腐食概論:腐食の基礎

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  【異種金属接触腐食の程度】

 金属種と使用環境からは,異種金属接触腐食の可能性を評価できるが,その腐食程度については,金属間の電位差に加えて,構造を考慮しないと推定できない。
 例えば,海水中で電極電位が卑な鋼(Fe)が貴な銅(Cu)と接触し,かつ,溶存酸素の拡散で腐食速度が律速されるという基本条件が成立しているとする。
 このとき,カソード反応は酸素の拡散速度で規制されている。このため,単位面積当たりのアノード反応量(腐食量)は,カソードの表面に影響される。
 
 ここで,カソードとアノードの面積比の影響について考える。
 鋼と銅の全表面積が同じ単位面積(1m2)として,場合①:鋼と銅の面積比が9:1,場合②:面積比5:5,場合③:面積比1:9と仮定した時の鋼の腐食量を比較する。
 全表面積が同じ場合の酸素消費量は,何れの場合も同じ量となる。すなわち,酸素の還元に使われる電子の量も同じとなる。
 酸素の還元に使われる電子は,電位の卑な鋼のイオン化により供給される。言い換えれば,銅の表面全体がカソードになる。何れの場合も,鋼を単独で暴露した場合の単位面積・単位時間当たりの腐食量P0と同じでなければならない。
 従って,全面積が同一で,鋼の露出表面積が異なる上記の3つの場合でも,鋼の溶解量(鉄イオン量)は同じになる。
 このことは,鋼の面積が異なるので,鋼の単位面積当たりに換算した腐食量は,
  場合①:(1+1/9)P0
  場合②:(1+5/5)P0
  場合③:(1+9/1)P0
 となる。すなわち,鋼単独の場合に比較して,場合①で約1.1倍,場合②で2倍,場合③では10倍の腐食量になる。
 このように,異種金属接触腐食では,接触する異種金属のカソードとして作用する面積の影響が大きい。

面積比の影響

異種金属の面積比の影響

 以上は,原理を説明するために理想化した場合である。実際には,金属種,面積比以外に
 ・接触する水の導電性
 ・接触する水膜の厚み
 ・接触する水のpH(酸性では,水素発生型腐食となり,中性とは異なる挙動を示す)
 の影響も大きい。

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