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研究生:黃志瑋
研究生(外文):Huang, Chih-Wei
論文名稱:銅、鋁、鋅於含硫大氣表面反應物之鑑定與分析研究
論文名稱(外文):Studies on Characterization Analysis of Copper、Aluminum and Zinc Reaction Products in Sulfur-Containing Atmosphere
指導教授:施漢章雷健明
指導教授(外文):Shih, Han-ChangLei, Chien-Ming
口試委員:鄭錦榮
口試日期:2013-06-21
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:120
中文關鍵詞:腐蝕
外文關鍵詞:corrosioncopperaluminumzinc
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台灣為一海島四面環海高溫、高濕與高鹽份的環境,加上空氣汙染的結果,腐蝕環境嚴重。北投、陽明山位於台灣北部著名之溫泉區,硫害情況十分嚴重。目前國內對於硫害的相關研究,特別針對北投、陽明山地區十分罕見。過去公共建設常引用國外大氣腐蝕數據進行腐蝕速率評估與防蝕設計,結果常有未達設計年限,就已鏽蝕損害的情形。因此,本土化大氣腐蝕性的掌控,對金屬結構物耐久性防蝕措施,格外顯得重要。本研究計畫是針對針對銅、鋁、鋅以線材方式在含硫地區北投、陽明山進行實地臨場曝露測試,根據ISO及CNS規範進行腐蝕速率監測;並分析其腐蝕生成物之結構與化學組成,比較三種金屬之腐蝕速率與腐蝕機制。由氣象資料推估:北投、陽明山地區的RH>80%幾達全年。北投、陽明山離海岸線已超過10公里,海鹽沉積量應低於10mg/m2/day,但新民國中附近之溫泉明顯含有較高之氯離子。由北投陽明山地區之大氣腐蝕性測試結果顯示,該地之大氣腐蝕性介於C5與C5+ :Cu(C5+)>Zn(C5+)>Al(C5) 之間,由一年四季腐蝕數據觀之,銅、鋁、鋅之腐蝕速率,仍有增加的趨勢,值得持續追蹤。
Taiwan is a semi-tropical island sorrouned by the sea.with a high temperature, high humidity and high salinity of the environments. coupled with the results of air pollution, can therefore be considered severe corrosive environments. Beitou and Yangmingshan area with high contents is located in the northern part of Taiwan's famous hot spring area sulfur. However local sulfur-related research, especially for Beitou and Yangmingshan area is very rare. Various construction often quoted foreign data regarding atmospheric corrosion and corrosion design. The results are ofthen less than the design life, to have the rust damage. Therefore, to control the atmospheric corrosion of the metal structures in particularly important. This research project is focused on copper, aluminum and zinc wires exposing in Beitou and Yangmingshan area for field testing, according to the ISO and CNS specifications regarding of corrosion rate monitoring to analyze the structure and chemistry of the corrosion products, While to compare the three metal corrosion rates and the related corrosion mechanisms. The environment data from Beitou and Yangmingshan area is estimated to RH> 80% almost all year round, sea salt deposition less than 10 mg/m2/day 10km away from the coastline, but the area in the vicinity of the hot spring contain significantly higher chloride ions, and the SO2 content in hot spring area should be greater than the value cited from the relevant literature 200mg/m2/day. The atmospheric corrosion test results from Beitou and Yangmingshan region show that the classification to the ISO or CNS from the year-round test of copper, aluminum and zinc corrosion rate. However, the result also indicate a tendency for increasing.
摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 V
圖目錄 IX
表目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究範圍 1
1.3 基本材料種類介紹 3
1.3.1 鋅 3
1.3.2 鋁 3
1.3.3 銅 3
第二章 文獻回顧 4
2.1腐蝕定義 4
2.1.1孔蝕(pitting corrosion) 4
2.1.2晶界腐蝕( intergranular corrosion): 6
2.1.3沖磨腐蝕(erosion corrosion): 6
2.1.4選擇性侵蝕(selective leaching): 7
2.1.5伽凡尼腐蝕(galvanic corrosion) 7
2.1.6均勻腐蝕(uniform corrosion) 8
2.1.7環境誘導破裂(environmentally induced cracking) 9
2.1.8間隙腐蝕(crevice corrosion) 10
2.2鋅、鋁、銅腐蝕機制 11
2.2.1 海洋環境 11
2.2.2一般大氣環境 12
2.2.3工業環境(含硫地區) 13
2.3大氣腐蝕成因 15
2.3.1含水環境中的腐蝕原理 15
2.3.2水份 15
2.3.3水膜厚度 16
2.3.4氧氣 17
2.3.5相對濕度(RH) 17
第三章 實驗步驟 19
3.1 實驗流程 19
3.2曝露試樣材質選擇與前處理 20
3.3曝露試樣前處理 21
3.4試驗變數 23
3.5曝露試驗地點選擇 23
3.5.1新民國中 23
3.5.2惇敘高工 25
3.6重量損失 26
3.7電化學測試(極化測試) 30
3.8表面腐蝕生成物分析 32
3.8.1 X光繞射分析儀XRD (X-ray Diffraction) 32
3.8.2場發掃描式電子顯微鏡FE –SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) 33
3.8.3 X光光電子能譜儀XPS( X-ray Photoelectron Spectroscopy) 33
第四章 結果與討論 35
4.1厚度損失 35
4.1.1銅厚度損失 35
4.1.2鋁厚度損失 37
4.1.3鋅厚度損失 39
4.2電化學直流極化法 42
4.2.1 銅 42
4.2.2 鋁 46
4.2.3鋅 50
4.3 FE-SEM表面型態分析 55
4.3.1銅之表面型態分析 55
4.3.2鋅之表面型態分析 57
4.3.3鋁之表面型態分析 60
4.4 XRD腐蝕生成物種類分析 64
4.4.1銅表面腐蝕生成物種類 64
4.4.2鋁表面腐蝕生成物種類 66
4.4.3鋅表面腐蝕生成物種類 67
4.5 XPS腐蝕生成物鍵結分析 70
4.5.1 銅之XPS分析 70
4.5.2鋁之XPS分析 77
4.5.3鋅之XPS分析 83
4.6 Cu、Al、Zn不同條件之試樣圖 89
第五章 結論 93
第六章 未來展望 95
參考文獻 96
附錄 100


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