亜鉛の探究: 亜鉛は時間の経過とともに錆びたり腐食したりするのでしょうか?

亜鉛は、優れた耐腐食性で広く使用されている金属で、鋼鉄やその他の金属の保護コーティングによく使用されています。亜鉛が環境要因とどのように相互作用するか、特に腐食の点から理解することは、さまざまな産業用途にとって重要です。この記事では、亜鉛の特性、腐食のメカニズム、およびその使用の実際的な影響について詳しく説明します。

亜鉛の特性

亜鉛は青みがかった白色の光沢のある金属で、比較的低い 亜鉛の融点 (419.5°C または 787.1°F)、密度は 7.14 g/cm³ です。地殻によく存在し、主に閃亜鉛鉱 (硫化亜鉛) などの鉱物から抽出されます。この金属は、展性、延性、および真鍮 (銅と) などの合金を形成する能力があることで知られています。

亜鉛は錆びますか？

亜鉛が錆びるかどうかを考えるには、錆びの概念を理解することが重要です。錆びは、主に鉄と鋼で発生する特定のタイプの腐食であり、鉄酸化物の形成を引き起こします。このプロセスには水と酸素が必要であり、塩などの電解質によって促進されます。したがって、「錆」という用語は鉄とその合金に特有のものです。

亜鉛は鉄のように錆びません。亜鉛コーティングが腐食すると、白い「緑青」層が形成されます。この保護層は、溶融亜鉛めっき処理中に生成され、その下の亜鉛をそれ以上の腐食から保護し、しっかりと密着して長期的な保護を提供します。したがって、亜鉛は腐食しますが、急速な劣化を防ぐ方法で腐食します。

詳細については、以下のYouTube動画をご覧ください。

腐食速度と環境要因

亜鉛は空気や水にさらされると腐食しますが、腐食速度は鋼鉄に比べてはるかに遅く、約 1 分の 30 の速度です。亜鉛の腐食速度は、湿度、温度、化学物質への暴露などの環境条件によって異なります。

亜鉛メッキ鋼が使用される一般的な環境は次のとおりです。

• 屋内および屋外: 空気や気象条件への一般的な露出。
• 化学薬品保管庫: 各種化学物質との接触。
• 水: 淡水と海水。
• 土とコンクリート: 埋め込まれたアプリケーション。
• 処理された木材: 防腐剤処理された材料との接触。

亜鉛メッキは何に使用されますか?

亜鉛メッキは亜鉛コーティングとも呼ばれ、鋼鉄などの金属を錆から守るために使用される技術です。このプロセスでは、金属の表面に薄い亜鉛層を塗布し、耐久性を高める耐腐食バリアを作ります。亜鉛メッキは、大きな物理的ストレスに耐え、腐食しやすいネジなどの小さな留め具によく使用されます。また、軽度の腐食環境にさらされる照明スイッチプレートやさまざまな金属部品などのアイテムにも適用されます。全体として、亜鉛メッキは錆に対する基本的な保護を提供し、多くの金属製品の寿命を延ばします。

亜鉛の腐食メカニズム

亜鉛は空気と湿気があると腐食し、さまざまな亜鉛化合物が形成されます。亜鉛の主な腐食生成物は、酸化亜鉛 (ZnO)、水酸化亜鉛 (Zn(OH)₂)、炭酸亜鉛 (ZnCO₃) です。これらの化合物は亜鉛の表面に保護層を形成し、それ以上の腐食を大幅に遅らせます。

1. 酸化亜鉛の形成：

亜鉛が酸素にさらされると、最初の腐食生成物として酸化亜鉛が形成されます。この酸化層は比較的安定しており、亜鉛の表面にしっかりと付着し、さらなる酸化に対する保護バリアとなります。

2Zn+O₂​→ 2ZnO

2. 水酸化亜鉛の形成:

湿気があると、酸化亜鉛は水と反応して水酸化亜鉛を形成します。この化合物は酸化亜鉛よりも安定性が低く、さらに大気中の二酸化炭素と反応して炭酸亜鉛を形成します。

ZnO+H₂O→Zn(OH)₂

3. 炭酸亜鉛の形成：

炭酸亜鉛はこれらの化合物の中で最も安定しており、高密度で密着した層を形成して、下にある亜鉛をさらなる腐食から効果的に保護します。全体的な反応は次のように表すことができます。

