腐食とは何ですか？ –定義と防止

腐食とは何ですか？

腐食は、精製された金属がその酸化物、水酸化物、または硫化物の状態などのより安定した形に自然に変換されるときの自然なプロセスであり、これが材料の劣化につながります。これは、環境との化学的および/または電気化学的反応による材料（通常は金属）の段階的な破壊です。

化合物を元素に分解したり、新しい化合物を作成したりする電気化学的プロセスの能力は、破壊的であると同時に生産的でもあります。腐食は、環境内の物質と物質の間の電気化学反応の非常に一般的な結果です。

腐食は危険で非常にコストのかかる問題です。そのため、建物や橋が崩壊し、石油パイプラインが壊れ、化学プラントが漏れ、浴室が浸水する可能性があります。腐食した電気接点は火災やその他の問題を引き起こす可能性があり、腐食した医療用インプラントは血液中毒につながる可能性があり、大気汚染は世界中の芸術作品に腐食による損傷を引き起こしています。腐食は、何万年もの間コンテナに保管しなければならない放射性廃棄物の安全な処分を脅かします。

最も一般的な種類の腐食は、電気化学反応から生じます。一般的な腐食は、同じ金属表面上のほとんどまたはすべての原子が酸化され、表面全体に損傷を与えるときに発生します。ほとんどの金属は簡単に酸化されます：それらは空気中または水中の酸素（および他の物質）に電子を失う傾向があります。酸素が還元される（電子を獲得する）と、金属と酸化物を形成します。

互いに接触しているさまざまな種類の金属で還元と酸化が起こる場合、そのプロセスはガルバニック腐食と呼ばれます。電子機器で最も一般的に発生する電食では、電圧が印加された2つの電気接点の間に水やその他の水分が閉じ込められます。その結果、意図しない電解槽ができあがります。

自由の女神などの金属製の構造物を取り上げます。それは強くて永続的に見えます。ただし、ほとんどすべての金属物体と同様に、環境内の物質と反応して劣化するため、不安定になる可能性があります。

腐食の化学

腐食の化学的性質は複雑です。それは電気化学的現象と見なすことができます。鉄でできた物体の表面の特定の場所で腐食すると、酸化が起こり、その場所は陽極として機能します。

この陽極スポットで放出された電子は、金属を通って移動し、金属上の別のスポットに移動し、H +（空気からの二酸化炭素の溶解によって形成されたH2CO3から利用可能であると考えられている）の存在下でそのスポットで酸素を還元します。大気の湿った空気状態の水。

大気中の他の酸性酸化物の溶解により、水中の水素イオンも利用できる場合があります）。このスポットは陰極として機能します。

腐食の原因

金属は、酸素、水素、電流、さらには汚れやバクテリアなどの他の物質と反応すると腐食します。腐食は、鋼などの金属に過度の応力がかかり、材料に亀裂が生じた場合にも発生する可能性があります。

腐食の主な一般的な原因のいくつかは次のとおりです。

• 湿度が高すぎる、または金属表面に水蒸気が凝縮していることが、腐食の主な原因です。
• 塩素、水素酸化物、アンモニア、硫黄酸化物などの腐食性ガスは、電子機器の部品などの腐食を引き起こす可能性があります。また、水素と酸素への暴露によって腐食が発生する可能性があります。
• 鋼に過度の応力がかかると、鋼に腐食が発生する可能性があり、材料に亀裂が発生します。
• 電流に長時間さらされた金属は、電子腐食を経験する可能性があります。
• 汚れやバクテリアにさらされると、金属が腐食する可能性があります。

鉄の腐食

鉄の腐食とは、周囲の環境で酸素（O2）や水との化学反応により、鉄（Fe）元素を含む金属材料が破壊され、一般に錆と呼ばれる赤い酸化鉄が生成されることです。錆は、鋼などの鉄合金にも影響を与える可能性があります。

鉄の錆は、酸素が不足している環境で鉄が塩化物と反応するときにも発生する可能性がありますが、別の種類の腐食である緑の錆は、金属鉄または水酸化鉄から直接形成される可能性があります。

鉄の腐食は、一般に、水、酸素、および電解塩溶液の存在下での電気化学的プロセスによる錆の形成を特徴としています。したがって、これらの反応物源の1つまたはすべての修復を使用して、特定の金属の腐食速度を下げることができます。

