ガルバニック腐食チャートで長期的な腐食ダメージを防止

ガルバニック腐食（異種金属腐食とも呼ばれる）は、石油業界や海洋業界、湿気のある環境を扱う家庭内シナリオでよく見られる現象です。ガルバニック腐食は、洗濯機、自動車、配管機器、あらゆる種類の構造物に使用される数千通りの金属の組み合わせで発生する可能性があります。そのため、どの金属の組み合わせがガルバニック腐食の最大のリスクを生むかを理解することが重要です。

以下では、ガルバニック腐食の簡単な概要と、加工業者や機械加工業者が間違った金属の組み合わせを避けるのに役立つガルバニック腐食チャートを提供します。また、ガルバニック腐食を防ぐその他の有用な方法も紹介します。

ガルバニック腐食の簡単な概要

異なる貴さの2つの金属が接合され、電解質環境内に置かれると、より卑な金属が腐食し始めます。この現象をガルバニック腐食と呼びます。

以下の3つの要因が、ガルバニック腐食のリスクを高めることがよくあります。

1. 異種金属の併用
2. 導電経路
3. 電解質の存在

ガルバニック腐食は通常、2つの異種金属間で発生しますが、類似した金属間でも発生する可能性があります。たとえば、ボルトの1部分が海水に浸かり、もう半分が空気にさらされている場合、静電位差が生じ、ガルバニック腐食につながる可能性があります。

ガルバニック系列を理解すると、機械加工業者や加工業者がどの金属がより腐食しやすいかを理解するのに役立ちます。

ガルバニック系列の理解

以下に、海水におけるさまざまな金属とその電気化学的電圧範囲を比較したガルバニック系列チャートを示します。

ここでは、金属合金が最も貴なもの（上部）から最も卑なもの（下部）へと並べられています。したがって、マグネシウムが最も卑な金属であり、グラファイトがガルバニック系列で最も貴な金属です。

たとえば、2つの金属が電気的に接続され、電解質溶液下にあるとします。回路で電流が金属1から金属2に流れている場合、金属1は陰極であり、金属2（陽極）の上に位置します。

さらに簡単に説明しましょう。

半分傷ついた 316 ステンレス鋼プレート（活性態）2枚を考えます。一方はスズメッキ、もう一方は亜鉛メッキであり、それぞれの結果としての電位は以下の通りです。

最初のケースでは、高い静電位差により、電流がスズからステンレス鋼に流れます。つまり、電子がステンレス鋼からスズへ流れます。陰極表面積が大きいため、ステンレス鋼の腐食速度は高くなります。

2番目のケースでは、亜鉛はガルバニック系列でステンレス鋼より下に位置し、露出した陰極面積も小さいため、亜鉛が腐食しますが、最初のケースよりもはるかに遅い速度です。

まとめると、ガルバニック腐食を防ぐには：

1. 金属の選択は、ガルバニック系列で互いに近いものにする必要があります。
2. 陰極（高貴な金属）の面積は、陽極（卑な金属）の面積より小さくする必要があります。

腐食の影響は、2つの異種金属の接合部で最も大きく、遠隔側では小さくなります。

ガルバニック腐食チャートに基づく避けるべき金属の組み合わせ

ガルバニック腐食のリスクを軽減するために、併用すべきでない特定の金属があります。以下に、最も高いリスクを持つ金属の組み合わせを示すガルバニック腐食チャートを提供します。

ステンレス鋼（活性態）+ アルミニウム

ステンレス鋼が陰極、アルミニウムが陽極として作用します。アルミニウムはステンレス鋼に対して負の反応を示しますが、好ましい環境（海洋環境）では、アルミニウムの表面積がステンレス鋼より大きい場合、アルミニウム表面の腐食が発生する可能性があります。この点で、重いアルミニウム機器をステンレス鋼ファスナーで海上船舶に吊り下げることはリスクがあります。徐々にアルミニウムが接合部で腐食し、早急に対処しないと落下する可能性があります。

銅 + 鋼

銅製水管がアダプターを通じて鋼管に接続され、内部の水が電解質であるケースを考えます。鋼は銅に対して電気陰性であるため、電子は鋼から銅へ流れ、鋼管が腐食します。経済的理由で全銅システムを構築するのは多くの場合困難です。絶縁材料で作られた厚さ6インチのカップリングで電気的接触を遮断するのが、ガルバニック腐食を防ぐより簡単な方法です。

銅 + アルミニウム

アルミニウムは軽量、安価、銅と同様の伝熱特性を持つため、アルミニウム-銅接合部はほとんどの HVAC 用途で一般的に使用されています。無防備な湿気のある環境下では、アルミニウムが犠牲陽極、銅が陰極として作用します。アルミニウムが腐食し、接合部の故障につながります。しかし、接合部に亜鉛メッキを施すことでアルミニウムを保護できます。亜鉛が銅とアルミニウムの両方に対して犠牲陽極として作用するためです。

ガルバニック腐食を防ぐヒント

ガルバニック腐食チャートを参照することは、危険な金属の組み合わせを避ける最も簡単で迅速な方法の1つですが、ガルバニック腐食を防ぐ他の方法もあります。

適切な金属を選択する

貴さの差が小さい金属（0.2 ボルト以下）を選択することが重要です。たとえば、ニッケルと銀の差は 0.15 ボルトで、許容範囲内です。

陰極表面積を最小限に抑える

ガルバニック反応の速度は陰極の面積に直接依存します。陽極に対する陰極の大きな表面積を最小限に抑えると、陰極の腐食速度を低減できます。

陰極と陽極をより卑な金属でコーティングする

陰極と陽極をより卑な金属でコーティングすると、両方をガルバニック腐食から保護できます。鋼構造物への亜鉛メッキは、ガルバニックコーティングの一般的な例です。

阻害剤を使用する

現在、ガルバニック腐食阻害剤もあらゆる業界で普及しています。これは、異種金属の接合部や電気接続部に適用できる亜鉛リッチコーティングです。強力な処方が、異種金属反応によって生成される湿気とエネルギーを容易に吸収します。

犠牲陽極を使用する

ベース材料よりも電気化学的に反応性の高い犠牲陽極を使用すると、保護対象の材料を守れます。たとえば、亜鉛メッキの代わりに、鋼板の近くに配置された亜鉛ブロックが、ガルバニック腐食から鋼板を守ります。

異種金属を絶縁する

ガルバニック腐食を防ぐもう1つの方法は、2つの異種金属の結合部に誘電絶縁を追加して電気的接触を遮断することです。たとえば、ネオプレンやナイロンのワッシャーとボルトスリーブは、ステンレス鋼ボルトをアルミニウムや亜鉛メッキ鋼部材から完全に絶縁します。ただし、高強度接続を扱う場合は、誘電体材料を負荷条件に対してチェックする必要があります。

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