Abstract
摘 要 台灣為一島嶼，四面環海，又位於亞熱帶地區，氣候高溫、潮濕，是一個極容易發生大氣腐蝕的地方，造成以金屬為主要構造物的建築物、橋樑、鐵公路及日常生活用品的加速□蝕，使安全倍受威脅，本論文乃針對金屬的防蝕工程做一綠色防蝕製程的開發研究，以減少傳統防蝕製程造成高污染製程的詬病。本論文共分成五章，包括第一章：緒論；第二章：有機矽烷耦合試劑在鋁金屬基材上之防蝕研究；第三章：有機矽烷耦合試劑在鋁鎂合金基材上之防蝕研究；第四章：有機矽烷耦合試劑在鋼鐵基材上之防蝕研究；第五章：總結與展望。 本研究利用矽烷耦合試劑水解成矽醇的單體，在特定條件下進行聚合反應後，再置入不同的金屬基質（鋁、鋁鎂合金、不□鋼及冷軋鋼），在短時間內即可得到一層均勻緻密的防蝕薄膜，有效的隔絕水汽及氧分子的滲入，而達到防蝕的目的。由實驗結果得知，本研究開發的防蝕製程技術與傳統製程比較，對四種金屬基質（鋁、鋁鎂合金、不□鋼及冷軋鋼）的防蝕效能皆有顯著的提昇，其防蝕效能比傳統製程皆提昇了5倍以上，其中對鋁金屬基質的防蝕效能更提昇將近300倍。總之，本論文的研究提供了一種新世代的四合一（脫脂、洗淨、表面調整及鈍化）金屬防蝕塗裝前處理試劑與製程，不僅是防蝕效能的提升，更是一個典型的綠色防蝕製程，可以有效的應用在以鋁金屬、鋁鎂合金、不□鋼及冷軋鋼為基材的物件上，進行有效的防蝕工程，為提供一個乾淨的、無公害的作業環境做出貢獻。 最後，希望本論文的研究能提供防蝕工程相關業者新的思維，將研究結果應用於各種基材上的防蝕製程，減少環境得污染，使經濟發展與環境保護並行不悖，進而使全人類的健康能得到進一步的保障。 頁次 第一章 緒論 1.1 前言 1 1.2 腐蝕簡介 5 1.2.1腐蝕的定義 5 1.2.2腐蝕的原理 7 1.2.3腐蝕發生的條件 8 1.2.4腐蝕的型態 10 1.3 防蝕簡介 15 1.4 矽烷耦合試劑簡介 17 1.5 研究動機 19 1.6 參考資料 20 第二章 有機矽烷耦合試劑在鋁金屬基材上之防蝕研究 2.1 前言 49 2.1.1 鋁金屬的防蝕簡介 49 2.1.2 電化學阻抗分析儀簡介 51 2.2 實驗 55 2.2.1 儀器設備 55 2.2.2 藥品 57 2.2.3 實驗步驟 57 2.3 結果與討論 59 2.3.1 防蝕矽烷耦合試劑Y－R－Si－X3 (X= OCH3、OC2H5) 中X的選擇 60 2.3.2 防蝕矽烷耦合試劑Y－R－Si－X3 (X= OCH3、OC2H5) 中Y的選擇 60 2.3.3 防蝕矽烷耦合試劑Y－R－Si－(OR)n中n的影響 61 2.3.4 矽烷耦合試劑最佳防蝕薄膜成長條件的找尋 63 2.3.5雙層矽烷耦合薄膜的防蝕功能探討 64 2.3.6雙層矽烷耦合薄膜632、612的防蝕效能比較 65 2.3.7雙層矽烷耦合薄膜632、623的防蝕效能比較 66 2.3.8雙層矽烷耦合薄膜與傳統製程上完面漆後的金屬鋁 之防蝕效能比較 67 2.3.9防蝕薄膜之物理性質測試 67 2.4 結論 68 2.5 參考資料 70 第三章 有機矽烷耦合試劑在鋁鎂合金基材上之防蝕研究 3.1 前言 109 3.2 實驗 111 3.2.1 儀器設備 111 3.2.2 藥品 112 3.2.3 實驗步驟 112 3.3 結果與討論 114 3.3.1單層矽烷耦合薄膜對鋁鎂合金基材的防蝕功能探討 114 3.3.2雙層矽烷耦合薄膜AlMg612、AlMg621及 AlMg632、 AlMg623對鋁鎂合金基材的防蝕功能 探討 116 3.3.3防蝕薄膜之物理性質測試 117 3.4 結論 118 3.5 參考資料 119 第四章 有機矽烷耦合試劑在鋼鐵基材上之防蝕研究 4.1 前言 136 4.2 實驗 140 4.2.1 儀器設備 140 4.2.2 藥品 141 4.2.3 實驗步驟 141 4.3 結果與討論 143 4.3.1單層矽烷耦合薄膜對不□鋼基材的防蝕功能探討 144 4.3.2雙層矽烷耦合薄膜對不□鋼基材的防蝕功能比較 145 4.3.3雙層矽烷耦合薄膜與傳統製程上完面漆後的不□ 鋼之防蝕效能比較 147 4.3.4不□鋼防蝕薄膜之物理性質測試 147 4.3.5單層矽烷耦合薄膜對冷軋鋼基材的防蝕功能探討 148 4.3.6雙層矽烷耦合薄膜對冷軋鋼基材的防蝕功能比較 148 4.3.7冷軋鋼防蝕薄膜之物理性質測試 149 4.4 結論 150 4.5 參考資料 152 第五章 總結與展望 5.1 總結 181 5.2 展望 184 5.3 參考資料 184