鉄が水や酸素と反応すると、水酸化鉄（II）が形成されます。後者はさらに酸素および水と反応して水和酸化鉄（III）を形成します。これは広く錆として知られています。

腐食の種類

肉眼で見える腐食にはさまざまな種類があります：

• 均一な腐食
• 局部腐食
• ガルバニック腐食
• 環境クラッキング
• 流動支援および粒界腐食
• フレッチング腐食
• 高温腐食
• 土壌腐食

これらは最も一般的なタイプの腐食です。それぞれの根本的なメカニズムを説明しましょう。

1。均一な腐食

均一な腐食は、腐食の最も一般的な変形です。この腐食は、炭素鋼が周囲の環境との化学的または電気化学的反応によって劣化し、表面全体が劣化して「均一に」腐食するときに自然に発生します。このタイプの腐食は最も一般的ですが、予測可能であり、適切な方法を使用して管理できます。予防策。

2。局部的な腐食

局部腐食には、孔食、隙間腐食、糸状腐食など、さまざまなバリエーションがあります。

孔食

孔食は、孔食とも呼ばれ、金属表面で発生する別の局所的な腐食形態です。ピッチングは通常、オブジェクトの表面にある小さな直径の空洞または穴として現れますが、金属表面の残りの部分は付着していません。この形態の腐食も非常に浸透性が高く、予測が難しく、突然の極端な故障を引き起こす傾向があるため、最も危険なタイプの腐食の1つと見なされています。

ピッチングは通常、保護不動態皮膜に不整合が存在する金属表面の領域で発生します。これらの不一致は、フィルムの損傷、コーティングの塗布不良、または金属表面への異物の堆積が原因である可能性があります。

不動態が低下または失われた領域がアノードになり、周囲の領域がカソードとして機能します。湿気の存在下で、アノードとカソードは腐食セルを形成し、そこでアノード（すなわち、不動態皮膜によって保護されていない領域）が腐食します。腐食は局所的な領域に限定されるため、ピッチングは材料の厚さに浸透する傾向があります

隙間腐食

隙間腐食は、金属表面の隙間や隙間に直接隣接して発生する、浸透性の高いタイプの局部腐食です。これらの隙間は、2つの表面間の接続（金属から金属または金属から非金属）の結果、または堆積物の蓄積（汚れ、泥、生物付着など）の結果である可能性があります。

このタイプの腐食は、金属基板の周囲の領域が影響を受けないまま、隙間の領域が劣化することを特徴としています。隙間腐食の発生の主な基準の1つは、隙間内に停滞した水が存在することです。この体液の動きの欠如は、溶存酸素の枯渇と隙間の陽イオンの豊富さを引き起こします。

これにより、一連の電気化学反応が起こり、流体の組成が変化し、本質的に酸性になります。隙間にある酸性の液体は、金属の不動態層を破壊し、腐食攻撃に対して脆弱にします。

糸状腐食

この腐食は、塗装またはコーティングされた表面の下で発生します。塗料やコーティングに欠陥があると、水が侵入し、保護層の下に腐食が発生して、構造が弱くなります。

3。ガルバニック腐食

ガルバニック腐食は、非常に特殊な条件の結果です。これは、電気的に接触している電気化学的に異なる金属が電解質にさらされている環境でのみ見られます。この腐食は、陽極金属と陰極金属の間でガルバニック結合が発生したときに発生します。アノードは結合することで腐食が速くなりますが、カソードの劣化は遅くなります。

4。環境クラッキング

この腐食プロセスは、炭素鋼に悪影響を与える環境条件が発生したときに発生します。化学物質、応力、および温度は、応力腐食割れ（SCC）、腐食疲労、液体金属の脆化、および水素による割れを引き起こす条件を作り出す可能性があります。

5。流動支援および粒界腐食

流れを利用した腐食は、保護酸化物層が風や水の流れによって時間の経過とともに溶解するときに発生します。この腐食により、金属の表面の酸化物が露出し、後続の層がさらに腐食にさらされます。

粒界腐食は、多くの場合金属不純物の結果として、金属の粒界を攻撃します。不純物は、これらの粒界の近くに高濃度で存在することが多く、このタイプの腐食の影響を受けやすくなります。

6。フレッチング腐食

このタイプの腐食は、繰り返しの重量、振動、または摩耗によって金属の表面にくぼみや溝が生じるために発生します。これは、動いている機械部品、または場所から場所へ輸送されるときに振動を受ける表面で最も頻繁に発生します。

