腐食概論:腐食の基礎

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  【腐食開始について】

 鋼などの多くの金属表面は,乾いた大気中で研磨し清浄な表面を作製しても,直ちに大気中の酸素と反応し数分子層の酸化物皮膜で覆われる。 同時に,大気中の成分(酸素,窒素,水蒸気,その他成分)も全面に分子吸着する。
 これらの数分子層(ナノメートルオーダー)の酸化物被膜や吸着層のため,腐食開始・継続には,これらの障壁(活性化エネルギー)を超えるエネルギーが必要になる。
 アモルファス金属は,同じ成分組成の結晶質金属に比較して耐食性が高いことはよく知られている。これは,アモルファス金属の表面が均質で,結晶金属のような結晶粒界,格子欠陥,転位などの表面エネルギーの異なる微細な領域を有しないためと考えられている。

金属表面の欠陥(概念図)

金属表面の欠陥(概念図)

 金属結晶を持つ一般的な金属表面では,図に示すような結晶粒界転位などの欠陥部有している。このため,欠陥部とその他の部位との間にエネルギー差(電位差)が生じる。
 すなわち,欠陥部とその他の部位との電位差に相当する電池(ミクロセルという)が金属表面に多数生成することになる。
 このとき,欠陥部は,電位の高い状態のアノード(陽極)になり,その他の個所は,より電位の低い状態のカソード(陰極)となる。
 【反応速度定数とは】で示したように,カソード部とアノード部間のエネルギー差が活性化エネルギーを超えられるほど大きい場合には,自然に腐食が開始する。
 
 【備考】
 JIS Z0103「防せい防食用語」では,“アノードとは,電流が電極から電解質に向かって流れ,酸化反応が行われる電極。陽極ともいう。カソードとは,電流が電解質から電極に向かって流れ,還元反応が行われる電極。陰極ともいう。”と定義されている。

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