アルミニウムは錆びる？酸化と腐食の違い、種類、防護対策

アルミニウムの酸化

「アルミニウムは錆びますか？」はよくいただく質問で、短い答えは「いいえ」ですが、無敵というわけではありません。

今日は錆とアルミニウム腐食の違いを探ります。「アルミニウムは錆びるか？」という問いに、錆とアルミニウム腐食の違いを見て、腐食の種類を調べ、アルミニウムを劣化から守るヒントで締めくくります。

錆とは？

「錆」とは、十分に保護されていない金属表面が風雨に曝露されたときに現れる、赤茶色のフレーク状のものを指します。

錆は鉄と酸素が水と空気中の水分に曝露されたときの化学反応です。つまり、金属片を時間とともに空気と水分に曝露させると錆が発生するなら、アルミニウムは錆びるのでしょうか？

アルミニウムは錆びるか？

「錆」は鉄の酸化から生じます。アルミニウムは技術的には錆びません！しかしアルミニウムは酸化し、鉄酸化物の生成と類似した化学プロセスで、これが物理的・化学的特性に大きく影響します。

自然界のアルミニウム酸化物

精製アルミニウム金属は自然界に存在しません。代わりにアルミニウム含有鉱物に見られ、最もよく「ボーキサイト」という岩石から精製されます。ルビーやサファイアなどの一部の宝石は酸化アルミニウムでできており、微量の他の元素で着色されています。

アルミニウム酸化物は金属を更なる腐食から保護します。錆とは異なり、アルミニウム腐食はフレーク状に剥がれたり簡単に落とせたりしません。錆腐食の典型的な赤茶色ではなく、アルミニウム腐食はアルミニウムの自然な色に似た粉末状の灰色に見え、見つけにくいです。

アルミニウム腐食の種類は以下の通りです：

大気腐食：アルミニウムが自然環境への曝露により腐食するもので、この金属で最も一般的な腐食タイプです。この腐食は空気中の水分量に依存するため、世界各地でアルミニウム腐食の発生率が異なります。他の大気条件として、風速・方向、温度、降水量、大気汚染物質、天然水源（特に海水）への近接性がアルミニウム腐食に寄与します。

電食腐食：アルミニウムが電解質を介して貴金属（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、銀）と物理的に接続されたときに発生します。腐食の強度は接触点で最高で、そこから離れるにつれて徐々に減少します。大気腐食より速く腐食します。

孔食：アルミニウム表面に小さな穴（ピット）が生じることを孔食と呼びます。これらのピットは塩（アルカリ性または酸性）が沈殿し金属表面を腐食させた一般的な領域です。一般的に金属の構造的・強度的ダメージを引き起こしませんが、美観に影響することがあります。

粒界腐食：粒界と合金微細構造が電気化学的に異なる場合にこれらの間で発势する劣化です。これらの領域間のミクロン交換が孔食を引き起こし、腐食が粒界に沿って急速に広がります。

剥離腐食：明確な方向性構造を持つアルミニウムで発生し、熱間または冷間圧延プロセスを経た金属で一般的です。腐食の広がり方により、アルミニウム表面が剥がれるように見えます（ hence「剥離」）。金属の著しい変形と弱体化を引き起こす可能性があります。ピット、剥離、膨れが表面で見られることもあります。

全面腐食：高酸性またはアルカリ性物質への曝露により全面が均等に影響を受ける腐食です。高・低pH溶液ではこのタイプの腐食は下地の金属を保護しません。最終的にアルミニウムを完全に劣化させます。

付着腐食：異種金属がアルミニウムに堆積したときに局所腐食が生じます。異種金属のイオンがアルミニウムより低い場合、アルミニウムにピットを生じさせます。

応力腐食割れ（SCC）：アルミニウムが破損し亀裂が入る現象です。応力亀裂で腐食が発生するには3条件が必要です：

1. 高降伏合金であること、
2. 環境が湿潤または湿っていること、
3. 材料に引張応力があり亀裂を開くこと。

浸食腐食：アルミニウムへの高速水流ジェットによって引き起こされる腐食です。水中の適切な速度とpHレベルの組み合わせで発生します。純水では腐食はゆっくりですが、pH9以上の水では劣化率が増加します。

腐食疲労：長期応力に曝露された金属は亀裂が生じます。新しく形成された応力亀裂で腐食が発生するには塩水または水分が存在する必要があります。

フィリフォーム（またはワームトラック）腐食：ピットとして始まった腐食が金属表面を「蠕動」する現象です。劣化は塩化物アニオンや高湿度への曝露で加速されます。

微生物誘発腐食：微生物や菌類によって引き起こされる腐食です。燃料タンクと潤滑油タンクで一般的です。生物が油を消費し酸性化合物を排泄し、アルミニウムに腐食を引き起こします。

アルミニウムを腐食から守る方法

「アルミニウムは錆びるか？」という問いの答えを考えると、答えは「いいえ」ですが、手入れしないと腐食します。腐食したアルミニウムは時間とともに金属を弱めます。

穏やかな気候ではアルミニウム腐食は非常に遅く進行します。雨、湿度、酸性度、その他化学ストレスなどの大気要因がアルミニウム腐食をより起こしやすくします。ストレスの多い気候に定期的に接触するアルミニウムには洗浄と乾燥が役立ちます。

他の金属と同様、表面仕上げでアルミニウムを保護できます。アルミニウムの自然な外観を保つクリアコート保護剤が利用可能です。塗装、粉体塗装、またはIronArmorのような革新的な仕上げで色の選択肢と追加保護の両方を提供できます。

これで「アルミニウムは錆びるか？」の答えがわかりました。もっと知りたい方は、アルミニウムコーティングと鋳造の用途と人気についてお読みください。