4。高温腐食

高温腐食は、酸化、硫化、炭化、またはバナジウムを含む燃料から発生する可能性があります。硫酸塩はまた、通常は高温や腐食に耐性のある炭素鋼を攻撃する腐食性化合物を形成する可能性があります。

8。土壌腐食

炭素鋼が周囲の土壌の水分と酸素にさらされると、土壌腐食が見られます。含水率が高く、電気伝導率が高く、酸性度が高く、塩分が溶解している土壌が最も腐食性が高くなります。

炭素鋼は世界の総鉄鋼生産量の約85％を占めるため、炭素鋼に害を及ぼす原因についての知識が必要になります。炭素鋼の腐食を理解して管理する努力は、この共通の懸念に関連する高コストを軽減および緩和するのに役立ちます。

腐食の影響

腐食の影響には、自然および歴史的建造物の大幅な劣化や、壊滅的な機器の故障のリスクの増加などがあります。大気汚染は腐食を引き起こし、世界的に悪化しています。

金属腐食の世界的な年間コストは2兆ドルを超えると推定されていますが、専門家は、適切な腐食保護によって25〜30％を防ぐことができると考えています。計画が不十分な建設プロジェクトは、腐食した構造物の交換が必要になる可能性があります。これは、天然資源の浪費であり、持続可能性に対する世界的な懸念と矛盾します。さらに、腐食は安全上の懸念、人命の損失、追加の間接費、評判の低下につながる可能性があります。

腐食の直接的な影響には次のものが含まれます：

• 民間航空機または車両の電子機器への損傷
• 複雑なプロセス（発電所、石油化学施設、紙パルプ工場など）を制御するために使用されるハードディスクやコンピューターの損傷。
• サーバールームとデータセンターへの損害。
• 美術館の遺物への損害
• 故障した家電製品の修理または交換の費用

腐食を防ぐ方法

腐食を防ぐための費用効果の高い方法は次のとおりです。

• ステンレス鋼やアルミニウムなどの非腐食性の金属を使用してください。
• 金属の表面が清潔で乾燥していることを確認してください。
• 乾燥剤を使用してください。
• グリース、オイル、塗料、炭素繊維コーティングなどのコーティングまたはバリア製品を使用してください。
• 地下配管を使用して、石灰岩などの埋め戻しの層を配置します。
• 犠牲陽極を使用して、陰極防食システムを提供します。

右を選択することで腐食を防ぐことができます：

• 金属タイプ
• 保護コーティング
• 環境対策
• 犠牲コーティング
• 腐食防止剤
• 設計変更

1。金属タイプ

腐食を防ぐ簡単な方法の1つは、アルミニウムやステンレス鋼などの耐食性金属を使用することです。用途に応じて、これらの金属を使用して、追加の腐食保護の必要性を減らすことができます。

2。保護コーティング

塗装コーティングの適用は、腐食を防ぐための費用効果の高い方法です。ペイントコーティングは、腐食性溶液から下の金属への電気化学電荷の移動を防ぐバリアとして機能します。

別の可能性は、粉体塗装を適用することです。このプロセスでは、乾燥した粉末がきれいな金属表面に塗布されます。次に金属が加熱され、粉末が溶けて滑らかで壊れていないフィルムになります。アクリル、ポリエステル、エポキシ、ナイロン、ウレタンなど、さまざまな粉末組成を使用できます。

3。環境対策

腐食は、周囲の環境における金属とガスの間の化学反応によって引き起こされます。環境を制御するための対策を講じることにより、これらの不要な反応を最小限に抑えることができます。

これは、雨や海水への曝露を減らすのと同じくらい簡単な場合もあれば、周囲の環境の硫黄、塩素、または酸素の量を制御するなどのより複雑な対策もあります。この例としては、水ボイラー内の水を軟化剤で処理して、硬度、アルカリ度、または酸素含有量を調整する場合があります。

4。犠牲コーティング

犠牲コーティングには、酸化しやすい追加の金属タイプで金属をコーティングすることが含まれます。したがって、「犠牲コーティング」という用語。

犠牲コーティングを実現するための主な手法は、陰極防食法と陽極防食法の2つです。

陰極防食法

陰極防食の最も一般的な例は、亜鉛メッキとして知られているプロセスである亜鉛による鉄合金鋼のコーティングです。亜鉛は鋼よりも活性の高い金属であり、腐食し始めると酸化物になり、鋼の腐食を抑制します。

この方法は、鋼を電気化学セルの陰極にすることで機能するため、陰極防食法として知られています。陰極防食法は、水または燃料を運ぶ鋼管、給湯器タンク、船体、および沖合の石油プラットフォームに使用されます。

