環保無鉻防蝕塗料之技術發展：材料世界網

六價鉻鈍化是傳統金屬板材與扣件等最佳的防蝕處理方式，除了其鈍化後皮膜的高耐蝕性、良好裝飾性與成本低廉等優點外，當其表面不慎刮傷時，表面的六價鉻化合物將再度與裸露的金屬表面反應而形成新的皮膜，具有自我修復的特性，更能達到長效的防蝕效果。但六價鉻為極毒物，產品廢棄後會被水氣緩慢溶出，再經由地下水引入自然環境中，不僅造成健康損害或遺傳性基因缺陷，對環境也有永久危險性。

金屬腐蝕與防蝕
1. 腐蝕的分類與型態
金屬具有特殊的延展性與光澤度，使其在民生或工業上應用極為廣泛，但除了少數貴金屬外，大部分金屬都有容易腐蝕的特性，而台灣處於高溫、高濕、高鹽的海島氣候，更容易造成金屬生銹而劣化。以化學角度來看，金屬腐蝕是一種氧化還原反應，其陽極及陰極之反應機構如圖一如示，由於金屬本身在環境中就傾向以相對穩定的氧化礦物形式存在，因此自然環境中存在的許多氧化介質，與金屬接觸時便會導致金屬的腐蝕，依不同的氧化介質，可將金屬腐蝕分為下列幾類︰(1)大氣腐蝕：金屬與大氣中氧氣或其他腐蝕性氣體接觸造成的腐蝕現象；(4)高溫腐蝕︰因高溫環境造成金屬質變氧化的腐蝕現象；(5)化學腐蝕：金屬與化學物質接觸（如酸或鹼）造成的金屬氧化腐蝕現象。

圖一、金屬大氣腐蝕其陽極及陰極之反應機構

2. 金屬表面處理塗裝之防蝕對策
金屬基材暴露在易發生氧化腐蝕環境下，透過各種防蝕表面處理及塗料，往往能達到不錯的防治效果，常用的金屬為鋼鐵及鋁材，鋁材由於其氧化物具有特殊的緻密性，因此鋁材的防蝕大多利用陽極處理搭配塗料為主，而鋼鐵本身氧化物並不如鋁氧化物一般，具有緻密性可形成自體保護，故防蝕處理也較為複雜。可歸納為下列三種原理︰(1)導入氧化電位較高的金屬做為犧牲陽極︰合金法（如不銹鋼）、鍍層法（如鍍鋅鋼）或陽極處理（如鉻酸鹽鈍化）等；(3)減少金屬電化學腐蝕反應發生︰陰極處理、添加腐蝕抑制劑等。

三價鉻防蝕技術現況
六價鉻化成處理能夠提供完整、無孔隙及低成本的皮膜，因此一直是金屬防蝕處理的首選，自從六價鉻被禁用後，第一個被想起，能夠取而代之的就是三價鉻，但三價鉻化成處理的皮膜緻密性遠不及六價鉻，有許多奈米孔隙（圖二），無法有效地隔絕氧氣及水氣，造成其防蝕性僅能達六價鉻平均的30% 左右。

非鉻金屬鹽類防蝕
2. 磷酸鹽類防蝕技術發展
關於磷酸鹽類做為金屬防蝕處理的研究，最早可追溯至1869 年W.A. Ross 等人提出的英國專利，其將燒紅的鐵直接浸入磷酸中，發現磷酸對鐵的防蝕性可有效提升，爾後便開啟了磷酸鹽類在金屬防蝕處理的發展；表二為磷酸鹽皮膜防蝕處理的演進歷程。

工研院無鉻防蝕處理技術現況
近十年來工研院一直以不同角度切入無鉻防蝕之研究，例如利用Sol-gel 有機無機混成合成技術，將奈米SiO₂ 導入環氧樹脂中，並利用腐蝕抑制劑來增加防蝕效果，在鍍鋅鐵片及鋁片上可大幅提升防蝕性（圖五），鹽霧1,000 hrs 及1,500 hrs 後，在刮線處的腐蝕現象已較環氧樹脂加入腐蝕抑制劑之配方減緩許多。工研院亦著手研發高無機成分的防蝕塗膜，可合成高無機比例之塗料，適合常溫硬化或快速硬化之製程，表面硬度大於4H ，塗佈在鍍鋅鐵片上，即可形成一層3 µm 以上的防蝕保護膜，其防蝕性可達到240 hrs 以上，相當於六價鉻之防蝕效果……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文

圖五、工研院無鉻防蝕奈米混成環氧樹脂於鍍鋅鐵片上(a)含腐蝕抑制劑之奈米混成樹脂；(b)含腐蝕抑制劑之環氧樹脂，耐鹽霧1,000 hrs 的結果；以及於鋁片上(c)不含腐蝕抑制劑之奈米混成樹脂耐鹽霧1,000 hrs；(d)含腐蝕抑制劑之奈米混成樹脂耐鹽霧1,500 hrs 的結果