皆さんは腐食対策を行ったことはありますか。
屋外に置く機械であればもちろん、屋内に置く装置でも腐食対策は重要です。
今回は腐食対策に使える材料とコーティングについて解説したいと思います。
腐食とは？
腐食とは、金属が環境中の酸素や水分、化学物質と反応して、化学的に劣化する現象です。
例えば、鉄をしばらく屋外に放置しておくと、茶色く変色していると思います。
これは、鉄が空気中の酸素や水分と反応し、酸化鉄になったことを表しています。
腐食には、大きく分けて以下の種類があります。
- 均一腐食：金属全体で腐食が進行する
- 局部腐食：隙間や一部でのみ腐食が発生する
- 応力腐食割れ：金属に応力と腐食が同時に発生し、割れが生じる
- 電食：異なる金属同士が接触し、水分が発生することで腐食が生じる
なお、電食については、以下の記事で解説しています。
腐食に強い材料
腐食に強い材料には、以下のような代表例があります。
ステンレス鋼
錆びにくい材料の代表例としてステンレス鋼が挙げられます。
鉄にクロムを含有させることで、不働態皮膜を形成し、錆防止に役立ちます。
食品機械や海水ポンプに使用されています。
しかし塩化物環境下では、隙間腐食が発生する可能性があります。
アルミニウム合金
表面に酸化被膜を形成し、軽量かつ耐食性が高いことが知られています。
主に航空機部品に使用されることが多いです。
ただし、酸やアルカリには弱いことがあるので、注意が必要です。
チタン合金
アルミやステンレスよりも非常に強い酸化皮膜を形成できる金属がチタン合金です。
海水や化学薬品にも強いので、化学プラントに使用されることもあります。
ただし、ほかの金属と比べて高価になります。
腐食防止のコーティング
材料だけでなく、材料の表面にコーティングするという方法もあります。
代表例としては、以下のようなものがあります。
塗装
板金に塗料を付与して、金属と水分が反応することを防ぎます。
低コストで広範囲に塗布することが可能です。
ただし、塗膜が損傷した場合は、局部腐食が進行しやすいという点もあります。
めっき
金属の表面に別の特性をもつ材料を塗布することで、腐食を防ぎます。
鉄に亜鉛めっきを塗布して保護する方法が代表的です。
ただし、めっきの種類によっては保護できない可能性があるので、使用環境の注意が必要です。
アルマイト処理
酸化皮膜を人工的に厚くし、耐食性と硬度をアップします。
アルミニウム合金に処理を施して、耐食性を上げる方法が一般的です。
その他にも、放熱部材にアルマイト処理を行って、放熱性を上げるという方法もあります。
溶射
保護したい金属に対し、高温で融かした別の金属を吹き付けることで、コーティングします。
大型の構造物に対して行われることがあり、幅広い金属に対応できることが溶射のメリットです。
ただしコストが高くなることがあるので注意が必要です。
材料・コーティング選定のポイント
まず使用環境を調査しましょう。
湿度、塩分、化学薬品の有無を確認し、反応しにくい材料を選択することが重要です。
次に使用寿命を確認します。
例え数日であれば耐えられる環境でも、何年も使っているうちに劣化する可能性があります。
その場合はコーティングを行って、強化することも必要になります。
最後にコストと調達性を確認し、最適な材料とコーティングを選択しましょう。
まとめ
いかがだったでしょうか。
今回は腐食に強い材料とコーティングについて解説してきました。
まとめると以下のようになります。
- 腐食に強い材料には、ステンレスやチタン合金が挙げられる
- コーティングには、塗装やめっきが挙げられる
- 使用環境やコストに応じて適切に選択することが重要
