第三章 曝曬試驗規範
第三節 金屬建材曝曬劣化試驗
別為 CNS 13401「金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕性之分類」、CNS 13753「金 屬及合金之腐蝕－大氣腐蝕性（測定標準試片之腐蝕速率以評估腐蝕性）」、 CNS 13754「金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕性（污染之測定）」、與 CNS 14122
「金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕–試片腐蝕生成物清除法」。在所對應的美國材 料 試 驗 學 會 規 範 分 別 為 ASTM G1 與 ASTM G50 。 而 國 際 標 準 組 織
（International Organization for Standardization, ISO）亦有分別對應之規範，
詳如表 3-1 所示，圖 3-3 為金屬和無機被覆材料曝曬劣化試驗之流程圖與相
CNS 13127 CNS 13401 CNS 13753 CNS 13754 CNS 14122 CNS 14123
ASTM G50
ASTM G1 ASTM G50
ISO 8565 ISO 9223、ISO 9224
ISO 9226 ISO 9225 ISO 8407 ISO 8565
（資料來源：本研究整理）
圖 3-3 金屬和無機被覆材料曝曬試驗過程流程圖相關規範
（資料來源：本研究整理）
圖 3-3 試驗流程圖中說明金屬和無機被覆材料曝曬試驗需進行第一年曝 曬的流程。由於試片進行曝曬試驗，其銹蝕程度會隨著置放地點氣候環境的 不同而有極大的差異性，不同種類金屬放置在不同地點時，就無法比較兩者 之間抗銹蝕的能力。因此在進行試片自然曝曬試驗過程中，第一年需進行大
金屬建材大氣腐蝕自然劣化試驗
（CNS 14123）
標準試片腐蝕 速率之測定
（CNS 13753）
暴露環境腐蝕性分類
（CNS 13404）
大氣因子 資料蒐集與分類
（CNS 13754）
待測試片腐蝕生成物清除
（CNS 14122）
待測試片腐蝕速率計算 曝曬劣化過程 第一年期曝曬
重量損失法
氣環境腐蝕性分類量測，其進行分類的方法主要藉由曝曬開始後第一年大氣 環境因子的資料蒐集與標準試片中氯離子速率之量測結果相互比對，推估暴 露環境的大氣腐蝕性。當待測金屬試片曝曬劣化至一定時間後，必須利用化 學或電解方式去除腐蝕生成物，再藉由試片劣化前後重量的差異性的得到待 測金屬試片的腐蝕速率。下述則為其試驗方法進行說明。
壹、金屬和無機被覆材料曝曬試驗
本節就金屬和無機被覆材料曝曬試驗所使用的主規範做一簡要說明，參 考之試驗規範與名稱如下所示：
CNS 13127
金屬和無機披覆-靜態戶外曝露腐蝕試驗通則
CNS 14123
金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕測試（現場測試之一般要求）
ASTM G50
Standard Practice for Conducting Atmospheric Corrosion Tests on Metals
ISO 8565
Metals and alloys -Atmospheric corrosion testing -General requirements for field tests
上述規範適用範圍為金屬與金屬塗層於戶外或有遮蔽情況下進行大氣 腐蝕測試的一般準則。其試驗結果可做為判定腐蝕形式與實驗室測試結果之 關聯性。規範中試片條件通常為 150 mm× 100 mm，厚度 1 mm 至 3 mm 的平 板試片。曝曬架有完全開放式曝曬、覆蓋式、局部密閉式曝曬、與密閉式曝 曬等三種。其中覆蓋式或局部密閉式曝曬以傘型屋頂作對棚架進行遮蔽，以 避免日照及大氣沉澱物的影響，可單純探討空氣中濕度與鹽份的影響。局部 密閉式則將曝曬架放入百葉窗小屋中，以避免日照、風、及大氣沉澱物的影 響，但仍維持空氣流通。而密閉式則曝曬架完全放置於密閉空間中，以模擬 材料於倉庫內堆放的影響，後兩種形式在實務上較少看見。曝曬架的高度為 避免雨水噴濺或積雪，須大於 0.75 公尺。戶外曝曬角度為 45 度或 30 度，遮 蔽曝曬可分為 0、30、45、60、90 度等。ISO 8565 規範規定在自然劣化過程 時需紀錄試驗過程中的溫濕度、降雨量、以及 ISO 9225 規範所要的二氧化硫 污染量與空氣中含鹽量，相關資料蒐集的頻率則如表 3-2。而試片數量則規 定每種型態需 3 個以上之試片。試驗後的分析則包含了外觀測試、金相測試、
質量損失之測定、機械性質或材質的改變。其中的質量損失可以評估金屬建 材在大氣環境下的腐蝕速率。
表 3-2 CNS 14123 規範規定須記錄之環境因子性質項目與頻率
（資料來源：CNS 14123）
規範亦說明在不同曝露時段評估腐蝕效應，並在必要時應與對比試片做
CNS 13401
金屬及合金之腐蝕－大氣腐蝕性之分類
ISO 9223
Corrosion of metals and alloys -Corrosivity of atmospheres-Classification
ISO 9224
Corrosion of metals and alloys -- Corrosivity of atmospheres -- Guiding values for the corrosivity categories
