さびは酸化鉄であり、通常は水または空気中の湿気の存在下での鉄と酸素の酸化還元反応によって形成される赤色酸化物です。 いくつかの形態の錆は視覚的にも分光学的にも区別でき、さまざまな状況下で形成されます。
この記事では、サビの原因や予防方法など、サビの基礎知識をご紹介します。
この投稿では、以下について説明します。
フレークコートとは何ですか？ 錆とその原因を理解する
錆とは、鉄や鋼の酸化を表すのに一般的に使用される用語です。 技術的に言えば、錆は酸化鉄、具体的には空気の存在下で鉄が酸素および水と反応して形成される水和酸化鉄(III)です。 この反応は錆びとして知られており、金属が空気や湿気に長期間さらされると発生し、赤茶色の薄片状の皮膜が形成されます。
錆はどのようにして発生するのでしょうか？
鉄または鋼が酸素および水と接触すると、反応が起こり、酸化鉄が形成されます。 この反応は水または空気中の湿気の存在によって触媒され、金属が腐食して含水酸化鉄(III) および酸化水酸化鉄(III) が形成されます。 時間の経過とともに、結果として生じる薄片状の被膜が広がり、保護されていない鋼に孔食や空洞の形成が発生し、強度が低下する可能性があります。
錆びは防げるのか？
錆は長年にわたって避けられない発生ですが、次のようなさまざまな方法で簡単に予防または処理できます。
- 金属表面に保護コーティングを施し、空気や湿気への曝露を軽減します。
- 金属表面を定期的に洗浄および乾燥させて、堆積物や湿気の存在を減らします。
- 湿気が蓄積して錆が急速に広がる可能性がある狭い空間、隙間、隙間を避けてください。
- 錆びが問題となる箇所にはステンレスなどの錆びにくい金属を使用します。
錆びの影響は何ですか?
錆は金属表面に次のようなさまざまな影響を与える可能性があります。
- 金属の強度や耐久性が低下します。
- 狭いまたは深い穴ができると、急速に広がり、さらなる被害を引き起こす可能性があります。
- 金属の表面が広くなり、多孔質になるため、錆びが増加する可能性があります。
- 隙間や隙間ができると湿気がたまり、錆が急速に広がる可能性があります。
- 保護されていない鋼の孔食または空洞の形成に寄与します。
化学反応: 錆びの背後にある科学
錆びは、鉄が空気や湿気にさらされたときに発生する化学プロセスです。 錆びるプロセスは、鉄、酸素、水分子の結合を伴う一連の複雑な化学反応の結果です。 錆びの際に起こる主な化学反応は鉄の酸化であり、酸化鉄が生成されます。
酸素と水分の役割
酸素と水分は錆の発生の主な要素です。 鉄は空気に触れると酸素と結合して酸化鉄を形成します。 水は化学反応の発生に必要な酸素やその他の化合物を運ぶため、錆びの発生にも水が必要です。
錆びの化学反応
錆びる化学反応は、4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 です。 これは、XNUMX つの鉄原子が XNUMX つの酸素分子と結合して XNUMX つの酸化鉄分子が生成されることを意味します。 錆びのプロセスは、鉄が酸素によって鉄(II)イオンに酸化されるときに始まります。 鉄(II)イオンは水分子と結合して水酸化鉄を形成します。 この化合物はさらに酸化して酸化鉄を形成し、一般的に錆から連想される赤茶色のスケールとして現れます。
金属に対する錆の影響
錆びは、剥離、腐食、構造の弱化など、金属にさまざまな悪影響を与える可能性があります。 鉄が空気や湿気にさらされると錆が発生し、その結果生じる酸化鉄は弱くて脆い材料であり、簡単に剥がれ落ちます。 これにより金属が弱くなり、最終的には破損する可能性があります。 橋やその他の構造物の場合、錆びは安全上の重大な懸念事項となる可能性があります。
錆びの防止
錆びを防ぐには、水分と酸素の存在を取り除く必要があります。 これは、金属を乾燥した状態に保ち、ペイントやオイルなどの保護層でコーティングすることで実現できます。 ステンレスや純鉄などの錆びにくい金属を使うのも錆びを防ぐ方法です。
