不動態皮膜 金属材料基礎講座(その61)

更新日

投稿日

 

 

◆ 不動態皮膜の特徴

 金属表面をどれだけ鏡面仕上げに研磨して磨いても、大気中の酸素と表面が反応し、ナノレベルの薄くて透明な酸化膜が生成します。腐食の観点から酸化膜の性質を大きく次の2種類に分類できます。

  • 1種類目は、一度酸化膜ができるとそれ自体が防護壁となって腐食が進行しないタイプです。これはステンレス鋼やアルミニウムなどにみられます。
  • 2種類目は、酸化膜に防護作用がなく、腐食が進行するタイプです。これは炭素鋼などにみられます。 

 腐食を防ぐ酸化膜として不動態皮膜があります。不動態皮膜は酸化膜の1種類です。不動態皮膜の特徴の一つとして、酸化膜の厚さがナノレベルの非常に薄い膜であることが挙げられます。そのため、不動態皮膜は容易に生成され、たとえ傷ついても周囲の酸素によって再び不動態皮膜ができ上がります。その様子を図1に示します。

IE

図1. 不動態皮膜の特徴

 

 ステンレス鋼などは日常的な環境であれば、特別な防錆(ぼうせい)処理をしなくても、その表面は腐食されずに金属光沢を保持しています。化学的には、不動態皮膜は完全に腐食が進行しない膜ではなく、腐食速度が極めて遅い状態ということができます。
 不動態皮膜の電気化学的特性を表すグラフとして図2にアノード分極曲線を示します。

IE

図2. 不動態皮膜のアノード分極曲線

 

 文献によっては、縦軸と横軸が入れ替わっているタイプのグラフもみられます。アノード分極曲線とは、材料に電位をかけた時の電流密度(腐食速度に相当する)の変化をグラフ化したものです。はじめに電位を高くすると同じように電流密度も高くなります。ここは活性領域です。
 そしてある電位に...

 

 

◆ 不動態皮膜の特徴

 金属表面をどれだけ鏡面仕上げに研磨して磨いても、大気中の酸素と表面が反応し、ナノレベルの薄くて透明な酸化膜が生成します。腐食の観点から酸化膜の性質を大きく次の2種類に分類できます。

  • 1種類目は、一度酸化膜ができるとそれ自体が防護壁となって腐食が進行しないタイプです。これはステンレス鋼やアルミニウムなどにみられます。
  • 2種類目は、酸化膜に防護作用がなく、腐食が進行するタイプです。これは炭素鋼などにみられます。 

 腐食を防ぐ酸化膜として不動態皮膜があります。不動態皮膜は酸化膜の1種類です。不動態皮膜の特徴の一つとして、酸化膜の厚さがナノレベルの非常に薄い膜であることが挙げられます。そのため、不動態皮膜は容易に生成され、たとえ傷ついても周囲の酸素によって再び不動態皮膜ができ上がります。その様子を図1に示します。

IE

図1. 不動態皮膜の特徴

 

 ステンレス鋼などは日常的な環境であれば、特別な防錆(ぼうせい)処理をしなくても、その表面は腐食されずに金属光沢を保持しています。化学的には、不動態皮膜は完全に腐食が進行しない膜ではなく、腐食速度が極めて遅い状態ということができます。
 不動態皮膜の電気化学的特性を表すグラフとして図2にアノード分極曲線を示します。

IE

図2. 不動態皮膜のアノード分極曲線

 

 文献によっては、縦軸と横軸が入れ替わっているタイプのグラフもみられます。アノード分極曲線とは、材料に電位をかけた時の電流密度(腐食速度に相当する)の変化をグラフ化したものです。はじめに電位を高くすると同じように電流密度も高くなります。ここは活性領域です。
 そしてある電位になると急に電流密度が下がり一定となります。この時が不動態領域です。さらに電位を高くすると酸素発生反応によって再び電流密度が上昇します。この時は過不動態と呼びます。不動態皮膜の性質として、不動態領域の電流密度が低いほど不動態皮膜が安定して耐食性がよいのです。

 

 次回に続きます。

◆【関連解説:金属・無機材料技術】

   続きを読むには・・・


この記事の著者

福﨑 昌宏

金属組織の分析屋 金属材料の疲労破壊や腐食など不具合を解決します。

金属組織の分析屋 金属材料の疲労破壊や腐食など不具合を解決します。


「金属・無機材料技術」の他のキーワード解説記事

もっと見る
鉄鋼製錬 溶銑予備処理:金属材料基礎講座(その86)

  ◆ 鉄鋼製錬 溶銑予備処理  高炉から出てきた銑鉄(せんてつ)は炭素量が多いうえ、硬く脆(もろ)いため、そのままでは使用できません。...

  ◆ 鉄鋼製錬 溶銑予備処理  高炉から出てきた銑鉄(せんてつ)は炭素量が多いうえ、硬く脆(もろ)いため、そのままでは使用できません。...


JIS G3106 溶接構造用圧延鋼材:金属材料基礎講座(その102)

  SM〇〇〇のように表記されます。SMはSteel Marine、数字は引張強さ(MPa)を表しています。数字はSS材と同じく引張強さ(...

  SM〇〇〇のように表記されます。SMはSteel Marine、数字は引張強さ(MPa)を表しています。数字はSS材と同じく引張強さ(...


ハフ変換法、CI(信頼性指数):金属材料基礎講座(その128)

  【目次】 1. ハフ変換法 EBSDにて取り込んだパターンを認識するための方法としてハフ変換法が良く用いられます。...

  【目次】 1. ハフ変換法 EBSDにて取り込んだパターンを認識するための方法としてハフ変換法が良く用いられます。...


「金属・無機材料技術」の活用事例

もっと見る
金代替めっき接点の開発事例 (コネクター用貴金属めっき)

 私は約20年前に自動車用コネクターメーカーで、接点材料の研究開発を担当していました。当時の接点は錫めっきが主流でした。一方、ECU(エンジンコントロール...

 私は約20年前に自動車用コネクターメーカーで、接点材料の研究開発を担当していました。当時の接点は錫めっきが主流でした。一方、ECU(エンジンコントロール...


ゾルゲル法による反射防止コートの開発と生産

 15年前に勤務していた自動車用部品の製造会社で、ゾルゲル法による反射防止コートを樹脂基板上に製造する業務の設計責任者をしていました。ゾルゲル法というのは...

 15年前に勤務していた自動車用部品の製造会社で、ゾルゲル法による反射防止コートを樹脂基板上に製造する業務の設計責任者をしていました。ゾルゲル法というのは...