金属がくすんだり、はがれたりするのを見ると、人は錆を思い浮かべる。金属製品を扱う人々にとって、錆は大きな懸念事項である。部品が弱くなり、耐用年数が短くなり、余計なメンテナンスが必要になる。亜鉛は鋼鉄のコーティングとして使われることが多いので、亜鉛自体が錆びることがあるのかと聞かれることがあります。金属部品を使ったり指定したりする場合、亜鉛がどのような挙動を示すのか、期待通りの保護効果を発揮するのかを知りたいものです。
亜鉛の耐食性に対する評判は高いですが、細部が重要です。亜鉛がどのように金属を保護し、どのような条件がその保護を破壊するのか、驚くかもしれません。正しい材料選びをしたい方は、このまま読み進めてください。
亜鉛とは何か？
亜鉛は地殻に由来する青白い金属である。地球上で24番目に多く見られる元素である。多くの産業で他の金属の保護膜として使用されています。例えば、亜鉛メッキ鋼板は錆を防ぐために亜鉛の層を使用しています。
亜鉛単体ではあまり強くない。そのため、他の金属と混ぜて合金を作ることが多い。亜鉛はバッテリー、ダイカスト部品、金属コーティングなどの製品に使われています。錆に強いため、アウトドアや船舶用機器に重宝されています。
亜鉛は約419℃で溶ける。室温では柔らかく、成形しやすい。空気に触れると、亜鉛は薄い表面層を形成します。この層は酸化亜鉛でできており、その下の金属をさらなる損傷から保護します。
亜鉛は酸、塩基、空気中の水分と反応する。通常、純水とは反応しませんが、日常的な環境では、やはり徐々に消耗します。亜鉛の標準電極電位は-0.76ボルトです。つまり、電子を放出しやすいので、他の金属を保護するための犠牲皮膜に適しているのです。
亜鉛は錆びるか？
亜鉛は鉄と同じように錆びない。私たちが通常錆と聞いて連想する、薄片状の赤褐色の層は形成されません。その代わり、亜鉛は空気や水分と反応して薄い表面層を形成します。この層は金属にダメージを与えず、金属を保護する。
しかし、特定の条件下では、亜鉛は時間とともに腐食します。その反応の仕方は、環境や使用されている亜鉛コーティングの種類によって異なります。
亜鉛が腐食する原因は？
空気や水に触れると、亜鉛は表面で分解を始める。赤錆ではなく、くすんだ灰色や白色の層を形成する。この初期の層はほとんどが酸化亜鉛です。亜鉛めっき鋼板の場合、特に 溶融亜鉛メッキ腐食の過程では、保護的な "パティーナ "が形成される。このパティナは様々な亜鉛化合物で構成され、ゆっくりと蓄積していく。このパティナは、金属がそれ以上露出しないように密閉することで、その下の金属を安全に保つのに役立ちます。
この白錆は、しばしばカルキ状の被膜として見られるが、有用である。簡単に洗い流されることはなく、長期的な保護に大きな役割を果たしている。
しかし、亜鉛は完全には免れません。表面に傷がついたり、塩分や化学物質、ひどい汚染にさらされたりすると、腐食が早く進むことがあります。高湿度や常時水がある場合も、保護層にダメージを与え、腐食を早める可能性があります。
酸化亜鉛と炭酸亜鉛の生成
酸化亜鉛は最初に形成される保護層である。酸化亜鉛はすぐに現れ、通常は空気に触れてから数時間以内に現れます。酸化亜鉛は表面に付着し、鉄さびのように剥がれ落ちることはない。これにより、金属の強度が保たれる。
炭酸亜鉛は生成に時間がかかる。通常、湿気と二酸化炭素の両方が存在する屋外に現れる。この層は酸化亜鉛よりも安定しており、耐水性が高い。この層は酸化亜鉛よりも安定性が高く、耐水性に優れています。
この2つの層は一緒に働きます。この2つの層がシールドのように機能し、さらなる腐食を食い止め、ジンクが何年も強度を保つのを助けます。鉄のように錆びず、その表面層が自己防衛力を発揮するのです。
錆と腐食：その違いは？
錆は、鉄を含む金属にのみ起こる特殊な腐食である。酸化鉄は赤褐色で、しばしば剥がれ落ちる。これが下の金属を弱くする。
腐食はより一般的な用語である。空気、水、または化学物質と反応して分解する金属を意味する。
亜鉛は鉄を含まないので、伝統的な意味で錆びることはない。しかし腐食はします。良い知らせは、亜鉛は腐食すると強固で安定した層を形成するということです。この層はその場に留まり、さらなる損傷を遅らせます。そのため、鉄鋼の保護に亜鉛コーティングがよく使われるのです。