錆びを理解することの重要性
サビの予防と処理には、サビの際に起こる化学反応を理解することが重要です。 錆びは、いくつかの化合物の組み合わせと電気化学反応を伴う複雑なプロセスです。 錆びに関係する主な要素と反応を理解することで、日常生活での錆の予防と処理をより適切に行うことができます。
錆が安全上の危険となる理由とそれを防ぐ方法
錆は見た目の問題だけではなく、建築物や工具において重大な安全上の危険を引き起こす可能性があります。 その理由は次のとおりです。
- 錆は金属部品の構造的完全性を弱め、一般ユーザーや通行人を危険にさらします。
- 部品が錆びている工具は破損したり機能不全に陥り、重傷を負ったり、場合によっては死亡事故を引き起こす可能性があります。
- 錆は製品を汚したり台無しにしたりする可能性があり、メーカーと消費者の両方に経済的損失をもたらす可能性があります。
錆による健康リスク
錆は物理的な危険をもたらすだけでなく、次の理由により健康上の危険を引き起こす可能性があります。
- さびには破傷風などの細菌が潜んでいる可能性があり、さびた釘などの刺し傷から体内に侵入すると重篤な感染症を引き起こす可能性があります。
- 屋外や湿気の多い環境など、サビが発生する場所は、サビは酸化物であり、吸入すると有害となる可能性があるため、呼吸器疾患を患っている人にとっては危険です。
サビの防止と安全性の確保
錆びを防止し、安全性を確保するために、次のような対策を講じることができます。
- 建設物や工具の錆の成長を特定して対処するために、定期的な検査体制を整備する必要があります。
- 製造業者が安全で錆びない製品を生産する責任を負うことを保証する法律を制定する必要があります。
- 防錆剤やコーティング剤などの防錆製品を使用すると、錆の成長を止める効果があります。
- 化学反応、空気、湿気の組み合わせが錆の主な原因であるため、金属部品を乾燥した清潔な状態に保つことが錆の防止に役立ちます。
気を付けて！ これらの材料は錆びやすいです
鋼は鉄と炭素の混合物であるため、建設や製造によく使われます。 しかし、鋼は最も錆びやすい金属の XNUMX つでもあります。 他の金属と比較して、鋼は特に水や酸素にさらされると比較的早く錆びます。 鋳鋼と鍛鉄は、錆びる可能性のある XNUMX つの異なる種類の鋼です。
鋳鉄：錆びにはあまり強くない
鋳鉄は、鉄、炭素、および微量のその他の元素を含む合金です。 溶けた鉄を鋳物に注ぎ込むときに形成されるため、この名前が付けられました。 鋳鉄は磨耗に強いことで知られていますが、錆びにはそれほど強いわけではありません。 鋳鉄製の製品は、特に水や酸素にさらされると、定期的に錆びる可能性があります。
錬鉄：鋼や鋳鉄よりも錆びにくい
錬鉄は、炭素をほとんど含まない純粋な形の鉄です。 錆びや腐食に対する耐性があることで知られており、屋外用の家具や装飾品として人気があります。 錬鉄は鋼や鋳鉄よりも錆びませんが、それでも水や酸素から保護する必要があります。
ステンレス鋼: 錆から守る
ステンレス鋼は、鉄、クロム、および微量のその他の元素を含む合金です。 これらの元素の組み合わせにより、金属を錆や腐食から守る保護層が形成されます。 ステンレス鋼はほとんど錆びないため、キッチン用品、医療機器、屋外用家具などに人気があります。
さびを防ぐ方法
錆を防ぐには、金属にシールドや保護を適用する必要があります。 錆びを防ぐためのヒントは次のとおりです。
- 水にさらされた金属は定期的に拭いて乾かしてください。
- 錆びの部分は、水と酢を混ぜたもので拭き取ってください。
- 金属を水や酸素から守るために、金属に塗料を塗ります。
錆びる可能性があるのは鉄と鉄を含む合金だけであることに注意してください。 したがって、錆びを避けたい場合は、ステンレス鋼や錬鉄などの金属を選択してください。
輝きを保つ金属: 錆びない素材ガイド
