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文章出處：螺絲百科 網責任編輯： 法士威精密零件 閱讀量： 發表時間：2025-05-14
金屬受到環境的影響，借著化學或電化學反應所造成之破壞性侵害，稱為腐蝕，幾乎所有的金屬制品，在一定的環境中，都會有若干型態之腐蝕現象，而螺絲是金屬制品，自然無法避免金屬腐蝕的問題，其使用的環境及時間不同時，腐蝕的現象亦有明顯的差異。
以臺灣來說，臺灣地形狹小，四面環海，為海島型氣候，大氣中之鹽份及濕度極高，又有許多污染性工業，如鋼鐵、石化、火力發電等，加上近年來汽、機車大幅成長，大量排放的廢氣，使空氣中充滿腐蝕性之硫化物與氮化物氣體及微粒，這些都是造成金屬腐蝕的主要原因。
金屬腐蝕會造成巨額之設備維護成本及嚴重之經濟損失，如因腐蝕而增加設計、制造、保養及維修費用，或甚至發生危害及災難。
螺絲的使用范圍最廣泛，數量需求亦最大，其抗蝕能力之優劣決定其使用之耐久性，對設備之安全及可靠性有重大影響，因此研究防蝕方法，開發及應用現代防蝕技術，是當前重要課題。
一、防蝕的方法
金屬防蝕的方法主要有四方面，即控制材料本身、使用環境、材料與環境之界面及改良金屬結構之設計，若采用完全抗腐蝕的合金來制造螺絲，除非有特別需要，否則在經濟的觀點而言是不切實際，或將螺絲的表面與會產生腐蝕的環境因素完全隔離，在實務上也不見得行得通，可能非常困難。
改良金屬結構設計可在某種情況下來改善特殊境況之影響，但多數螺絲之設計無法充份修改，且其保護作用亦非永久性者，因此此法不能根本解決問題，只有在界面上之防蝕，亦即表面防蝕處理是目前應用最廣泛的方法。
表面防蝕處理是指運用各種方法在金屬表面施加保護層，其作用是將金屬與腐蝕性的環境隔離，以抑制腐蝕過程的產生，或減少腐蝕性介質與金屬表面接觸，而達到防止或減輕腐蝕的目的。
保護層應能符合下述要求：
耐蝕、耐磨、高硬度；
結構緊密、完整、孔隙小；
與基體金屬結合牢固、粘結力好；
均勻分布且有一定厚度。
保護層通常分為金屬涂層和非金屬涂層兩類，金屬涂層是指用耐蝕性較強的金屬或合金在容易腐蝕的金屬表面形成保護層，這種涂層又叫鍍層。產生金屬鍍層的方法和種類相當多，其中最常見的是電鍍法，其次是熔融金屬浸鍍法(熱浸鍍)及化學表面處理。
非金屬涂層是指用有機高分子材料如油漆，及無機材料如陶瓷，在金屬設備或零件表面上形成保護層，該保護層能將基體金屬與環境介質完全隔離，防止基體金屬因接觸腐蝕介質而造成腐蝕。
二、電鍍
電鍍是指在含有欲鍍金屬離子的溶液中，以被鍍之材料或物品為陰極，通過電解作用，即可在基體表面上獲得鍍層。在電解過程中，電極和電解液間之界面上發生化學反應，陽極釋放電子發生氧化反應，陰極吸收電子發生還原反應。
