さびは酸化鉄であり、通常は水または空気中の湿気の存在下での鉄と酸素の酸化還元反応によって形成される赤色酸化物です。 いくつかの形態の錆は視覚的にも分光学的にも区別でき、さまざまな状況下で形成されます。
これは非常に複雑なプロセスですが、それに寄与するすべての要因を見ていきます。 さらに、それを防ぐためのヒントもいくつか紹介します。
この投稿では、以下について説明します。
Rustとは一体何なのでしょうか？
錆とは、湿気や酸素への曝露によって引き起こされる鉄または鋼の酸化を表すために一般的に使用される用語です。 技術的には、錆は酸化鉄、具体的には含水酸化鉄(III)または酸化水酸化鉄(III)です。 これは、水または空気中の湿気の存在下で鉄が酸素と反応すると形成され、金属上に赤茶色の薄片状の被膜が形成されます。
さびの原因
鉄や鋼が湿気や酸素にさらされると錆が発生します。 水または空気中の湿気の存在は触媒として作用し、鉄と酸素の反応速度を高めます。 錆びの原因となる要因には次のようなものがあります。
- 地理的位置: 湿気、降雨、または風の多い地域は、さびが広がる原因となる可能性があります。
- 塩への曝露: 塩分は錆びのプロセスを加速し、塩分が濃い地域では錆びを悪化させる可能性があります。
- 保護の欠如: 保護されていない鋼材は、コーティングまたはペイントされた鋼材よりも錆びやすくなります。
錆の予防と処理
錆を防ぐことは、避けられない酸化の影響から金属を保護する良い方法です。 錆を防ぐには次のような方法があります。
- 金属表面をコーティングまたは塗装して、湿気や酸素への曝露から保護します。
- 金属を乾燥した状態に保ち、湿気を避けます。
- サビが気になる箇所にはステンレスなどサビに強い金属を使用。
錆の処理は少し難しい場合がありますが、次のような方法があります。
- 錆びた部分をサンディングやワイヤーブラシで磨いて錆を取り除きます。
- 錆コンバーターを患部に塗布して、錆をより安定した化合物に化学的に変化させます。
- 金属フィラーで穴や空洞を埋めて、金属の構造的完全性を回復します。
錆びの背後にある科学: 化学反応の探求
錆は、鉄が酸素や水分に触れたときに起こる化学反応の結果です。 錆の原因となる主な化学反応は鉄の酸化であり、これは次の方程式で表すことができます。
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
これは、XNUMX つの鉄原子が XNUMX つの酸素分子と結合して XNUMX つの酸化鉄分子が生成されることを意味します。
錆びにおける水と酸素の役割
水と酸素は錆びの発生に必要なXNUMXつの重要な要素です。 鉄が水や酸素にさらされると、錆びるプロセスが始まります。 水は酸素分子を鉄の表面に運ぶ媒体として機能し、酸素は酸化プロセスに必要な電子を提供します。
湿気と乾燥が錆に及ぼす影響
水分は錆びの過程で重要な役割を果たします。 鉄が湿気にさらされると、鉄と水分子の両方を含む化合物である水酸化鉄が形成されます。 この化合物は不安定で簡単に分解し、酸化鉄を形成して水分子を放出します。 このプロセスにより、鉄が剥がれてスケールが形成され、最終的には金属の完全な分解につながる可能性があります。 一方、乾燥すると錆びの進行が遅くなったり、錆びの発生が妨げられたりすることがあります。
錆びの複雑な性質
錆びは、膨大な数の化学反応を伴う複雑なプロセスです。 それは鉄の酸化から始まり、次に水分子と結合して水酸化鉄を形成します。 その後、この化合物は分解して酸化鉄を形成し、水分子を放出します。 結果として生じる酸化鉄は金属の表面に保護層を形成しますが、この層は最終的に剥がれ落ち、新しい金属が風雨にさらされ、錆びのプロセスが継続する可能性があります。
錆びと腐食の類似点と相違点
錆びと腐食はよく同じ意味で使われますが、同じものではありません。 錆びは、鉄が酸素や湿気にさらされたときに発生する特定の種類の腐食です。 一方、腐食は、金属が環境と反応して化合物を形成するプロセスを表す一般用語です。 腐食は、錆びなどさまざまな形で発生しますが、金属が塩や酸にさらされた場合など、他の方法でも発生する可能性があります。
錆びに影響を与える主な要因
錆びのプロセスには次のようないくつかの要因が影響します。
- 水と酸素の存在
- 塩または他の電解質の存在
- 金属の純度
- 金属の構造
- 環境の温度と湿度
これらの要因を理解することは、日常生活の中で金属物の錆を防ぎ、保存するために非常に重要です。
錆の進行を阻止する: 腐食を防ぐためのヒント
錆びの防止に関しては、選択する金属の種類によって大きな違いが生じます。 一部の金属は、他の金属よりも本質的に耐腐食性が優れています。 たとえば、ステンレス鋼は、金属の表面に保護層を形成するクロムが含まれているため、屋外用の家具や電化製品によく使われます。 アルミニウムや銅などの他の金属も比較的腐食に強いです。 風雨にさらされるプロジェクトに取り組んでいる場合は、これらの金属のいずれかの使用を検討してください。
