腐食概論:腐食の基礎

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  【腐食形態・機構による分類】

 腐食現象は,環境による分類のほか,図に示すように,腐食形態や腐食機構によっても分類される。

腐食形態・腐食機構による分類

腐食形態・腐食機構による分類

 腐食形態の違いで,金属表面にほぼ均一に生じる均一腐食全面腐食ともいう)と,局部的に集中して生じる局部腐食に分けられる。
 
 局部腐食は,その原因や機構の違いで次のように分類される。
 鋼構造物などでの観察事例の多い局部腐食には,構造物の構造の影響を受ける濃淡電池腐食,使用材質の違いで生じる異種金属接触腐食がある。
 
 ステンレス鋼などの不動態化する金属において,すきま間腐食孔食,及び応力腐食割れ(SCC)は,材料性能に大きく影響する腐食現象として知られる。
 特殊な条件が整った場合の局部腐食として,金属材料の結晶粒界に選択的に生じる粒界腐食,腐食と応力の相乗効果で金属が応力単独の場合より早期に強度低下する腐食疲労,特定の合金成分が選択的に溶解する選択腐食脱成分腐食ともいう)がある。
 選択腐食の中で,黄銅から亜鉛が溶解する場合を,特に脱亜鉛腐食という。
 
 他には,塗膜などの被覆下を糸状に進む糸状腐食,電気鉄道からの漏れ電流による地中埋設金属の迷走電流腐食電食ともいう)などが知られている。
 高張力鋼を用いたボルトの遅れ破壊,すなわち水素脆性は,その原因の一つに,ボルト内部の局部腐食で発生した水素がある。
 特殊な物理的状況下で観察される摩耗腐食(エロージョン・コロージョン),キャビテ-ション・コロージョン擦過(さっか)腐食(フレッティング・コロージョン)なども局部腐食現象である。

 【腐食現象の概要】

    【腐食形態による分類の例】
  • 均一腐食(uniform corrosion)
     金属表面にほぼ均一に生じる腐食。全面腐食ともいう。
  • 局部腐食(localized corrosion)
     金属表面の腐食が均一でなく,腐食箇所の固定により局部的に集中して生じる腐食。金属種や腐食要因の違いで孔食,すき間腐食,異種金属接触腐食など様々ある。
  • 粒界腐食(intergranular corrosion)
     金属材料の結晶粒界に選択的に生じる腐食。表面に腐食生成物が多量に観察されないため,目視で認識困難であるが,放置すると材料の破断などの原因になる。
  • 腐食割れ(dry corrosion)
     腐食と応力の相乗効果で金属が応力単独の場合より早期に割れる現象。応力腐食割れ,腐食疲労などがある。
     目視では確認困難で,応力計測から予測される疲労寿命より著しく短い期間に疲労亀裂の発生や破断に至る場合がある。
  • 選択腐食(selective leaching)
     特定の合金成分が選択的に溶解する腐食。脱成分腐食(dealloying)ともいわれる。黄銅から亜鉛が溶解する場合を,特に脱亜鉛腐食(dezincification)という。
    【腐食原因や機構による分類の例】
  • 濃淡電池腐食(concentration cell corrosion)
     金属表面に接触する水溶液中のイオンや溶存酸素濃度が局部的に異なるため,その濃淡を原因とする電位差で生じた電池(セル)による腐食。酸素濃淡電池形成の場合を通気差腐食などともいう。電池作用腐食(galvanic corrosion)の一種。
  • すき間腐食(crevice corrosion)
     金属と金属又は他の材料との間にすき間が存在する場合,すき間の内外においてイオン,酸素などの濃度差が生じる。濃淡電池腐食の一種である。
  • 異種金属接触腐食(galvanic corrosion)
     異種金属が直接接続(電気的に)されて,両者間に電池が構成された時に生じる腐食。電池作用腐食の一種で,ガルバニック腐食というと主に異種金属接触腐食をいう場合が多い。
     電解質を介して電気回路が形成し腐食する場合を接触腐食ともいう。
  • 孔食(pitting corrosion)
     金属内部に向かって孔状に進行する局部腐食。
  • 糸状腐食fillform corrosion)
     主に塗料又は油脂などで被覆した金属表面に,糸状に進行する腐食。
  • 迷走電流腐食(stray current corrosion)
     正規の回路以外のところを流れる電流(漏れ電流)によって生じる腐食。迷走電流の原因が直流電車線路の場合を特に電食という。
  • 応力腐食割れ(stress corrosion cracking:SCC
     腐食と引張応力との相乗作用によって金属材料に割れを生じる現象。
  • 腐食疲労(corrosion fatigue)
     腐食と繰り返し応力との相乗作用によって,金属材料に生じる強度低下。応力単独の場合より金属疲労が促進される。
  • 水素脆性(hydrogen embrittlement)
     腐食,酸洗い,電解,溶接などによって生じた水素が金属中に吸蔵されて,材質がもろくなる現象。現象が現れるまで時間を要するため,遅れ破壊ともいう。
  • 摩耗腐食,エロージョン・コロージョン(erosion corrosion)
     流動する水,土砂などの環境物質の摩耗作用と腐食作用の相乗作用によって金属に生じる損耗。各作用が単独の場合の損傷の単純和より大きい損傷となる。
  • キャビテ-ション・コロージョン(cavitation corrosion)
     金属表面で,これに接触する液体の圧力が繰返し変動することで,高速での気泡の発生・崩壊が起こることによって,金属表面にに生じる損傷をキャビテーション損傷という。この現象で金属表面の不動態皮膜などの酸化皮膜が破壊され,腐食が促進されることをキャビテーション・コロージョンという。
  • フレッティング・コロージョン(fretting corrosion)
     空気中で金属とそれに接触する金属又は他の物質との接触面で,微小の滑りが繰り返し起こるときに金属表面に生じる腐食をいう。擦過(さっか)腐食ともいう。

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