電鍍可為材料或物品覆蓋一層較均勻及具有良好結合力的鍍層，以改變其表面特性及外觀，達到材料保護或裝飾的目的。電鍍時須用直流電 (低電壓、大電流)，并能耐蝕性鍍層常用鋅、鎘、銅、鎳等金屬或鋅鎳、鎳錫、鎳銅、銅鋅等合金，依據鍍層與基體金屬形成電偶時的電極電位不同，可分陽極性鍍層與陰極性鍍層兩種。
三、熱浸鍍
熱浸鍍是把被鍍件浸入熔融的金屬液中，使其表面形成鍍層的方法。熱浸鍍層金屬的熔點要比基體金屬低得多，例如鋅、鋁、鉛及其合金。
用熱浸法可得相當厚之鍍層，通常較厚于相似之電鍍者，且熱浸鍍者很少具疏孔，熱浸式鍍層一般較相同之電鍍鍍層，具有較佳之耐蝕性。在相同之腐蝕環境中，熱浸式鍍層的使用壽命較長，且有較強的結合力。
但是這種方法控制鍍層的厚度比較困難，通常鍍層厚度50g/m2 以上者以熱浸鍍法較容易獲得，而50g/m2 以下之鍍層厚度以電鍍法就可經濟的獲得。
成功之熱浸鍍法，必須將底層金屬與鍍層金屬互相結合成合金，至少到某種程度，由熱浸鍍法獲得之鍍層，不只是由所用成份之被覆層，在結晶組織上，熱浸式鍍層至少具有兩層，一為內層式合金擴散層，一為外層式鍍層，外層基本上與所施成份未用作鍍層時有相同性質，內層擴散層常很硬脆，經彎曲后可能脫皮或裂開，故處理件不能過份變形，處理件所能忍受之變形程序，決定其采用之金屬、鍍層及其它因素，因此產品常于變形加工后再行熱浸鍍。
四、螺絲鍍鋅
因鋅與其它電鍍用金屬相比，價格最廉，且鋅之耐蝕性在多數情況下遠優于鋼鐵，鍍鋅層能保護在不連續部分、小孔、破裂及切邊處露出之鋼鐵。
所以一般的螺絲或易遭受大氣腐蝕作用的螺絲大都鍍鋅，但螺絲不像板或棒那樣形狀無變化或表面平滑，因此鍍鋅層的厚度在各部位難得均勻，常成頭部最厚，螺紋山前端其次，螺紋谷最薄。
為了配合螺絲之大量生產，降低成本及提高產量，通常采用電鍍法成桶鍍鋅的方式，此法是從桶架的電極使電流通入桶內的導線，而導線與螺絲接觸而導電，同時桶轉動而攪拌螺絲，使螺絲與電極均勻接觸。然而此時電流斷斷續續，很難形成均勻之電流密度，故鍍鋅厚度也易不同。
電鍍鍍鋅可采用酸性電鍍液及堿性電鍍液兩種，酸性電鍍液以硫酸鋅為主要成份，價廉且效率大，電鍍速度快，易于管理，也比堿性電鍍液不易起氫脆性，但結晶稍粗，光澤不良，均鍍能力差。
而堿性電鍍液以氰化鋅為主要成份，雖然價格較高，但均鍍能力好，只要管理得當，即可得有光澤的鍍層，若進一步施行鉻酸鹽處理，即可獲得更光亮的鍍層且耐蝕性優良。
熱浸鍍鋅也用于螺絲、螺栓及螺帽之表面防蝕，熱浸鍍鋅的螺絲比電鍍鋅的螺絲有較佳之抗蝕能力，惟成本較高，且高強度之結構用螺栓不適用熱浸鍍鋅，因鍍層表面易形成硬脆，在高溫或高負荷情況時可能發生斷裂。
五、化學表面處理
金屬合金可在適當之化學溶液中于受控制之情況下形成保護性表面被覆層，即保護膜或化學轉化膜。因其在化學處理時，表面之金屬轉變為化合物與底層金屬結成一體，故產生抵抗性之表面層，在物理及化學性質上均為底層金屬的一部份。
保護膜主要用于：
改善金屬表面氧化膜的穩定性，防止金屬或鍍層金屬在大氣中進一步腐蝕；
使金屬銹蝕減少到最低程度；
提高油漆、涂料之粘縮性。