腐食防止剤を使用する
錆を防ぐ最も効果的な方法の XNUMX つは、腐食防止剤を使用することです。 これらの化合物は、液体または気体と接触する金属または合金の腐食速度を低下させる作用があります。 腐食防止剤は、水、油、燃料などのさまざまな物質に添加できます。 これらは、金属の表面に保護バリアを形成することで機能し、湿気やその他の腐食剤が金属自体に到達するのを防ぎます。 一般的なタイプの腐食防止剤には次のようなものがあります。
- リン酸亜鉛
- 亜硝酸ナトリウム
- 安息香酸ナトリウム
- 硝酸カルシウム
ドライにしておく
湿気は錆や腐食の主な原因の XNUMX つです。 金属表面に錆が発生するのを防ぎたい場合は、金属表面をできるだけ乾燥した状態に保つことが重要です。 これは、金属製品を乾燥した場所に保管し、使用後は拭き取り、可能な限り湿気にさらさないようにすることを意味します。
保護コーティングを施す
錆を防ぐもう一つの効果的な方法は、金属表面に保護コーティングを施すことです。 塗料、エポキシ、ポリウレタンなど、さまざまなコーティングが利用可能です。 これらのコーティングは、金属と環境の間に障壁を形成し、湿気やその他の腐食剤が金属表面に到達するのを防ぎます。
定期保守
最後に、錆を防ぐ最善の方法の XNUMX つは、定期的なメンテナンスを続けることです。 これは、金属表面に腐食の兆候がないか定期的に検査することを意味します。 クリーニング 必要に応じて保護コーティングや腐食防止剤を塗布します。 常に警戒し、錆を防ぐための予防措置を講じることで、金属表面の美しさを何年にもわたって保つことができます。
錆の除去: 処理オプション
錆の処理にはさまざまなオプションがあります。 最も一般的なタイプの錆び変換剤のいくつかを以下に示します。
- タンニン酸ベースのコンバーター: これらの溶液にはタンニン酸が含まれており、錆を安定した不活性なタン酸第二鉄の層に化学的に変換します。 この層は、さらなる錆びに対する保護バリアを提供します。 タンニン酸ベースのコンバーターは、家庭用装飾品や小さな金属製品に最適なオプションです。 Ferprime および Qconvert は、タンニン酸ベースのコンバーターの例です。
- リン酸ベースのコンバーター: これらの溶液にはリン酸が含まれており、錆を不活性で安定した酸化物に変換します。 リン酸ベースのコンバーターは、迅速に処理する必要がある大きな金属片に最適なオプションです。 また、強力で錆びにくい表面を作成するために、塗装やエポキシと組み合わせて使用されることもよくあります。 リン酸ベースのコンバーターの例には、Rust-Oleum Rust Reformer や KBS Coatings RustSeal などがあります。
- ポリマーベースのコンバーター: これらの溶液には、錆を強力な保護層を形成するポリマーに変換する有効成分が含まれています。 ポリマーベースのコンバーターは、屋外の家具や車両など、過酷な条件にさらされるアイテムに最適なオプションです。 錆びた面に直接スプレーできるので施工も簡単です。 ポリマーベースのコンバーターの例としては、POR-15 防錆コーティングや錆-発煙硫酸錆改質剤などがあります。
適切な Rust コンバーターの選択
錆コンバーターを選択するときは、次の要素を考慮することが重要です。
- 治療する金属の種類
- 扱う商品のサイズ
- 好みの防錆剤の種類 (タンニン酸ベース、リン酸ベース、またはポリマーベース)
- 適用方法 (エアゾール、スプレー可能、またはクォート/ガロン)
- コンバーターが乾燥して硬化するのに必要な時間
錆び処理に関する追加のヒント
錆を処理する際に留意すべき追加のヒントを次に示します。
- コンバーターを塗布する前に、表面が清潔で乾燥していることを確認してください。
- 錆が特に頑固な場合は、コンバーターを塗布する前に、機械的に（ワイヤーブラシまたはサンドペーパーを使用して）錆を除去する必要がある場合があります。
- 防錆コンバーターを使用する場合は、必ず保護手袋と保護メガネを着用してください。
- リン酸ベースのコンバーターを使用している場合は、コンバーターを塗布する前に表面を酸 (酢など) で濡らし、溶液の pH を下げるとよいでしょう。 これにより、反応が加速され、酸化物層に追加のサポートが提供されます。
- ポリマーベースのコンバーターを使用している場合は、湿潤剤として機能する溶媒 (グリコールモノブチルエーテルなど) を含むコンバーターを選択してください。 これにより、コンバーターが錆びに浸透し、強力で安定した層が形成されます。
まとめ
つまり、錆は鉄が酸素や水分と接触したときに起こる化学反応です。
サビを防ぐ方法と、サビが発生した場合の対処方法を知っておくことが重要です。 したがって、何かわからないことがあれば、遠慮せずに質問してください。 常に錆に注意し、保護コーティングを使用することを忘れないでください。
