腐食概論:鋼の腐食

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          【淡水中の金属腐食について】

 日本の淡水は,中性で軟水,すなわち電解質を多く含まないものが多い。このような水の中での各種金属の腐食の特徴を次に示す。
 【銅,亜鉛】
 表面に薄い酸化物の皮膜を形成する金属である。皮膜が酸素の拡散障壁として機能するため,淡水中の腐食速度は比較的小さい
 皮膜の性能は,水質に依存し,銅の場合には局部腐食が問題となる場合もある。
 
 【ステンレス鋼,アルミニウム】
 大気中で不動態皮膜を形成したこれらの金属は,淡水中に移動しても不動態皮膜が保持され,腐食は極めて小さい。
 しかし,淡水分類における塩濃度の上限(0.05%)に近い場合は,塩化物イオン濃度として約300ppmと無視できない量であり,炭酸イオン濃度,残留塩素濃度など他の水質成分の条件が整うと局部腐食に至る可能性がある。
 
 【鋼】
 「腐食の基礎」で説明したように,水と接触した鋼表面で次の反応が起きる。
   アノード反応:Fe→ Fe2++2e     (鉄の溶解)
   カソード反応:2H2O+O2+4e→ 4OH (酸素の消費)
 アノード反応で生成した鉄イオン(2価)は,次の加水分解反応や水酸化物イオンとの中和反応を経て,
   Fe2++2H2O→ Fe(OH)2+2H+
 となり,固体の水酸化鉄(Ⅱ)を形成する。
 その後,比較的速やかに酸化され,
   4Fe(OH)2+2O2→ 4FeOOH+2H2O
 三価鉄の安定した含水酸化鉄が形成される。
 これらの固体が鋼表面に沈着することで“さび層”を形成する。
 淡水中で生成した“さび層”は,防食性能を期待できるほどの緻密な膜とはなりえないが,酸素やイオンの拡散に多少とも影響するため,“さび層”の沈着と共に腐食速度の低下が見られる。この傾向は,大気腐食の場合に顕著になる。
 「腐食の基礎」の項で説明したように,中性の水溶液中での鋼の腐食反応はカソード反応が律速となるため,鋼の腐食速度は淡水中の溶存酸素濃度や淡水の流速などに影響されることになる。

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