Zn(OH)₂ +CO₂ → ZnCO₃ +H₂ O

このプロセスは、下地の金属を保護する腐食生成物の薄い層である「緑青」の形成として説明されることがよくあります。

亜鉛腐食に影響を与える要因

亜鉛の腐食速度は、次のようないくつかの環境要因によって異なります。

• 湿度： 湿度が高いと、水酸化亜鉛と炭酸亜鉛の形成に必要な水分が増え、腐食の速度が速まります。
• 汚染物質: 二酸化硫黄 (SO₂) やその他の汚染物質は、硫酸亜鉛などのより攻撃的な化合物を形成して亜鉛の腐食を加速させる可能性があります。
• 塩分： 特に沿岸環境では、塩分は亜鉛表面の水膜の導電性を高め、腐食速度を速める可能性があります。
• 合金組成: ダイカストに使用されるような亜鉛合金は、その組成に応じて異なる腐食特性を持つ場合があります。たとえば、亜鉛アルミニウム合金は、純粋な亜鉛に比べて耐腐食性が向上しています。
• 大気条件: 亜鉛は、ほとんどの環境において大気腐食に対して高い耐性があります。ただし、酸性またはアルカリ性が非常に高い条件では、亜鉛の保​​護層が損なわれ、腐食速度が上昇する可能性があります。

天候は亜鉛メッキにどのような影響を与えますか?

天候は亜鉛メッキに大きく影響し、特に屋外環境ではその影響が顕著です。雨や高湿度にさらされると、乾燥した状態に比べて腐食が加速します。このような状況では、亜鉛メッキは保護バリアとして機能し、環境の影響をほとんど受けずに、下にある金属をほぼそのままの状態に保ちます。そのため、亜鉛メッキは屋外アイテムの耐久性を維持するために不可欠です。

メッキ部品をどのように保護できますか?

亜鉛メッキ部品を保護するには、特殊な塩ベースの層を追加することで耐食性を高めるメッキ後のクロメート処理を使用できます。さらに、クロメート処理後に後処理シーラーを塗布して保護層を硬化および固定し、耐久性を長持ちさせます。これらの方法は、亜鉛コーティングとその下の金属に優れた保護を提供するために連携して機能します。

亜鉛が錆びるまでにどれくらい時間がかかりますか?

亜鉛が錆びるまでの時間は、湿度、汚染、化学物質への曝露などの環境要因によって異なります。湿度が高い、または汚染された環境では、亜鉛はより早く錆びます。ただし、亜鉛は鋼鉄に比べて腐食速度がはるかに遅く、鋼鉄の約 1 分の 30 の速度です。この腐食速度の遅さにより、亜鉛コーティングされた材料の寿命が延びます。

亜鉛の錆びと亜鉛の酸化

亜鉛は腐食しますが、鉄のように「錆びる」ことはありません。代わりに、酸化によって酸化亜鉛または炭酸亜鉛の保護層を形成し、その下の金属を保護するのに役立ちます。

側面	亜鉛の錆び	亜鉛の酸化
定義	鉄によく見られる腐食プロセス。	亜鉛と酸素の化学反応。
共通用語	錆（主に鉄に使用）。	酸化（酸化亜鉛の形成を指します）。
外観	赤褐色のさび（酸化鉄）。	白色の粉末状の酸化亜鉛。
教育訓練	湿気と酸素にさらされることで酸化鉄が形成されます。	亜鉛が酸素と反応すると酸化亜鉛が形成されます。
保護	通常、錆は弱くなり、剥がれ落ちて、より多くの金属が露出します。	酸化亜鉛層は、下にある亜鉛をさらなる腐食から保護します。
腐食率	腐食が早くなり、著しい劣化につながります。	酸化亜鉛の保護特性により腐食が遅くなります。
環境影響	湿気、汚染、酸性の条件では加速されます。	さまざまな状況で有益であり、安定したバリアを提供します。

亜鉛はステンレス鋼よりも早く錆びますか?

はい、亜鉛はステンレス鋼よりも早く腐食します。ステンレス鋼にはクロムが含まれており、これが保護酸化層を形成し、耐腐食性を高めます。亜鉛も耐腐食性がありますが、酸化しやすく、保護緑青を形成しますが、このプロセスはステンレス鋼よりも速く発生します。

まとめ

亜鉛は鉄のように錆びませんが、特定の条件下では腐食しやすくなります。亜鉛酸化物や亜鉛炭酸塩などの保護層が形成されるため、亜鉛は自然に耐腐食性があり、さまざまな用途、特に保護コーティングに最適です。ただし、亜鉛の腐食に影響を与える要因を理解し、適切な予防策を講じることで、さまざまな用途で亜鉛の寿命と有効性を確保できます。

亜鉛の腐食挙動の微妙な違いを理解することで、専門家は亜鉛の用途とメンテナンスについて十分な情報に基づいた決定を下すことができ、さまざまな産業および環境設定で最適なパフォーマンスと耐久性を確保できます。

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その他のリソース:

亜鉛磁性体です – 出典: BOYI

亜鉛メッキ鋼は錆びますか – 出典: BOYI

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