工程用金屬材料之選用著眼於優良的機械性能、良好的加工性及抗蝕能力，因此在自然環境下必須有優異的抗蝕性，以抵抗外界環境的腐蝕因子，進而維持材料之基本特性。工程用金屬材料防蝕處理因應各種不同結構位置而有不同工法，一般會使用陰極防蝕、塗層防護或腐蝕抑制劑等方式。無論使用何種方法，目的均為保護底材，降低外在環境的影響，進而延長工件的使用壽命。常用的陰極防蝕方法有犧牲陽極法及外加電流法。
塗層分類及其功能
塗層的功能為隔離、保護及抑制。隔離是一般防蝕塗層的基本功能，以塗層做為屏蔽，抵擋外在腐蝕因子（例如水氣、氧氣、氯離子及硫酸根離子等）和金屬底材直接接觸而誘發腐蝕。保護是塗層對於金屬底材有功能性的保護效果，例如防刮、耐磨和抗UV 等功能。抑制則利用塗料材質之陰極控制、陽極控制或電阻控制而達到抑制腐蝕的效果，金屬塗層多半具有此效果。腐蝕發生之基本因素為必須具備陰、陽極和電解質，在金屬表面若有污染物或雜質顆粒附著，使金屬表面局部電位差形成陰陽極，再加上自然環境中的氧氣、水氣和鹽分當作電解質，在晨間或夜晚因露水在表面形成水膜，形成電化學電池後產生法拉第電流，長期下來發生局部腐蝕。
圖一、金屬表面產生電化學腐蝕電池示意圖
但一般有機物質為主的塗層如環氧樹脂(Epoxy)，短時間內可防水滲入，塗層設計只能在隔離時間長短做改變，若長時間暴露，仍無法避免水滲透過塗層內。同樣地，在無機塗層如水泥（矽酸鹽和鋁酸鹽類）等物質，雖然此類型塗層偏鹼，因孔洞造成外界腐蝕因子擴散進入內部而發生銹蝕，例如鋼筋混凝土結構，鋼筋常做陰極防蝕或以熱浸鍍鋅鋼筋施作，或在水泥外施作防水塗層，可減少因混凝土保護層不足或劣化造成腐蝕因子滲入。這僅限於一般陸地環境的工法，在海洋環境中則更為嚴苛。
塗層在海洋環境中的評估方法
可將海洋的腐蝕環境分成五個暴露區域（圖二），並將鋼材的腐蝕速率與暴露環境之關係概述如下。
圖二、海洋腐蝕環境分類
1. 大氣帶(Atmospheric Zone)
此區域範圍內構造物表面完全暴露接觸大氣中之各種介質，如氣體、日照等，由於大氣中含有高濃度之海鹽粒子，加上大氣中的日照、溫度變化，致使碳鋼材料結構體之外表極易受到侵蝕。
2. 飛沫帶(Splash Zone)
此區域範圍自平均高潮位以上至海面大氣帶下端，鋼板管樁暴露於此範圍內時，由於不斷受到海浪的潑濺及日曬乾燥，產生乾濕循環作用，致使附著鋼材表面之鹽分（氯離子）及氧氣濃度不斷增加，因此腐蝕最為嚴重。
塗裝系統的評估參考ISO 20340 的試驗方法進行，項目如下：
1. 老化試驗(Ageing Resistance Test)
試驗的暴露循環週期為168 小時（圖四），包括：
(1) 72 小時的紫外線和冷凝暴露，依照標準ISO 11507:2007 ，條件如下：
• ISO 11507:2007 中的Method A：4 小時紫外線照射(60 ± 3°C)與4 小時冷凝(50± 3°C)交互進行；
• Type II 紫外燈(UVA 340 nm)：參考ISO11507:2007 中5.1.2 項。
交流阻抗分析簡介
工程金屬塗層評估可使用交流阻抗分析，在實驗室內建置此一系統，包含實驗水槽，模擬飛沫帶與潮汐帶乾濕交互環境進行加速腐蝕試驗，同時量測試片在各種防蝕方法保護下之腐蝕速率，評估塗層抗蝕的有效性。交流阻抗分析方法是……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：李偉任、羅俊雄 / 工研院材化所
★ 本文節錄自「工業材料雜誌308期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=10506