前回は、表面処理の種類と有効利用するための留意すべき点について解説しました。今回は、金属の腐食現象と、金属表面処理の最も重要な利用目的である防錆（せい）・防食法を取り上げ、解説します。
第2回「金属の腐食と防錆（せい）・防食法」を解説していきます。
第2回もくじ
1. 金属製品における腐食現象
腐食には、「乾食（乾式による腐食）」と、「湿食（湿式による腐食）」があります（図1）。
乾食は、高温加熱によって生じる腐食です。空気など酸素を含む気体中で加熱されたときに生じる酸化（高温酸化）と、反応性ガス（塩素や亜硫酸ガス）中で加熱したときに生じる腐食があります。これらを防止するには適正な材料選定しか方法がなく、表面処理の範囲ではありません。湿食は、水が存在することによって生じる腐食で、以下に挙げるようにさまざまな腐食形態があります。
全面腐食
金属表面が全面的に一様に腐食していく現象です。均一腐食とも呼ばれます。使用環境に適した材料選定や塗装などで防止できます。
ガルバニック腐食（接触腐食）
腐食発生の原因の多くは、電気化学的反応です。ガルバニック腐食は、腐食環境下に置かれた金属のうち、イオン化傾向の小さい金属（貴な金属）からイオン化傾向の大きい金属（卑な金属）に電流が流れ、腐食電池が形成されることによって発生します。この場合、前者がカソード、後者がアノードです（図2）。
アノード側では酸化反応を生じて溶解（腐食）が進行します。カソード側では還元反応を生じて水素ガスが発生します。反応式は次のとおりです。
・アノード側での反応（酸化反応）：
M（金属）→M
n+
（金属イオン）＋ne
-
・・・金属の溶解（腐食）
・カソード側での反応（還元反応）：
2H
+
＋2e
-
→H
2
・・・水素の発生
腐食電池が形成される要因には、金属材料中の化学成分や金属組織の不均一、表面処理層（めっき膜など）の欠陥、異種金属の接触などがあります。表１に金属材料別に見る腐食電池が形成される事例を示します。単一金属によるミクロ的な事例と、２種類の金属によるマクロ的な事例があります。
孔食
材料表面で、局部的に集中して生じる腐食の1 つです。ピット状に腐食します。表面の不均一組織、表面保護膜の局部的な損壊などが原因として考えられます。
粒界腐食
金属の結晶粒界は不純物の偏析や化合物の析出を伴うことが多いため、結晶粒界に沿って局部的に腐食が進行します。これが粒界腐食です。SUS304 を溶接した際など、熱影響部に生じるクロム炭化物 Cr23C6 の析出（鋭敏化）がよく問題になります。
すきま腐食
金属製品において、ボルト締結箇所や溶接箇所など、金属板同士のすきまなどに発生する腐食です。すきま内は外部周辺よりも溶存酸素の供給が不十分となり、酸素濃度が希薄になります。そして、酸素濃淡電池が形成されてアノード側が腐食されます。
応力腐食割れ
塑性加工などの強加工によって、大きな内部応力を有する金属製品が、腐食環境にさらされていた場合に生じる「遅れ破壊」です。例えば、黄銅の場合はアンモニアガス、オーステナイト系ステンレス鋼では塩化物が存在する水溶液中において、こうした応力腐食割れは生じやすくなります。
腐食摩耗
液体が衝撃的にぶつかる箇所や、流速が急変する箇所で、溶存しているガスの気泡が発生し、この気泡の崩壊によって表面摩耗する現象です。また、液体中の硬質粒子が衝突することによって生じる摩耗現象は「エロージョン」といいます。
2. 金属被覆による防錆（せい）・防食法
全8回で下記の内容を解説しています。
- 第1回 表面処理の種類と選定方法
- 第2回 金属の腐食と防錆（せい）・防食法
- 第3回 電気めっき
- 第4回 化学めっき
- 第5回 化成処理と陽極酸化
- 第6回 PVDとCVD
- 第7回 硬質膜の種類と特性
- 第8回 溶融めっきと溶射