常見的化學表面處理為磷酸鹽處理、鉻酸鹽處理及氧化處理等三種。
六、油漆
油漆是一種有機涂料，主要用于保護金屬零件、設備及結構以抵抗空氣之腐蝕，是用來作為被保護金屬與環境間之阻隔物。用油漆防止金屬的腐蝕已有悠久的歷史，也是一種應用最廣及最常見之防蝕技術，施工方便，成本低廉。
油漆涂層之有效壽命，決定于油漆本身之耐久性及涂層對于被保護金屬之附著性，而油漆之適當應用為獲得永久性附著力及最佳保護作用之主要方法。
依據試驗顯示，影響油漆壽命最重要的一個因素是金屬表面要適當的處理，被處理之金屬表面必須無灰塵、油、脂、銹、氧化物及任何最初腐蝕物質等。
這個因素比油漆本身的品質還重要，品質差的油漆用在表面處理良好的金屬上比品質好的油漆用在表面處理不良的金屬上還要好。金屬表面所有的臟物、油漬和油脂可用溶劑或堿性溶液去除后再水洗，銹和氧化物可用酸洗或噴砂方式去除。
金屬表面清潔干凈后，頭道漆應馬上涂到干燥的表面上，以達到良好的吸附，最好先涂上一層磷酸鹽再涂第一道漆。油漆通常須涂數道，涂層之次數及種類，為達成適當防銹作用之重要因素。
七、陶瓷保護膜
陶瓷保護膜是陶瓷材料施于金屬表面以增加其對高溫氧化之抵抗性及耐熱性，對于堿類及氫氟酸以外之所有腐蝕環境皆具有良好之而腐性，并有耐磨、易清潔、悅目之外觀及良好之絕緣性等優點。
陶瓷是指金屬氧化物、碳化物、硼化物、硅化物及氮化物的總稱，具有熔點高、硬度高、性能脆等特點，目前應用較多的是氧化物和碳化物，也少量應用硼化物及硅化物。
適當使用噴鍍方法將熔融狀態之陶瓷材料微粒，噴附在金屬表面以形成覆蓋涂層，即陶瓷保護膜。膜厚在0.4公厘以內者一般稱為塘瓷或琺瑯，0.4公厘以上者一般稱為玻璃襯里。
噴陶適用于高溫下使用，噴陶層可以防止金屬與合金的晶粒間腐蝕，作為腐蝕性氣體的隔絕障礙，降低熱點發生的機會，對于重要部位可代替低合金金屬，并可抵抗污染物的侵蝕。若使用浸鍍法， 則需于干燥后再于爐中烤干以形成附著力良好之保護層。
八、總 結
金屬防蝕技術之學問廣泛，內容十分豐富，對于螺絲的腐蝕現象，究竟要采用那種防蝕措施，不能一概而論。例如防腐蝕的費用遠超過螺絲購買的成本，或直接更換新螺絲較為經濟，是否有特別需要，非采用最佳防蝕效果之螺絲不可。
要妥慎選用材質及表面處理方式，如不銹鋼、合金鋼、碳鋼或鍍鋅螺絲等，皆應于事先周延考量，否則事后再作防蝕等補救措施，就更為困難，且效果不彰。
甚至只要將會造成腐蝕的環境隔離，便能有效控制腐蝕，如臺電核電廠之機組設備皆建構于封閉之廠房內。也有人使用一種螺絲專用之塑料帽(如RADOLID)，有各種尺寸，可將暴露大氣之螺絲或螺帽緊密覆蓋而達到防蝕效果。
另外要盡量避免將不同的金屬材料以螺絲結合，否則螺絲很容易因此兩種材料電化位能之差異造成嚴重腐蝕。所以必須依據螺絲腐蝕的原因、環境條件、防蝕的要求、各種措施防蝕效果，及成本與經濟效益等因素綜合考量，決定最經濟有效之防蝕措施，達成防蝕的目的。