陽極保護

陽極保護には、鉄合金鋼をスズなどの活性の低い金属でコーティングすることが含まれます。スズは腐食しないので、スズのコーティングが施されている限り、鋼は保護されます。この方法は、鋼を電気化学セルの陽極にするため、陽極保護として知られています。

陽極保護は、硫酸と50％苛性ソーダを貯蔵するために使用される炭素鋼貯蔵タンクにしばしば適用されます。これらの環境では、電流要件が非常に高いため、陰極防食は適していません。

腐食防止剤

腐食防止剤は、金属の表面または周囲のガスと反応して、腐食につながる電気化学反応を抑制する化学物質です。それらは、保護膜を形成する金属の表面に塗布されることによって機能します。阻害剤は、溶液として、または分散技術を使用した保護コーティングとして適用することができます。腐食防止剤は通常、不動態化と呼ばれるプロセスを介して適用されます。

パッシベーション

不動態化では、金属酸化物などの保護材料の薄いコートが、腐食に対するバリアとして機能する保護層を金属上に作成します。この層の形成は、環境のpH、温度、および周囲の化学組成の影響を受けます。

不動態化の注目すべき例は自由の女神で、青緑色の緑青が形成され、実際に下の銅を保護しています。腐食防止剤は、石油精製、化学製品製造、および水処理作業で使用されます。

設計変更

設計変更は、腐食を減らし、既存の保護防食コーティングの耐久性を向上させるのに役立ちます。理想的には、設計はほこりや水を閉じ込めないようにし、空気の動きを促進し、開いた隙間を避ける必要があります。定期的なメンテナンスのために金属にアクセスできるようにすることで、寿命も長くなります。

よくある質問。

腐食の説明とは何ですか？

腐食とは、周囲との相互作用の結果としての材料の劣化であり、石油および天然ガスの処理中の任意の時点または任意の時点で発生する可能性があります。この定義はあらゆるタイプの材料に適用できますが、通常は金属合金用に予約されています。

腐食の原因は何ですか？

一般的な腐食は、同じ金属表面上のほとんどまたはすべての原子が酸化され、表面全体に損傷を与えるときに発生します。ほとんどの金属は簡単に酸化されます：それらは空気中または水中の酸素（および他の物質）に電子を失う傾向があります。酸素が還元される（電子を獲得する）と、金属と酸化物を形成します。

腐食の3つのタイプは何ですか？

腐食の種類と防止：

• 均一な腐食。 均一な腐食は、材料の表面全体にわたる均一な攻撃と見なされ、最も一般的なタイプの腐食です。
• 孔食。
• 隙間腐食。
• 粒界腐食。
• 応力腐食割れ（SCC）
• ガルバニック腐食。

腐食は錆びていますか？

腐食には錆が含まれます。さびは腐食の一種です。腐食は、特定の材料、金属、および非金属が酸化の結果として劣化するプロセスです。錆びとは、空気と湿気の存在下での鉄の酸化です。

腐食10番目とは何ですか？

空気、湿気、または化学物質（酸など）の表面への作用による純金属の段階的な破壊は、腐食と呼ばれます。鉄の物体を湿った空気に長時間置くと、その表面に錆と呼ばれる赤褐色の物質が形成されます。鉄の腐食は「錆び」と呼ばれます。

錆はどのように形成されますか？

酸性物質（水を含む）が鉄や鋼などの金属と接触すると、錆が発生し始めます。錆は、鉄（Fe）粒子が酸素と湿気（湿度、蒸気、浸漬など）にさらされた後の鋼の腐食の結果です。

腐食の影響は何ですか？

腐食の影響には、自然および歴史的建造物の大幅な劣化や、壊滅的な機器の故障のリスクの増加などがあります。大気汚染は腐食を引き起こし、世界的に悪化しています。

腐食の6つの主なタイプは何ですか？

正確に特定するためにいくつかの検査が必要な腐食の種類

• エロージョンコロージョン。 エロージョンコロージョンは、腐食性の液体が金属表面を通過するときに発生します。
• 粒界腐食。
• フレッチング腐食。
• キャビテーション腐食。
• 合金除去（選択的浸出）
• 剥離腐食。

