¶ 鋼結構建築防鏽蝕工法之研究｜第四章 結果與討論（1／4）
發布單位：內政部建築研究所
作者：研究主持人：何明錦；協同主持人：黃然、張建智；研究助理：陳建宏、張志宇
出版版本：民國96年12月（2007年12月）
文件性質：研究報告（含技術手冊草案）
官方來源：原始PDF ｜ 發布機關網頁
閱讀提醒：本件為96年度研究成果；附錄一為研究提出的技術手冊草案，不等同主管機關發布的現行通案規範。原文材料、單位及引用標準依出版時內容保留，工程採用前應另核對適用版本及契約。
作者：研究主持人：何明錦；協同主持人：黃然、張建智；研究助理：陳建宏、張志宇
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全文目錄 ｜ 發布單位資料入口 ｜ 鋼結構、鋼橋塗裝與防蝕
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¶ 原書 41（來源PDF第55頁）
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第四章 結果與討論 第四章 結果與討論 本研究主要探討不同塗層對鋼材的保護效果。進行塗層外觀觀察、物理試驗 及化學試驗，分別對試驗結果進行討論分析，以評估塗層特性及防蝕性能。 第一節 塗層外觀及厚度 一、塗層外觀 檢視塗層外觀是一項重要的工作，若塗層有缺陷其防護效能會受到明顯影 響。本研究係以目視檢查試片外觀如圖4-1所示。圖中顯示各試片無膨脹、龜裂、 剝離及氣泡等缺陷。 圖 4-1 試片外觀 二、塗層厚度 防蝕壽命與塗層厚度成正比，但塗層過厚亦會造成剝離及氣泡等缺陷。膜厚 為量測五點之平均值詳如表 4-1 所示。圖 4-2 顯示各試片的五點膜厚並無明顯差異。 41
¶ 原書 42（來源PDF第56頁）
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鋼結構建築防鏽蝕工法之研究 表 4-1 塗層厚度(µm) 編號 Z C P1 P2 EZ SZ EP E1 E2 AZ 量測點 1 134 233 2075 2025 91 293 281 184 362 37 2 187 259 2065 2165 92 292 267 154 337 39 3 133 283 2020 2150 85 254 282 115 343 48 4 134 262 1975 2080 85 274 278 130 349 41 5 148 256 2060 2185 83 292 247 145 350 41 平均 147 258 2039 2121 87 281 271 145 368 41 2500 Point1 2000 Point2 ) 1500 Point3 m μ ( m l i F Point4 1000 Point5 500 0 Z C P1 P2 EZ SZ EP E1 E2 AZ Coating 圖 4-2 塗層厚度 第二節 熱浸鍍鋅檢驗結果 一、 附著性與附著量 鍍鋅層與鋼鐵需密合，主要要求鍍鋅構件在整理、運搬、存放及使用中不得剝 離。附著性試驗是以鎚打擊試片，檢查鍍層表面的狀態，觀察是否剝離。試驗結 果如圖 4-3 所示，表面並無損傷。在試驗前後分別量取鎚擊位置之膜厚，平均膜厚 變化為 4μm。 42
¶ 原書 43（來源PDF第57頁）
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第四章 結果與討論 鋅附著量的多寡直接影響到基材的耐用年限。本研究之鋅附著量是以酸溶法進 行。鋅和鹽酸化學反應方程式:Zn＋HCl→ZnCl ＋H 2 2 鋅的活性比氫大，可置換出鹽酸(氯化氫)裡面的氫分子產生氯化鋅和氫，而氯化 鋅溶於水，所以可去除鋼片上的鍍鋅，外觀如圖 4-4 所示，由試驗前後的重量損 失求出鋅的附著量，試驗結果如表 4-2 所示。 表 4-2 附著量試驗結果 2 酸溶前試片重(g) 酸溶後試片重(g) 鋅附著量(g/m ) 鍍鋅層厚度(µm) 289.2 265.5 1053.3 146.3 圖 4-3 附著性試驗後試片外觀 43
¶ 原書 44（來源PDF第58頁）
