金属部品の腐食を防ぐ方法

特定の条件下では、最強の金属部品でさえ、金属が周囲の環境と反応するときに発生する腐食を受ける可能性があります。 一部の金属は他の金属とは異なる環境で反応しますが、どの金属もある程度の腐食を受ける可能性があります。

腐食の脅威から完全に安全な金属はありません。 しかし重要なことに、腐食は通常、特定の手順に従うことで防止または最小限に抑えることができます。 これらのステップには、優れた製品設計、材料の選択、および表面処理の適用が含まれます。

この記事では、CNC機械加工技術によって製造された金属部品の腐食を減らすためのいくつかの方法について説明します。

腐食とは何ですか？

腐食は、金属が環境内の酸化剤と反応するときに発生します。 この化学反応により、金属は時間の経過とともに劣化し、その結果、外観が損なわれ、構造の完全性が損なわれます。

腐食は、環境の相互作用によって引き起こされる材料の劣化です。 これは自然現象であり、水分、金属表面、電子受容体と呼ばれる酸化剤の3つの条件が必要です。 腐食プロセスは、反応性金属表面をより安定した形、すなわちその酸化物、水酸化物、または硫化物に変換します。

各金属は異なる電気化学的特性を持っています。 これらの特性により、腐食しやすい部品のタイプが決まります。 たとえば、湿気の多い環境に長時間さらされた鉄製の工具は錆びやすく、銅製の屋根は天候の影響で錆びることがあります。 一部の金属は他の金属よりも耐食性がありますが（環境によって異なります）、すべての金属がすべての腐食効果の影響を受けないわけではありません。

腐食は、環境条件によって精製された金属が酸化物、水酸化物、または硫化物の形に変化する自然なプロセスです。

金属部品の腐食を防ぐ方法

金属部品の腐食を防ぐための措置を講じることができます。 これらのステップのほとんどは、製造プロセスの前と最中に実行されますが、一度使用すると、部品の腐食も減らすことができます。

これらの手順に従うことは、部品の無制限の寿命を保証するものではありませんが、金属部品の通常の機能と外観を維持するのに役立ちながら、腐食の可能性をある程度低減します。

適切な方法を選択することにより、腐食を防ぐことができます。

• 金属活字
• 保護被膜
• リーズナブルなデザイン
• 環境管理
• 犠牲コーティング

金属活字

腐食を防ぐ簡単な方法は、アルミニウムやステンレス鋼などの耐食性金属を使用することです。 用途に応じて、これらの金属を使用して、追加の腐食保護の必要性を減らすことができます。

ステンレス鋼：ステンレス鋼の鉄は酸化して錆びます。 ただし、クロム含有量の高い鋼（ステンレス鋼316など）は、クロムが部品の表面に酸化クロムの保護層を形成するため、錆びにくいです。

アルミ：アルミには鉄分が含まれていないため、錆びません。 部品が湿気にさらされると、腐食を防ぐために部品の表面に酸化アルミニウムの保護層が形成されます。

銅、青銅、真ちゅう：銅、青銅、真ちゅうなどの赤い金属には鉄がほとんどまたはまったく含まれておらず、錆びることはありません。 酸化された銅は緑色の緑青を示します。 これは審美的に理想的ではないかもしれませんが、銅部品を腐食から保護することができます。

保護被膜

コーティングは、金属部分と環境内の酸化要素との間の物理的障壁として機能し、それによって腐食保護の層を提供することができます。 コーティング自体が摩耗しない限り、空気、湿気、その他の腐食性物質が金属に直接接触することはありません。 しばらくすると、部品の状態を維持するために塗料を再塗布できます。

一般的な方法は亜鉛メッキで、メーカーが部品に亜鉛の薄層を塗布します。 一部の金属では、硬質クロムメッキ（手頃な価格、優れた耐食性）または黒色クロムメッキ（より高価で、優れた耐食性）を追加するのが最適な場合があります。

塗料および/またはプライマーは、腐食を防ぐための直接的で安価な方法であり、美的理由から依然として必要な場合があります。 ペイントコーティングは、腐食性溶液から下にある金属への電気化学的電荷の移動を防ぐバリア層として機能することができます。

別の可能性は、パウダーペイントを適用することです。 このプロセス中に、乾燥粉末がきれいな金属表面に適用されます。 次に、金属を加熱して粉末を溶かし、滑らかで壊れていないフィルムにします。 アクリル、ポリエステル、エポキシ、ナイロン、ウレタンなど、さまざまな粉末組成物を使用できます。

リーズナブルなデザイン

腐食防止はエンジニアリング段階から始まります。 部品が腐食しやすい環境で使用される場合、エンジニアはCAD設計を作成するときに、特定の設計機能が腐食を促進または防止するかどうかを検討する必要があります。 部品の材質は耐食性に影響しますが、形状や質感も耐食性に影響します

設計者は、空気や流体が入り込んで停滞するのを防ぐために、狭いギャップをなくす必要があります。 湿気や空気がたまる可能性のある機能は避けてください。 部品には、湿気を蓄積する可能性のある深い亀裂が含まれていてはならず、可能であれば、空気の流れを促進します。 部品にギャップ、トンネル、またはその他の弱点が絶対に含まれている必要がある場合は、金属を定期的に維持できることを確認してください。

環境管理

犠牲コーティング

部品を耐食性にする別の方法は、保護コーティングの代わりに犠牲コーティングを金属に適用することです。

犠牲コーティングの目的は、腐食を完全に防ぐことではなく、コーティングを腐食させることであり、部品の下にある材料ではありません。 したがって、コーティングは「犠牲」材料と呼ばれます。 犠牲コーティングを実現するための2つの主要な技術があります：陰極防食法と陽極防食法です。

陰極防食

陰極防食の最も一般的な例は、亜鉛メッキと呼ばれるプロセスである亜鉛による鉄合金鋼のコーティングです。 亜鉛は鋼よりも活性が高く、腐食し始めると酸化するため、鋼の腐食を抑制します。 この方法は、鋼を電気化学セルの陰極にすることで機能するため、陰極防食法と呼ばれます。 陰極防食法は、水または燃料鋼管、給湯器タンク、船体、および沖合の石油プラットフォームを輸送するために使用されます。

アノード保護

陽極保護には、スズなどの活性の低い金属でフェロアロイ鋼をコーティングすることが含まれます。 錫は腐食しないので、錫コーティングがあれば鋼を保護することができます。 この方法は、鋼を電気化学セルのアノードにするため、アノード保護と呼ばれます。

陽極保護は、硫酸と50％苛性ソーダを貯蔵するために炭素鋼タンクでよく使用されます。 これらの環境では、非常に高い電流要件のため、陰極防食は適切ではありません。