どのような種類の金属が腐食しますか？

技術的には、鉄と鉄を含む合金だけが錆びることがあります。金や銀などの貴金属を含む他の金属も、同様の方法で腐食する可能性があります。

さび式とは

さびは水和酸化鉄であり、その化学式は Fe ₂です。 O ₃ 。

金は錆びたり腐食したりしますか？

純粋な形の金は、酸素と結合しにくいため、錆びたり変色したりすることはありません。これが、純金がそれと同じように光沢を保つ理由です。ゴールドジュエリーに関しては、純粋なゴールドジュエリーを見つけることは非常にまれです。

アルミニウムは腐食しますか？

さびは腐食（金属の摩耗）の一種であり、簡単に言えば、アルミニウムはさびませんが、腐食します。これらの用語はしばしば同じ意味で使用されますが、根本的に異なります。他の金属と同様に、酸素と接触すると、アルミニウム上に酸化物層が形成されます。

なぜ錆びた赤なのですか？

金属が大量の水と酸素にさらされると、鉄は汚染物質で酸化し、これにより「赤い」錆が発生します。

腐食は私たちの健康にどのように影響しますか？

腐食性のものは金属を破壊する（または少なくとも損傷する）可能性があります。しかし、それだけではありません。最終的に、腐食性物質は金属だけでなく、人間の消化管、気道、目、皮膚にも損傷を与える可能性があります。

腐食は環境にどのように影響しますか？

この形態の劣化に日常的に遭遇することに加えて、腐食はプラントの停止、貴重な資源の浪費、製品の損失または汚染、効率の低下、費用のかかる保守、および費用のかかる過剰設計を引き起こします。また、安全性を脅かし、技術の進歩を妨げる可能性があります。

さびはどのような問題を引き起こす可能性がありますか？

• 錆は、金属部品が互いにスライドするはずのときに、金属部品が詰まる原因となる可能性があります。
• さびた車のマフラーと車の外側のボディは、さびのためにそれらに穴が開く可能性があります。
• 金属の磁気特性に影響します。
• 鉄は電気の良い導体です。

酸素なしで腐食が発生する可能性はありますか？

一般に微生物影響腐食（MIC）と呼ばれる微生物腐食は、微生物によって引き起こされます。これは、酸素の有無にかかわらず、金属材料と非金属材料の両方に適用されます。酸素がない場合、硫酸塩還元菌が活性化し、硫化水素を生成して硫化物応力割れを引き起こします。

どの金属が最も速く腐食しますか？

亜鉛と普通鋼は、すべてのソリューションで最も速く腐食しました。驚くべきことに、亜鉛よりも反応性系列が高いアルミニウムはほとんど腐食を示しませんでした。

腐食の8種類は何ですか？

肉眼で見える腐食にはさまざまな種類があります。たとえば、均一腐食、孔食、隙間腐食、糸状腐食、ガルバニック腐食、環境亀裂、フレッチング腐食などです。これらのタイプの腐食がどのように発生し、炭素鋼にどのように損傷を与える可能性があるかを確認しましょう。

さびは鉄ですか、それとも鉄ですか？

さびは、鉄金属が腐食したときに生成される赤い酸化鉄を表すために使用する用語です。さびは、鉄が酸素や水と反応したときに生じる化学物質の一般名です。

プラチナを腐食させるものは何ですか？

金属はどの温度でも空気中で酸化しませんが、ハロゲン、シアン化物、硫黄、および苛性アルカリによって腐食されます。塩酸や硝酸には不溶ですが、王水として混合すると溶解し、塩化白金酸を生成します。

屋外で錆びない金属は何ですか？

これらのタイプのアプリケーションでは、アルミニウムとステンレス鋼が一般的な選択肢です。アルミニウムは錆びないので、屋外で安全に使用できます。

錆びて毒を出すことはできますか？

さびは鉄と酸素原子の組み合わせで構成されています。酸化鉄の一種であるこの化合物は、皮膚に接触しても人体に有害であるとは知られていません。肌に錆びた汚れがあっても健康上​​のリスクはありません。

鋼は酸素なしで錆びることがありますか？

水と酸素の両方がないと錆は発生しません。水は、酸素分子を分解することによって鉄が酸素と反応するのを助けます。錆びの初期段階では、鉄は電子を失い、酸素は電子を獲得します。

腐食性の例は何ですか？

酸と塩基は一般的な腐食性物質です。このような腐食性物質は、苛性アルカリと呼ばれることもあります。酸性腐食性物質の典型的な例は、塩酸（ムリアティック）酸と硫酸です。基本的な腐食性物質の典型的な例は、水酸化ナトリウムと灰汁です。