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鋼結構建築防鏽蝕工法之研究 酸溶前 酸溶後 圖 4-4 附著量試驗前後試片外觀變化 二、鍍層厚度測定 耐蝕性主要決定於鍍鋅層的厚度，故量測厚度常為主要判定鍍鋅品質好壞的 根據，鍍鋅層受鋼材表面的成分、組織、結構不同而有不同的反應，另進出鋅溶 液的角度、速度亦有很大的影響。故預得完全均一的鍍層厚度，實際上不太可能。 2 所以量測附著量絕對不能以單一點（部位）來判定，必須要量測其單位面積（m ） 平均附著鋅重（g）才有意義。 參照 CNS1247 鍍層厚度測定法，由鍍層厚度測定值求附著量，依下式算出 A = 7.2 × t 2 式中，A：鋅附著量(g/m ) 3 7.2：鍍鋅層密度(g/cm ) t：鍍層厚度(µm) 2 由表 4-1 膜厚計測出鍍層平均厚度為 147µm，故鋅附著量 A=7.2×147=1058.4 g/m ， 2 與附著量試驗結果 1053.3 g/m 無明顯差距。由此可知膜厚計的準確性與量測金屬 鍍層的可行性。 44
¶ 原書 45（來源PDF第59頁）
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第四章 結果與討論 第三節 塗層物理試驗 一、附著性試驗 塗層需通過各項機理產生附著力，才能披覆於欲保護之基材表面，達到保護 的目的，因此塗層附著力的大小，將會直接影響到塗層的保護力、耐久性及使用 壽命。本研究係參考規範CNS 10757，使用方格法對各配比塗料之塗層附著性進行 試驗。由圖4-5可看出各塗層並無剝落的情況發生，依據CNS 10757評定附著力， 各塗層之評定點數皆為10點。並以此試驗結果為依據，與耐酸試驗、 耐鹼試驗、 耐鹽水試驗後之塗層附著性做比較。 P 1 Z C EZ P 2 SZ E1 E2 EP AZ 圖 4-5 附著性試驗 45
¶ 原書 46（來源PDF第60頁）
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鋼結構建築防鏽蝕工法之研究 二、耐衝擊試驗 若瞬間的外力衝擊將塗層破壞，會使得塗層的保護產生漏洞而發生腐蝕，故 塗層必須要有抵抗外力損傷的能力。本試驗將重 300g 之重錘置於距待測鋼板高 0.5m 處自由落下後，觀察鋼板塗層是否受衝擊導致龜裂或剝離。依據塗層破壞程 度概分為五級如表 4-3 所示。塗刷後於室溫下靜置三天後再進行耐衝擊試驗，表 4-4 為塗層衝擊損傷評分，其中環氧樹脂鋅粉塗層(EZ)、無機鋅粉塗層(SZ)試片有 輕微的凹痕，損傷情形如圖 4-6、圖 4-7 所示。 表 4-3 塗層衝擊損傷評分方式 評定點數 表 面 塗 膜 損 傷 狀 況 5 無凹痕、龜裂及剝離等現象 4 輕微凹痕 3 明顯凹痕 2 明顯凹痕，剝離現象 1 明顯凹痕，龜裂及剝離現象 表 4-4 塗層衝擊損傷評分表 編號 評定點數 編號 評定點數 Z 5 SZ 4 C 5 EP 5 P1 5 E1 5 P2 5 E2 5 EZ 4 AZ 5 46
¶ 原書 47（來源PDF第61頁）
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第四章 結果與討論 圖 4-6 EZ 衝擊試驗後外觀 圖 4-7 SZ 衝擊試驗後外觀 47
¶ 原書 48（來源PDF第62頁）
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鋼結構建築防鏽蝕工法之研究 三、塗層硬度試驗 硬度為材料強度的重要指標，塗層的硬度值越高，除代表本身的鍵結強度越 強外，對於外來力量的抵抗能力亦越佳。由於受防蝕塗料保護的鋼鐵製品通常置 於戶外，故通常要求塗層須有適當的硬度，以抵禦經年累月風砂的侵蝕及其它外 力的撞擊。 本研究參考規範CNS 10757 以鉛筆硬度手劃法試驗塗層之硬度。試驗結果列 於表4-6中，由圖4-8可看出Z與AZ試片擁有較高的硬度。 表 4-5 塗層表面硬度 編號 硬度 編號 硬度 Z 9H SZ F C 5H EP 6H P1 HB E1 6H P2 HB E2 6H EZ 2H AZ 9H 16 9H 185H 174H 163H 152H 141H n 10 g 3H i s e 9 2H b s s H8 e n d F7 r a H H6B B5 24B 33B 42B 51B 60B Z C P1 P2 EZ SZ EP E1 E2 AZ Coating 圖 4-8 硬度試驗結果 48
