腐食概論:腐食の基礎

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  【腐食の速さとは】

 「腐食し易さとは」で示したように,仕事関数,標準酸化還元電位の何れにおいても,アルミニウム,亜鉛及びチタンは,鉄に比較して“腐食し易い金属”と評価される。しかし,経験的には,鉄より腐食し易いとは理解し難いのが一般的な感覚である。
 この経験とのギャップは,腐食し易さ腐食の速さを分けて考えることで理解できる。

  腐食速さを決める要因
 腐食の速さは,「酸素拡散律速」で解説したように,酸化還元反応速度より,その他の条件(還元物質の拡散速度など)の変化速度が遅いため,これが腐食の律速段階になる。例えば,中性水中での鋼腐食では,溶存酸素の拡散速度が腐食の速さを決めるなどである。
 一方,アノード部での酸化反応が律速となる場合もある。アノード部では,金属がイオン化し表面から移動することで腐食が進む。このためイオン化やイオンの移動に障害となる状況では,腐食速度がこれに依存することになる。
 とりわけ,金属をとり囲む環境の影響で,電気化学列で卑な金属(腐食しやすい金属)が,表面を酸化物で覆われるなどして本来の活性を失い,貴な金属のように挙動する場合もある。この状態を不動態(passive state)といい,この状態になることを不動態化(passivity)という。

  アルミニウム,亜鉛,チタンの腐食の特徴
 アルミニウムは,中性環境では,表面が薄い酸化物で覆われ,その後の腐食を著しく抑制する。酸性やアルカリ性の環境では,生成した酸化物皮膜が溶解し,腐食の速さが pHに依存する。亜鉛も同様の傾向を示す。
 チタンは,活性な金属ではあるが,一般的な使用環境では直ちに薄い酸化物皮膜で覆われ,腐食速度は著しく遅くなる。特に,チタンの酸化物は塩化物イオンで破壊され難いので,海水中でも非常に優れた耐食性を示す。

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