐蚀电位往较不易腐蚀(noble)的方向移动，常用的钝态剂有：铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等无机氧化性物质，通常移动的电位不会超过数豪伏特或是数十豪伏特，应用的范围则是内燃机、整流器、冷却水塔等。