¶ 原書 49（來源PDF第63頁）
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第四章 結果與討論 四、塗層耐磨試驗 塗層在戶外環境下必定會受到風沙的磨損，長期被風沙侵蝕下，塗層厚度變 薄而容易破壞。本研究採用落砂試驗，模擬長期被風沙侵蝕下的塗層外層的抵抗 能力。落砂試驗後，試片外觀如圖 4-9 所示，試驗結果如表 4-6 所示。 由結果看出 P1、P2 試片需要接近 3000kg 的落砂量才可將塗層磨掉，而依照 ASTM D968 計算出的耐磨損指數卻沒有較其他塗層高，因為耐磨耗指數為每單位 厚度的耐磨損性，所以 P1、P2 試片的高落砂量因塗層厚度較厚使得耐磨耗指數不 是最高。Z、EP、AZ 試片有較高的耐磨損能力。E1 試片的耐磨損能力較低，SZ 試片的耐磨損能力最低。 P1 P2 Z C EZ EP E1 E2 SZ AZ 圖 4-9 落砂試驗後試片外觀 49
¶ 原書 50（來源PDF第64頁）
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鋼結構建築防鏽蝕工法之研究 表 4-6 耐磨損指數 編號 落砂量 W(kg) 塗層厚度 T(µm) 耐磨損指數(W/T) Z 415.36 147 2.83 C 336.87 258 1.31 P1 2868.87 2039 1.41 P2 2992.73 2121 1.41 EZ 96.05 87 1.10 SZ 161.82 281 0.58 EP 663.17 271 2.45 E1 133.06 145 0.92 E2 687.88 368 1.87 AZ 99.13 41 2.42 第四節 塗層化學抗性試驗法 一、耐酸試驗 將試片浸漬於強酸溶液 24 小時後，耐鹼試驗結果圖 4-10 所示。BARE 沒有塗 層保護，已有部分斑點的的鏽蝕產生。Z 試片之鍍鋅會與硫酸產生反應，反應式為： 3Zn+4H SO4→3ZnSO +S+H O 2 4 2 產物是硫酸鋅、硫、水，其中硫酸鋅會溶於水，故溶液中試片的鋅層被完全溶解。 SZ 與 AZ 試片有些微褪色的情形，其餘試片並無明顯變化。 浸漬 30 天結果圖 4-11 所示。Z 試片的鋅層被完全溶解，如同沒有塗層保護的 BARE 試片，所以有嚴重的鏽蝕情形。EZ 試片的塗層有片狀剝離情形。SZ 試片明顯的褪 色，由淡灰色變成白色，試片側邊的塗層開始剝離、鏽蝕。EP 試片側邊的塗層開 始剝離、鏽蝕，但範圍較 SZ 試片小。AZ 試片有褪色情形。 以硬度試驗、附著性試驗評估浸漬 30 天塗層表面之脆化、附著情形，試驗結果如 表 4-7、表 4-8。Z 試片因鋅層已被溶解，沒有附著性可言，所以並沒有評定點數。 EZ 及 AZ 試片附著性明顯降低，塗層整片與基材剝離如圖 4-12 所示，其中 AZ 試 片在進行附著性試驗，百格刮刀切割塗層表面時才整片剝落。SZ 試片在方格法檢 測中，有超過 65％的剝離情形如圖 4-13。硬度試驗結果如圖 4-14，EZ、SZ、AZ 試片的硬度有明顯下降情形。 50
¶ 原書 51（來源PDF第65頁）
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第四章 結果與討論 表 4-7 耐酸 30 天硬度試驗結果 編號 硬度 編號 硬度 Z -- SZ 4B C 5H EP 6H P1 HB E1 6H P2 HB E2 6H EZ 5B AZ 5B 表 4-8 耐酸 30 天附著性試驗結果 編號 損傷狀態 評定點數 Z 嚴重鏽蝕 -- C 無剝落 10 點 P1 無剝落 10 點 P2 無剝落 10 點 EZ 剝落面積為總面積 65％以上 0 點 SZ 剝落面積為總面積 65％以上 0 點 EP 無剝落 10 點 E1 無剝落 10 點 E2 無剝落 10 點 AZ 剝落面積為總面積 65％以上 0 點 51