錆は多くの金属製品にとって悩みの種であり、時間の経過とともに腐食や劣化を引き起こします。 しかし、錆びや腐食に強い金属があることをご存知ですか? このセクションでは、これらの金属の特性と、何年も使用した後でも光沢があり新品のような状態を保つことができる理由を探っていきます。
錆びない金属
錆びや腐食に対する耐性で知られる金属のいくつかを以下に示します。
- ステンレス鋼: このタイプの鋼にはクロムが含まれており、酸素と反応して金属の表面に保護層を形成します。 この層は鋼をさらなる腐食から保護し、錆びにくくします。
- アルミニウム: ステンレス鋼と同様、アルミニウムは空気にさらされると保護酸化層を形成します。 この層は薄くて透明なので、金属の外観には影響を与えません。 アルミニウムは軽量で加工が容易なため、多くの用途に人気があります。
- 銅: 銅は天然の耐食性金属で、電気配線や配管によく使用されます。 銅は空気や水にさらされると緑色がかった緑青を形成し、金属をさらなる腐食から保護します。
- 真鍮：真鍮は銅と亜鉛の混合物で、「黄色の金属」に分類されます。 真鍮は腐食や変色に強いため、装飾品や楽器によく使われます。
- ブロンズ: ブロンズは、銅と、錫、アルミニウム、ニッケルなどの他の元素の混合物です。 耐久性と耐腐食性に優れていることで知られており、彫像や鐘など風雨にさらされる物品によく使われています。
- ゴールドとプラチナ: これらの貴金属は耐腐食性や変色性に優れているため、ジュエリーやその他の装飾品に最適です。
金属が錆びない仕組み
では、これらの金属はどのようにして錆びや腐食に強いのでしょうか? 関係する要因のいくつかを次に示します。
- 保護層: 前述したように、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属は、空気や水にさらされると保護層を形成します。 これらの層は金属をさらなる腐食から保護し、錆びにくくします。
- 鉄の欠乏：鉄が酸素および水と反応して酸化鉄を生成すると、錆が発生します。 したがって、鉄をほとんどまたはまったく含まない金属は錆びにくいです。
- 化学反応性: 一部の金属は他の金属よりも反応性が低いため、錆や腐食の原因となる化合物を形成する可能性が低くなります。
- 元素の組み合わせ: 青銅などの一部の金属は、異なる元素の組み合わせであるため、錆びに耐えることができます。 この混合物により、個々の成分よりも耐腐食性の高い金属が生成されます。
錆びにくい物の作り方
錆びや腐食に強いオブジェクトを作成したい場合は、次の方法を検討してください。
- 亜鉛メッキ: このプロセスでは、金属物体を亜鉛の層でコーティングし、錆や腐食に対するシールドとして機能します。
- 風化: 銅や青銅などの一部の金属は、風雨にさらされると時間の経過とともに保護的な緑青が生じます。 この緑青は、さらなる腐食に対するシールドとして機能します。
- ステンレス鋼: 前述したように、ステンレス鋼は錆びや腐食に非常に強いです。 水や湿気にさらされる対象物にステンレス鋼を使用すると、錆びない状態を保つための迅速かつ簡単な方法です。
- 定期的なメンテナンス: 錆びや腐食に強い金属であっても、最高の状態を維持するにはある程度のメンテナンスが必要です。 物品を清潔で乾燥した状態に保ち、湿気を避けて保管すると、物品の寿命を延ばすことができます。
錆を防ぐ方法
錆を防ぐ最善の方法の XNUMX つは、金属製品を適切に保管することです。 以下に留意すべきヒントをいくつか示します。
- 金属部品や製品は、錆の発生を遅らせるため、湿気の少ない場所または温度と湿度が管理された環境内に保管してください。
- 保管中に乾燥剤を使用して湿気レベルを下げます。
- 定期的に金属表面を拭いて、蓄積した湿気を取り除きます。
- 金属片は乾いた布に包んで保管するか、ビニールで包み、乾燥した状態に保ちます。
亜鉛メッキ