亜鉛コーティングの保護性
亜鉛は他の金属を錆から守るため、コーティングに広く使われている。これは、バリアーを形成することと、その下の金属を保護するために自身を犠牲にすることの2つの方法で機能する。
亜鉛が他の金属を錆から守る？
亜鉛は母材を空気や湿気から保護する。コーティングとして塗布すると、表面を覆い、水、酸素、汚染物質を遮断します。亜鉛層が傷ついたとしても、それはまだ役立ちます。
亜鉛は鉄よりも反応性が高い。そのため、コーティングが損傷した場合、亜鉛が最初に腐食する。このプロセスは "犠牲的保護 "と呼ばれる。亜鉛は下地の鉄が錆びるのを止めるために電子を手放すのです。
亜鉛めっき：より詳しく見る
溶融亜鉛メッキとは、鋼鉄や鉄を亜鉛の薄い層でコーティングすることです。最も一般的な方法は溶融亜鉛めっきです。この工程では、鋼鉄部品を溶融亜鉛に浸します。亜鉛は表面に結合し、丈夫で長持ちする皮膜を作ります。
このコーティングは3つの方法で保護する：
- 物理的なバリアとして機能する
- 炭酸亜鉛のような安定した腐食生成物を形成する。
- 傷がついた場合の犠牲的保護を提供
そのため、亜鉛メッキ部品はしばしば屋外や海洋環境で使用される。
亜鉛コーティングの寿命
亜鉛メッキの寿命は厚さと環境に左右されます。コーティングは厚いほど長持ちします。乾燥した屋内では数十年持つこともあります。沿岸部や工業地帯では、塩分や汚染により寿命が短くなります。
それでも、ジンクコーティングには大きな価値があります。錆を遅らせ、メンテナンスの必要性を減らし、部品をより長く使えるようにします。
亜鉛腐食の種類
亜鉛は耐食性に優れていますが、無敵ではありません。ここでは、亜鉛に影響を及ぼす2つの主な腐食について見てみよう。
白さび：一般的な亜鉛腐食製品
白さびは、亜鉛の表面に形成されるカルキ状の白色または灰色の粉末である。通常、新鮮な亜鉛が保管されたり、通気性のない湿気にさらされたりすると発生します。これは、部品がきつく積み重ねられたり、ラップで覆われたりした場合によく起こります。
白錆は見た目は悪いが、主に表面の問題である。水酸化亜鉛や炭酸亜鉛を形成します。必ずしも深いダメージを意味するわけではありませんが、早めに対処しないとコーティングの寿命を縮めることになります。
白さびの原因と予防
白錆は、亜鉛の表面に水分が滞留し、乾ききらないことで発生する。風通しが悪いとさらに悪化します。輸送中や保管中、湿度の高い場所によく見られます。
それを防ぐためだ：
- 部品を乾燥させ、換気をよくする
- 亜鉛の表面をプラスチックフィルムで覆うことは避ける。
- 積み重ねる際は、適切なセパレーターを使用すること
- 新しい亜鉛めっき部品に不動態化層を塗布する。
この問題を避けるには、適切な梱包と保管方法が必要だ。
赤錆：亜鉛保護に失敗した場合
赤錆は亜鉛の下にある鉄が腐食し始めていることを意味します。亜鉛メッキが完全に摩耗したり、損傷したりすると発生します。白さびとは異なり、赤さびは深刻です。亜鉛の保護層がもはや機能していないことを示しています。
一般的な原因は以下の通り：
- 亜鉛に深い傷や切り傷がある
- 過酷な化学薬品に長期間さらされる
- コーティングが薄い、または質が悪い
- メンテナンス不要の高塩分環境
一度赤錆が発生すると、部品を交換するか再コーティングしない限り止めることは難しい。
亜鉛腐食の環境影響
亜鉛の性能は、使用される場所によって劇的に変化する。環境の違いがどのように影響するかを検証してみよう。
湿度と海水が亜鉛に与える影響？
水分は亜鉛腐食の最大の引き金です。乾燥した地域では、亜鉛はほとんど変化することなく何十年も持ちこたえることができます。しかし、湿度の高い環境では、亜鉛の腐食は早く進みます。常に湿気があると表面が濡れたままになり、保護酸化物層が破壊されます。
塩水は事態を悪化させる。塩分は電解質として作用し、腐食を加速させる。沿岸部や海洋地帯では、亜鉛が持ちこたえるためには、より厚いコーティングや特別な保護が必要です。
海洋環境中の亜鉛
海洋地域では、亜鉛は塩水噴霧や湿度による大きなストレスにさらされる。炭酸亜鉛の保護層は、塩分によって破壊されるため、形成が遅くなります。時間の経過とともに、表面は不均一に破壊される可能性があります。
このような環境で亜鉛を保護する：
