腐食概論:腐食の基礎

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  【金属表面の特徴】

 空気で飽和した中性水溶液中に鉄を浸漬した場合を例に,鉄の表面の変化について紹介する。
 水と接触直後の鉄表面は,接触前の乾いた大気中で生成した数分子層の酸化物皮膜で覆われた上に,大気成分(酸素,窒素,水蒸気,その他成分)が数分子層の厚みで全面に吸着していると考えられる。
 これらが,場合によっては障壁として作用し,水に浸漬した後,腐食開始までの間に表面の障壁を破壊する複雑な過程を経る。

金属表面の局部電池

金属表面の局部電池(模式図)

 表面に現れた格子欠陥などの不均一さを原因として,右図のように,表面エネルギーの異なる微細な領域が,金属表面の至るところに形成される。
 これは,小さな電池が並んだような構造のため,局部電池ともいわれる。これにより,鉄の酸化反応する場所(アノード)と酸素の還元反応の場所(カソード)とに分かれる。
 格子欠陥部などを起点とした腐食が開始する。ただし,実際の腐食反応の開始過程は,十分に解明されていない上に,大変複雑な過程を経ていると考えられる。
 腐食反応が継続するためには,還元反応に必要な酸素分子などが金属表面から電子の受け取れる距離まで近づく必要がある。さらに,還元及び酸化された生成物がその場から離れ,反応物と連続的・継続的に入れ替わることが必要となる。

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