评估方法 1.扫描式电子显微镜(SEM-EDS) 本试验于灰口铁劣化前、后使用扫描式电子显微镜(TESCAN TS5136XM) 观察表面劣化状况,并搭配能量散射光谱仪(Oxford X-max 20)进行元素分布检测(EDS-mapping)情形,以观察灰口铁腐蚀前、后氯元素分布之改变,本试验检测样品未经镀膜处理,以背向散射电子侦测器(BSE Detector)观察。
2. 显微视觉景深量测本试验使用光学显微镜数位影像系统(KEYENCE), 使用内建「 高动态范围成像技术(High Dynamic Range, HDR)」与「单眼视觉散焦量测景深技术(Depth From Defocus, DFD)」功能, 建置量测区域的3D 模型,进行金属试片劣化前、后显微观察,以了解金属劣化后表面高程变化情况。利用 DFD 技术产生 之 3D 影像观察高程剖面。铁质金属未腐蚀区域及腐蚀后之高程变化,量测距离为1000μm - 5000μm,每100μm 量测一笔资料并取平均值;清洁后量测范围为2000μm - 3000μm 选取清洁剖面线较稳定区域,每100μm 量测一笔资料并取平均值。
结果与讨论
清洁前后目视差异 本试验之金属加速劣化后 ,使 用喷流清洁(干冰、喷砂)、雷射清洁、 碱液脱氯、电化学法,对试片表面腐蚀物进行清洁,各种清洁前后表面目视状 况差异。喷流清洁处理面积约 12cm 2 ,处理时 间约 12 秒。干冰清洁后目视表面有明显 差异,接续处理至无明显变异后停止操 作,试片处理后表面仍可见暗褐色之突 起斑块,而未平整。喷砂清洁使用二氧 化矽清洁,处理后表面状况与干冰清洁 有相同之情形。 本试验以海水加速劣化模拟铁质文物受海水腐蚀状况,针对腐蚀生成物进行表面清洁处理,包括物理性清洁(喷砂、 干冰、雷射)及化学清洁(碱液浸渍和电解还原)方式,经试验结果: (一)本试验采用之清洁(脱氯) 方法,依DFD 3D 影像剖面高程差分析及外观比较,干冰及喷砂清洁方式均能将腐蚀生成物去除,表面虽留有杂点但目视亮平,而以喷砂清洁最为亮平;干湿式雷射清洁亦能将腐蚀生成物去除,但表面留有黑斑点,湿式清洁黑斑点较少;碱液处理后表面呈橘红褐色,腐蚀生成物仍保留,电化学还原处理后,表面呈黑褐色腐蚀物亦保留下。喷流清洁及电化学清洁处理 后光亮视觉差异较大,而雷射处理结果 次之,碱液仍为生锈之样貌仅颜色不同。 (二)依电子显微镜元素分析仪成分影像分布(EDS-mapping)分析结果, 不同之处理方法均能将氯化物去除达到脱氯之效果,其中以电化学法效果最为显著,其次为碱液处理,而干冰及喷砂清洁有氯化物粉尘残留之情形,人工操作雷射清洁设备易有表面处理不均匀之情形学处理后表面腐蚀生成物被清除可得亮 白之表面,但随即出现红棕色之腐蚀现 象,因此建议处理后随即进行表面封护 处理,以避免清洁后之表面继续腐蚀。 (四)以腐蚀物去除而言,喷砂及干冰清洁之设备喷射孔径较大、作业连续,同时可处理的面积较大较雷射清洁快速;而碱液处理作业简便,操作时须控制的条件少,但处理时间比电化学还原法久。 (五)不同之处理方法对表面样貌 有不同之影响,氯化物去除的同时有的 方法能保留腐蚀物有的方法将去除。
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