- 溶融亜鉛めっきを厚く塗る
- シーラントやトップコートを塗る
- 定期的に部品をすすぎ、付着した塩分を取り除く。
- 船舶用に設計された亜鉛合金を選ぶ
適切な設計とケアによって、亜鉛部品はこのような過酷な場所でも長持ちする。
極端な温度と亜鉛の耐久性
亜鉛は広い温度範囲で優れた性能を発揮します。多くのコーティングよりも熱に強い。しかし、非常に高い熱-200℃（392°F）以上-は亜鉛の酸化を早める可能性があります。熱を加え続けると、剥離やひび割れを起こすこともあります。
極端な寒さは腐食にあまり影響しない。しかし、凍結と融解を繰り返すと水分がこもり、時間の経過とともに表面の摩耗が進む。
暑い地域でも寒い地域でも、適切な膜厚と保護がジンクを長持ちさせます。
亜鉛の腐食を防ぐ
亜鉛はもともと腐食しにくい性質を持っていますが、適切な手入れをすることでその寿命を大幅に延ばすことができます。ここでは、亜鉛メッキ製品を最高の状態に保つ方法をご紹介します。
亜鉛めっきのメンテナンスのベストプラクティス
亜鉛めっきを保護するため、常水中や強い化学薬品の近くに放置することは避けてください。風通しの良い乾燥した場所に保管するようにしてください。出荷時やセットアップ時には、傷やへこみを防ぐため、やさしく扱ってください。
デザインも一役買っている。鋭利なエッジや狭いコーナーは摩耗を早めます。より滑らかな形状と適切な排水は、水が表面に滞留することなく流れ落ちるのを助けます。
保護コーティングとトリートメント
ジンクをさらに長持ちさせるには、別の保護層を追加するのが効果的です。透明なシーラントや塗料は、湿気や塩分、空気を遮断するのに役立ちます。一般的なものとしては クロメート処理エポキシ塗料 粉体塗装.
これらの追加コーティングは、腐食を遅らせるだけでなく、クリーニングを容易にする。沿岸部や工業地帯では、このような保護機能を追加することが賢い選択となることが多い。
亜鉛製品の定期的なメンテナンスのヒント
時々、亜鉛の表面をきれいにするのは良い考えです。汚れ、塩分、垢は摩耗を早めます。刺激の強い化学薬品や乱暴な道具を使わず、マイルドな石鹸と水で洗ってください。洗った後はよくすすぎ、よく乾かしてください。
部品に損傷の兆候がないか定期的にチェックする。白い固まりや赤い斑点に気づいたら、早めに対処しましょう。小さな修理で大きな問題を食い止めることができます。屋外の部品については、その状態を維持するために、数年ごとにコーティングを塗り直すことを検討してください。
結論
このように、亜鉛が錆びるか錆びないかは、そのほとんどが環境に左右される。亜鉛の錆を早める主な要因は、酸素、塩水、酸性環境などです。しかし、適切な手入れと適切なコーティングを施せば、亜鉛は長期間強度を保つことができます。
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よくあるご質問
亜鉛は水で錆びるのか？
亜鉛は鉄のように錆びませんが、水中では腐食します。水に酸素、塩分、酸が含まれていると、亜鉛は水酸化亜鉛のような腐食生成物をゆっくりと形成します。静止した水や汚染された水では、腐食はより早く起こります。
亜鉛の腐食にかかる時間は？
環境にもよる。乾燥した屋内では、亜鉛はほとんど変化することなく20年から50年もつ。海洋や工業地帯では、無防備に放置するとわずか1～3年で腐食が始まることがあります。
亜鉛は鉄よりも耐食性が高い？
そうだ。亜鉛は安定した表面層を形成し、より深いダメージから守ります。鉄は錆を形成し、剥がれて新しい金属を露出させます。亜鉛はこれに抵抗し、また犠牲作用によって近くの鉄や鋼を保護します。
亜鉛腐食の兆候とは？
初期の兆候として、表面に白い粉や筋が見られますが、これは白錆です。進行するとコーティングがすり減り、母材に赤錆が現れることがある。くすんだり、ざらついたりした斑点も表面の摩耗を示すことがある。
亜鉛を腐食から守るには？
表面を清潔に保ち、乾燥させること。換気の良い場所で保管すること。酸、塩、強力な洗浄剤との接触を避ける。過酷な環境では、シーラントやコーティング剤を加える。早期摩耗を防ぐため、定期的に部品を点検・整備する。
ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