此規範指出影響金屬及合金腐蝕的大氣因子包括潤濕時間、二氧化硫污 染量、空氣中含鹽量等。所謂濕潤時間為金屬表面披覆電解液水膜導致大氣 腐蝕的時間，一般為相對濕度大於 80 度、溫度大於 0℃的時間。並由此分成 τ1至 τ5等五個等級。其中海洋性大氣屬於 τ5。若無露點產生的乾燥狀態為 τ1。二氧化硫污染量則藉由大氣中的沉積率或體積濃度分成 P0 至 P3 等 4 個 等級。P0 亦可定義為背景濃度，P3 為受到最大二氧化硫污染（90~250 μg/m3 體積濃度）。S0 至 S3 的 4 個等級則用來評估空氣中含鹽量，其中 S0 亦定義 為背景濃度，S3 為空氣中含鹽量最大值（300~1500 mg/m2沉積率）。大氣因 子資料蒐集與分類及標準試片腐蝕速率的相關量測方式應參考 3-3-3 及 3-3-4 節之相關規範。
参、大氣因子資料蒐集與分類
本節主要延續上節之規範針對大氣腐蝕分類所需大氣因子之二氧化硫與 氯離子沉積量試驗方式進行規定，相關規範如下：
CNS 13754
金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕性（污染之測定）
ISO 9225
Corrosion of metals and alloys-Corrosivity of atmospheres-Measurement of pollution
規範主要規定二氧化硫與氯離子的試驗方式。首先利用由濾紙製成的硫 酸化平板放置於曝曬架上收集二氧化硫沉積量，並由濁度法（turbidmetric method）計算沉積量。空氣中含鹽量則利用濕燭法量測，即利用燭心貫通的 濕式蠟燭，使得帶有氯化物的濕氣經由燭心排入蠟蠋底部的收集量瓶，如圖 3-4 所示，再藉由滴定方式得到氯化物沉積量。最後再藉由所得到的各種沉 積量數據判斷τ、P、S 三個因子等級交集判斷此金屬建材在大氣環境中的腐 蝕特性，分別為 C1 至 C5 共五個等級，如表 3-3 所示。而相關腐蝕特性之等 級，則可對應碳鋼、鋅、鋁、銅等金屬標準試片的腐蝕速率，如表 3-3 所示。
相關標準試片腐蝕速率的量測則可由下節規範進行。
圖 3-4 量測空氣中含鹽量的濕式蠟燭示意圖
（資料來源：CNS 13754）
表 3-3 大氣腐蝕性分類與相當金屬標準試片第一年腐蝕速率
C5 非常高 650~1500 (80~200)
（資料來源：CNS 13754）
肆、標準試片腐蝕速率之測定
此部份之規範主要規定上述大氣腐蝕分類使用之標準試片成分，以及經 1 年曝曬後腐蝕生成物清除與腐蝕速率計算方式，此規範亦說明標準試片試 驗前處理與保存方式。規範名稱如下：
CNS 13753
金屬及合金之腐蝕－大氣腐蝕性（測定標準試片之腐蝕速率以評估腐蝕性）
ISO 9226
Corrosion of metals and alloys-Corrosivity of atmospheres-Determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity
大氣因子資料蒐集與分類及標準試片腐蝕速率試驗均以一定純度的金 屬（其純度要求如表 3-4）做成標準試片。依規範進行第一年大氣曝曬後，
進行腐蝕生成物清除，利用金屬腐蝕前後重量的差異，由重量損失法推算腐 蝕速率
。
corr表 3-4 CNS 13753 規範規定金屬標準試片純度
材質 純度
鋼 非合金碳鋼(Cu=0.03~0.1%, P<0.07%)。
鋅 98.5%以上之純度
銅 99.5%以上之純度
鋁 99.5%以上之純度
（資料來源：CNS 13753）
伍、待測試片腐蝕生成物清除
此部分規範主要規定經數年曝曬後，腐蝕生成物清除與腐蝕速率計算方 式。與 3-3-4 節不同處在於前者所規定的是標準試片處理方式。此規範亦說 明待測試片試驗前處理與保存方式。相關規範如下：
CNS 14122
金屬及合金之腐蝕–大氣腐蝕–試片腐蝕生成物清除法
ASTM G1
Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens
ISO 8407
Corrosion of metals and alloys -- Removal of corrosion products from corrosion test specimens
試片進行自然曝曬劣化後須將腐蝕生成物以清洗和化學或電解清理方 式去除，去除後並量測其重量損失變化。以鋼鐵類金屬而言，試片不論經過 任何劣化方式後的腐蝕生成物之清除，主要以鹽酸酸洗方式為主，即以 500 mL 鹽 酸 加 蒸 餾 水 至 1000 mL（ 50% 濃 度 ） 並 加 入 3.5 g 六 甲 基 四 銨
（hexamethylenetetramine）的腐蝕抑制劑為化學清洗劑在 20~ 25℃下將劣化 後碳鋼試片浸漬 10 分鐘以上去除腐蝕生成物。不銹鋼則以 100 mL 的硝酸
（HNO3）與 20 mL 的氫氟酸加蒸餾水至 1000 mL 為清洗劑，並在 20~ 25℃
下將劣化後不銹鋼試片浸漬 5 至 20 分鐘去除腐蝕生成物，或在 60℃且 10%
濃度的硝酸溶液中放置 20 分鐘去除生成物。鋁合金則以硝酸為清洗劑，在 20~ 25℃下將劣化後鋁或鋁合金試片浸漬於內 1 至 5 分鐘去除腐蝕生成物。
另外亦有多種化學與電解清除方式，可詳見規範說明。最後再依規範計算待 測試片之腐蝕速率。