耐重塩害
塩害腐食のメカニズム
- 塩分の付着:
- 海水や海風に含まれる塩化ナトリウム（NaCl）などの塩分が金属表面に付着します。これにより、塩の薄膜が形成されます。
- 塩の吸湿性:
- 塩は吸湿性が高く、空気中の水分を吸収して金属表面に薄い水膜を形成します。この水膜は電解質として機能し、電気化学反応を促進します。
- 酸素の供給:
- 海際では酸素が豊富に供給され、腐食反応に必要な酸素が常に存在します。酸素と水が反応して金属の酸化を進めます。
- 電気化学反応:
- 金属表面での酸化還元反応が進行します。典型的な反応として、鉄（Fe）の腐食を例に挙げると、以下のような反応が起こります：
- 鉄の酸化（アノード反応）: Fe→Fe2++2e−\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^-
- 酸素の還元（カソード反応）: O2+2H2O+4e−→4OH−\text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{O} + 4e^- \rightarrow 4\text{OH}^-
- 生成されたFe²⁺とOH⁻が反応し、水酸化鉄（錆）が形成される: Fe2++2OH−→Fe(OH)2\text{Fe}^{2+} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{Fe}(\text{OH})_2
- 金属表面での酸化還元反応が進行します。典型的な反応として、鉄（Fe）の腐食を例に挙げると、以下のような反応が起こります：
影響を受けやすい金属
- 鉄および鋼:
- 鉄とその合金は塩害腐食に非常に弱く、錆（酸化鉄）が形成されやすい。
- アルミニウム:
- アルミニウムは通常酸化被膜によって保護されていますが、塩分により腐食が進行するとピッティング（点状腐食）が発生しやすい。
- 銅およびその合金:
- 銅も塩害により緑青（銅の錆）が形成されやすいが、緑青はある程度腐食を防ぐ役割も果たします。
- 亜鉛（および亜鉛めっき鋼）:
- 亜鉛は犠牲防食作用を持ちますが、塩害環境下ではその消耗が早まる。
塩害腐食の影響
- 構造物の強度低下:
- 腐食により金属の断面積が減少し、強度が低下する。橋梁、ビル、海上プラットフォームなどの構造物が影響を受けやすい。
- 機器の故障:
- 電気機器や機械部品の腐食が進行すると、動作不良や故障の原因となる。
- 美観の低下:
- 建物やモニュメントの外観が錆や腐食により損なわれる。
防止策
- 塗装およびコーティング:
- 防錆塗料や耐食性コーティングを施すことで、金属表面を保護します。エポキシ塗料やポリウレタン塗料が一般的です。
- カソード防食:
- 犠牲陽極（亜鉛やマグネシウムなど）を取り付けることで、金属の腐食を防ぎます。また、外部電源を使用する陰極防食も効果的です。
- 素材の選定:
- 耐食性の高い材料（ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタンなど）を使用することで腐食を抑制します。
- 定期的なメンテナンス:
- 定期的に金属表面の清掃や点検を行い、腐食の進行を早期に発見して対処します。
- 環境管理:
- 塩分の付着を防ぐために、カバーやシールドを設置する。また、湿度管理を行うことで腐食の進行を抑えます。
塩害腐食は海際や沿岸地域で金属にとって重大な問題です。塩分と酸素の供給により、電気化学反応が進行しやすく、腐食が加速します。腐食を防ぐためには、適切な材料の選定、防錆処理、定期的なメンテナンスが重要です。これにより、構造物や機器の耐久性と寿命を大幅に延ばすことができます。
