金属部品の腐食を防ぐ方法

特定の条件下では、金属が周囲の環境と反応することで、最強の金属部品でも腐食が発生する場合があります。一部の金属は他の金属とは異なる環境で反応しますが、どの金属もある程度の腐食を受ける可能性があります.

腐食の脅威から完全に安全な金属はありません。しかし、重要なことは、腐食は通常、特定の手順に従うことで防止または最小限に抑えることができるということです。これらのステップには、優れた製品設計、材料の選択、および表面処理の適用が含まれます。

この記事では、CNC 機械加工技術によって製造された金属部品の腐食を減らすいくつかの方法について説明します。

腐食とは?

腐食は、金属が周囲の酸化剤と反応するときに発生します。この化学反応により、時間の経過とともに金属が劣化し、外観が損なわれ、構造的完全性が損なわれます。

腐食とは、環境の相互作用によって引き起こされる材料の劣化です。これは自然現象であり、水分、金属表面、電子受容体と呼ばれる酸化剤の3つの条件が必要です。腐食プロセスは、反応性金属表面をより安定した形、すなわち酸化物、水酸化物、または硫化物に変換します。

各金属は、異なる電気化学的特性を持っています。これらの特性により、腐食しやすい部品の種類が決まります。例えば、湿気の多い環境に長時間さらされた鉄製の道具は錆びやすく、銅製の屋根は天候の影響で錆びます。一部の金属は他の金属よりも腐食に強いですが (環境によって異なります)、すべての金属がすべての腐食の影響を受けないわけではありません。

悪い え 腐食の影響

腐食は、金属にさまざまな悪影響を及ぼす可能性があります。金属構造物が腐食すると安全性が低下し、倒壊などの事故につながるおそれがあります。わずかな腐食でも修理とメンテナンスが必要です。実際、金属腐食の世界的な年間直接コストは約 2.2 兆米ドルです!

すべての金属は腐食しますが、適切な保護方法を使用することで腐食を 25 ～ 30% 防ぐことができると推定されています。

腐食は、環境条件によって精製された金属が酸化物、水酸化物、または硫化物の形に変化する自然なプロセスです。

金属部品の腐食を防ぐ方法

金属部品の腐食を防ぐための措置を講じることができます。これらのステップのほとんどは、製造プロセスの前および製造プロセス中に実行されますが、一度使用すると、部品の腐食も軽減できます。

これらの手順に従うことで、部品の無限の寿命が保証されるわけではありませんが、金属部品の正常な機能と外観を維持しながら、腐食の可能性をある程度減らすことができます。

適切な方法を選択することで、腐食を防ぐことができます:

• 金属の種類
• 保護コーティング
• 合理的な設計
• 環境管理
• 犠牲コーティング

金属の種類

腐食を防ぐ簡単な方法は、アルミニウムやステンレス鋼などの耐腐食性金属を使用することです。用途によっては、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。

ステンレス鋼：ステンレス鋼の鉄は酸化して錆びます。ただし、クロム含有量の多い鋼 (たとえば、ステンレス鋼 316) は、クロムが部品の表面に酸化クロムの保護層を形成するため、錆びにくいです。

アルミニウム：アルミニウムには鉄が含まれていないため、錆びません。腐食を防ぐために、部品が湿気に遭遇すると、部品の表面に酸化アルミニウムの保護層が形成されます。

銅、青銅、真ちゅう:銅、青銅、真ちゅうなどの赤い金属には、鉄がほとんどまたはまったく含まれていないため、錆びません。酸化した銅は緑色の緑青を示します。これは美的に理想的ではないかもしれませんが、銅部品を腐食から保護することができます.

保護コーティング

コーティングは、金属部品と環境中の酸化要素との間の物理的バリアとして機能し、それによって腐食保護の層を提供します。コーティング自体が磨耗しない限り、空気、湿気、その他の腐食性物質が金属に直接接触することはありません。一定期間後、部品の状態を維持するために塗料を再塗布できます。

一般的な方法は、メーカーが部品に亜鉛の薄い層を適用する亜鉛メッキです。金属によっては、ハード クロム メッキ (手頃な価格で耐食性に優れる) または黒色クロム メッキ (より高価ですが、耐食性に優れる) を追加するのが最適な場合があります。

塗料および/またはプライマーは腐食を防止するための直接的で安価な方法ですが、美的理由から必要になる場合もあります。塗装コーティングは、腐食性溶液から下層の金属への電気化学電荷の移動を防ぐバリア層として機能します。

別の可能性は、粉体塗料を塗布することです。このプロセスでは、乾燥粉末がきれいな金属表面に塗布されます。次に、金属を加熱して粉末を融合させ、滑らかで途切れのないフィルムにします。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。

合理的な設計

防食はエンジニアリング段階から始まります。パーツが腐食しやすい環境で使用される場合、エンジニアは、CAD 設計を作成する際に、特定の設計機能が腐食を促進するか防止するかを検討する必要があります。部品の材質は耐食性に影響しますが、形状と質感も耐食性に影響します

設計者は、空気や液体が入り込んで停滞するのを防ぐために、狭い隙間をなくす必要があります。湿気や空気が溜まるような機能は避けてください。パーツには、水分が蓄積する可能性のある深い亀裂がないようにしてください。また、可能であれば、空気の流れを促進してください。パーツにギャップ、トンネル、またはその他の弱点が絶対に含まれる必要がある場合は、金属が定期的にメンテナンスできることを確認してください。

環境管理

製造後の手順は、製造前の手順よりも実行が難しい場合がありますが、部品が使用されると、腐食を減らすことができます。

腐食は、金属と周囲環境のガスと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措置を講じることにより、これらの有害反応を最小限に抑えることができます。周囲の環境中の酸素または塩素の含有量を制御できます。たとえば、パーツの位置を調整したり、障害物を導入したりすることで、パーツが過度の水分に接触するのを防ぐこともできます。

犠牲コーティング

部品を耐腐食性にするもう 1 つの方法は、金属に保護コーティングの代わりに犠牲コーティングを施すことです。

犠牲コーティングの目的は、腐食を完全に防止することではなく、部品の下地材料ではなく、コーティングを腐食させることです。したがって、コーティングは「犠牲」材料と呼ばれます。犠牲コーティングを達成するための 2 つの主要な技術があります:陰極防食と陽極防食です。

陰極防食

陰極防食の最も一般的な例は、亜鉛メッキと呼ばれ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が高く、腐食が始まると酸化し、鋼の腐食を抑制します。この方法は、鋼を電気化学セルのカソードにすることによって機能するため、カソード防食と呼ばれます。陰極防食は、水または燃料鋼管、給湯器タンク、船体、オフショア石油プラットフォームの輸送に使用されます。

陽極保護

陽極保護には、合金鉄鋼を錫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、スズコーティングさえあれば鋼を守ることができます。この方法は、鋼を電気化学セルのアノードにするため、アノード保護と呼ばれます。

陽極保護は、炭素鋼タンクで硫酸と 50% 苛性ソーダを貯蔵するためによく使用されます。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。