腐食概論:鋼の腐食

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         【湿 食】

 湿食(dry corrosion)とは,金属表面に,液体状態の水が存在するために起こる金属の腐食で,比較的低い温度で見られる一般的な金属の腐食形態である。

乾食と湿食の腐食メカニズム

乾食と湿食の腐食メカニズム


 図にすように,乾食とはメカニズムが本質的に異なる。乾食では金属表面がアノード部に,酸化物層表面がカソード部となるのに対し,湿食では,鉄表面にアノード部とカソード部が異なる場所で発生する。
 中性の水溶液と接触した鋼の腐食を例に,湿食のメカニズムを説明する。
 鋼表面のある場所に発生したアノード部で,鉄の酸化反応(Fe→Fe2++2e-)が生じ,電子と鉄イオンが生成する。生成した電子は,別の場所に発生したカソード部に向って,鋼内部を移動する。
 カソード部では,酸素の還元反応(4e-+O2+2H2O → 4OH-)でアノード部で生成した電子量に相当する電子が消費され,同時に水酸イオン(OH-)が生成する。。
 アノード部で生成した鉄イオンとカソード部で生成した水酸イオンは,水溶液内部を移動する。これによって,腐食反応の継続が可能な,鋼内部と水溶液内部をつなぐ電気回路が形成される。
 鋼表面に,十分な量の中性水溶液(概ねpH4~9.5)が付着した場合に,その腐食速度は,水溶液中の酸素(溶存酸素)の拡散と溶液抵抗(イオンの移動し易さ)の影響を受ける。電解質(支持電解質ともいう)を多く含む水溶液では,イオン移動による電荷移動が容易(溶液抵抗の減少)になり,腐食速度は酸素の拡散速度に依存するようになる。
 酸性の水溶液中(概ねpH4以下)では,カソード反応が酸素の還元反応から水素イオン(H+ )の還元反応(2e-+2H+ → H2)に移行し,腐食速度は水素イオン濃度,すなわちpHに依存するようになる。
 水溶液のpHが塩基性(概ねpH9.5~13)になると,腐食生成物(鉄水酸化物,鉄含水酸化物)が鋼表面に沈着し,緻密な保護性皮膜として作用し腐食速度が減少する。これを不動態化と説明されることもある。しかし,pH13以上の強塩基性では,皮膜が鉄酸イオン(FeO22-)として溶解し,腐食速度の増加に至ると考えられている。

鋼腐食に対するpHの影響

鋼腐食に対するpHの影響

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