亜鉛メッキは、鉄や鋼を錆から保護するために亜鉛でコーティングするプロセスです。 亜鉛は耐食性に優れており、鉄や鋼と結合すると、錆の発生を防ぐ保護膜を形成します。 亜鉛メッキは、特に酸素や水に対して反応性の高い屋外用アクセサリーや鉄金属の錆を防ぐ優れた方法です。
定期保守
金属製品のお手入れは錆の発生を防ぐために非常に重要です。 錆のリスクを軽減するには次の方法があります。
- 錆が発生した場合は、錆が広がるのを防ぐためにすぐに取り除きます。
- 金属表面を乾燥した状態に保ち、濡れた表面との接触を避けてください。
- 高品質の防錆コーティングまたは保護酸化層を使用して、錆から優れた保護を提供します。
- 金属製品に傷、亀裂、または湿気を保持して錆の形成を引き起こす可能性のあるその他の損傷の兆候がないか定期的に検査してください。
- 錆に対する優れた保護を提供するために、ステンレス鋼またはその他の耐久性の高い金属を使用してください。
- 金属製品を圧延すると、表面の質感がより滑らかになり、水分の閉じ込めや保持が少なくなり、錆が発生するリスクが軽減されます。
その他の予防方法
錆の発生を防ぐための追加の方法をいくつか紹介します。
- クロムやステンレス鋼など、酸素や水に対して反応性の低いさまざまな金属を使用します。
- 湿気が表面に到達するリスクを軽減するために、金属製品は乾燥した環境に保管してください。
- 防錆剤や保護コーティングなどの防錆製品を使用して、防錆層をさらに強化します。
- 金属製品を高温または低温の表面から遠ざけてください。結露が発生し、錆が発生するリスクが高まる可能性があります。
錆びに関しては予防が重要であることを忘れないでください。 金属製品を保護するために必要な措置を講じることで、今後何年にもわたって製品を錆びずに最高の状態に保つことができます。
錆の処理: 金属を変換して保護する最良の方法
錆の処理に関しては、数種類のコンバーターが市販されています。 最も一般的なものは次のとおりです。
- 酸ベースのコンバーター: このタイプのコンバーターは、錆を不活性酸化物に化学的に変換します。 リン酸を主成分としており、反応速度が速いことで知られています。 さらに、錆の pH を下げ、反応を加速します。 酸ベースのコンバーターは小さな錆びの箇所に使用するのが最適で、エアゾールまたはスプレー可能な形で入手できます。
- タンニン酸ベースのコンバーター: これらのコンバーターにはタンニン酸または第二鉄酸が含まれており、錆を安定した赤茶色の層に化学的に変換します。 大きな錆びた箇所に最適で、クォートまたはガロンのサイズで入手できます。
- 有機ポリマーベースのコンバーター: これらのタイプのコンバーターには、防錆剤として機能する特殊なタイプのポリマーが含まれています。 これらは、金属表面に直接、硬くて乾燥した強力な保護層を提供します。 有機ポリマーベースのコンバーターは、エアロゾルとスプレー可能な形態の両方で入手できます。
塗装による防錆力の向上
防錆コンバーターは保護層を提供しますが、ペイントを追加すると保護をさらに向上させることができます。 以下の点に留意してください。
- 金属表面用に特別に設計された高品質の塗料を使用してください。
- コンバーターが完全に乾燥してから塗料を塗布してください。
- 古い表面を再塗装する場合は、コンバーターと塗料を塗布する前に、剥がれた塗料を剥がし、表面を研磨してください。
まとめ
つまり、錆は鉄が酸素と水と接触したときに起こる化学反応です。 これは非常に一般的な問題ですが、金属を適切に処理することで予防できます。 したがって、金属を乾燥した清潔な状態に保つことを忘れないでください。 大丈夫ですよ。 読んでくれてありがとう！
Tools Doctorの創設者であり、コンテンツマーケティング担当者であり、お父さんであるJoostNusselderです。 私は新しい機器を試すのが大好きです。私のチームと一緒に、2016年から詳細なブログ記事を作成して、忠実な読者にツールと作成のヒントを提供しています。
