異種金属接触腐食

異種金属接触腐食について

異種金属接触腐食（いしゅきんぞくせっしょくふしょく）とは、異なる種類の金属が接触し、腐食環境にある電解液の中で電子の移動が起きることによって、一方の金属がさらに腐食を進められる現象です。この作用は、電池のように機能する腐食電池が形成されることによって発生します。この腐食メカニズムは「ガルバニック腐食」としても知られています。

基本原理

異種金属接触腐食の基本的なメカニズムは、自然電位と呼ばれる金属が単体で腐食する際の電位の差に依存しています。一般的に、自然電位が低い（金属が卑である）方が腐食が加速され、一方で自然電位が高い（金属が貴である）方は腐食が抑制されます。この関係を利用して、防食対策が行われることが重要です。

たとえば、鉄と銅が接触した場合、銅から鉄を経由し、水溶液を通して再び銅に戻る電流が流れます。この流れる電流は、接触された鉄の腐食を促進する要因となります。この現象は、特に接点において局地的に起こり、腐食の進行を加速するため、注視すべきです。

防食対策

異種金属接触腐食に対しては複数の対策があります。最も理想的なのは異種金属を接触させないことですが、実際には接触が必要な場合も多いです。以下の方法が対策として挙げられます。

1. 金属の自然電位の差を小さくする: 自然電位が近い金属を選ぶことが重要です。
2. 貴金属の表面積を小さくする: 貴金属の面積を卑金属よりも小さくすることで、その影響を減少させます。
3. 絶縁材の使用: ゴムや合成樹脂などの絶縁材を挟むことにより、電気的な接触を防ぐことができます。

このような対策は、腐食の進行を抑制し、対象物の耐用年数を延ばす目的があります。

異種金属接触腐食の影響因子

異種金属接触腐食がどれだけ進むか、または発生するかは多くの要因によって変わります。金属間の接触だけではなく、環境（電解液）の特性も重要です。たとえば、海水は電気伝導率が高く、異種金属接触腐食の影響が広がります。一方で、淡水や大気中では抵抗が大きく、影響範囲は限定的です。このように、異種金属接触腐食は電解液の性質、金属の自然電位の違い、金属表面積の比率などによって大きく変化します。

例えば、銅合金と鋼管が接触した場合、鋼管は早期に腐食が進行し、長期的には配管の機能不全を引き起こすことになります。これは、腐食電流が高まることで、さらに腐食が進行する悪循環です。

事例

異種金属接触腐食の例として、アメリカの自由の女神像があります。銅製の外殻が鋳鉄の骨組みに支えられたこの像は、鋳鉄による腐食が深刻でありました。建設当初からこのリスクは認識されており、設計者は天然樹脂を挟む方法を採用しましたが、年月の経過と共に効果は薄れ、最終的には改修工事が必要となりました。

また、身近な例として水道配管における異種金属接触腐食があります。複数の金属が用いられる環境においては、接触部分での腐食が深刻な問題です。配管の継手などでしばしば見られるこの現象を防止するためには、適切な材料選定や保護処理が欠かせません。

まとめ

異種金属接触腐食は、そのメカニズムと影響を理解することが重要です。防食のための対策を講じることにより、様々な金属材の寿命を延ばし、腐食による被害を防ぐことができます。防食技術の発展や研究がますます求められています。

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