亜鉛メッキ
亜鉛めっき（galvanisationとも綴られる ）[ 1 ]は、鋼鉄や鉄に亜鉛の保護コーティングを施し、錆を防ぐプロセスです。最も一般的な方法は溶融亜鉛めっきで、部品を高温の溶融亜鉛の槽に浸すことでコーティングします。[ 2 ]
亜鉛メッキ鋼は、ステンレス鋼ほどのコストをかけずに耐食性が求められる用途に広く使用されており、コストとライフサイクルの面で優れていると考えられています。亜鉛メッキ鋼は、表面の結晶化模様（しばしば「スパングル」と呼ばれる）によって識別できます。 [ 3 ]
亜鉛メッキ鋼は溶接可能ですが、溶接時に有毒な亜鉛ヒュームが発生します。亜鉛メッキヒュームは、亜鉛メッキ金属が一定温度に達すると発生します。この温度は、使用される亜鉛メッキプロセスによって異なります。米国亜鉛メッキ協会によると、溶融亜鉛メッキ鋼の長期連続曝露における推奨最高温度は200℃（392°F）です。この温度を超える温度で亜鉛メッキ鋼を使用すると、金属間層で亜鉛が剥離します。[ 4 ]
他の防食システムと同様に、亜鉛メッキは鋼と大気の間のバリアとして機能し、鋼を保護します。しかし、亜鉛は鋼に比べて電気陽性（活性）な金属です。これは亜鉛メッキ特有の特性であり、亜鉛メッキ被膜が損傷し鋼が大気にさらされた場合でも、亜鉛はガルバニック腐食（通常は5mmの環状領域内で発生し、それを超えると電子移動速度が低下します）を通じて鋼を保護し続けることができます。
歴史と語源
この製法は、イタリアの医師、物理学者、生物学者、哲学者であるルイージ・ガルヴァーニ（1737年9月9日 - 1798年12月4日）にちなんで名付けられました。亜鉛メッキされた鉄の最も古い例は、イギリスの王立武器博物館所蔵のインドの鎧で発見されました。碑文から、1680年代以前のものであることが分かっています[ 5 ]。
「刺激される」という用語は、個人または集団の活動を引き起こすあらゆる刺激に対して比喩的に使用されることもあります。[ 6 ]
現代の用法では、「亜鉛めっき」という用語は、主に亜鉛コーティングと関連付けられており、他の金属とは区別されています。溶融亜鉛めっきの前身であるガルバニック塗料は、1837年6月10日にパリのスタニスラス・ソレルによって特許を取得しました。これは、当時流行していた科学分野の用語を採用したものでしたが、その用語と直接的な関連性はありませんでした。[ 7 ]
原理
亜鉛めっきは、損傷がなければ、腐食性物質が下地の鉄に到達するのを防ぎます。[ 8 ]その主な機能は、犠牲陽極 として作用し、陰極防食によって鉄の錆を防ぐことです。亜鉛は鉄よりも反応性が高いため、亜鉛めっきは炭酸亜鉛に優先的に酸化され、亜鉛めっきに隙間があっても鉄の腐食を防ぎます。クロメート化成処理などの追加の電気めっきを施すことで、基材の表面をさらに不動態化することができます。 [ 9 ]
腐食
亜鉛メッキ鋼は、塗装や追加の犠牲陽極などの補助的な対策を維持すれば、数十年にわたって使用できます。塩分を含まない環境における腐食は、主に空気中の二酸化硫黄濃度によって引き起こされます。 [ 10 ]
方法
溶融亜鉛めっきは、鋼材の表面に厚く強固な亜鉛鉄合金層を堆積させる処理です。通常、溶融亜鉛めっき処理によって強度が測定可能な程度まで低下することはありませんが、高強度鋼では水素脆化が問題となる場合があります。[ 11 ]
電気亜鉛メッキでは電気を使用して亜鉛メッキを行うことができます。
シェラダイジングは、鉄または銅ベースの材料に亜鉛拡散コーティングを施す処理です。[ 12 ] [ 13 ]
一般的な使用
建設用鋼材
これは亜鉛メッキ金属の最も一般的な用途であり、世界中で毎年数十万トンの鉄鋼製品が亜鉛メッキされています。先進国のほとんどの大都市には複数の亜鉛メッキ工場があり、多くの鉄鋼製品が保護のために亜鉛メッキされています。典型的には、街路家具、建物の骨組み、バルコニー、ベランダ、階段、はしご、歩道などです。溶融亜鉛メッキ鋼は、鉄骨建築物の基礎建築材料として鉄骨の製造にも使用されています。[ 14 ]
配管
20世紀初頭、冷水配管において、それまで使用されていた鋳鉄や鉛に代わって、亜鉛メッキ配管が急速に普及しました。亜鉛メッキ配管は内側から錆び、配管内面にプラーク層が蓄積することで、水圧低下や配管破損の原因となります。これらのプラークは剥がれ落ちると、水中に目に見える不純物が混入し、わずかに金属臭がするようになります。亜鉛メッキ配管の耐用年数は約40～50年ですが[ 15 ]、配管の施工状態によって寿命は異なります。また、配管の寿命は、元の亜鉛メッキにおける亜鉛の厚さにも左右され、その厚さはG01からG360の範囲で表されます[ 16 ] 。
自動車
自動車のボディの場合、追加の装飾塗装を施す必要があるため、電気亜鉛めっきによってより薄い亜鉛めっきが施されます。電気亜鉛めっき鋼板は、自動車製造において外装パネルの耐腐食性を向上させるためによく使用され、溶融亜鉛めっきに比べて亜鉛のめっき厚を薄くできる傾向があります。
参照
参考文献
- ^ 「Galvanize」 . Cambridge English Dictionary . 2019年11月10日閲覧。
- ^ 「HDGプロセスとは？」アメリカ亜鉛めっき協会。 2025年3月12日閲覧。
- ^ GalvInfo (2011年8月). 「GalvInfoNote / 溶融亜鉛めっき鋼板のスパングル」(PDF) . GalvInfo. 2014年3月2日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2014年2月27日閲覧。
- ^ 「極度の温度にさらされたHDGの性能と検査」アメリカ亜鉛めっき協会、2020年3月2日。 2025年6月8日閲覧。
- ^インドのプレートアーマーと鎖帷子の亜鉛メッキ。1999年9月にリーズの王立武器博物館で実施され、ブラッドフォード大学考古学部のヘレン・ボウステッド・スタリブラスが論文の一部としてまとめたXRF分析の要約。
- ^ Murray, James AH; et al., eds. (1989). The Oxford English Dictionary . Vol. VI (2 ed.). Oxford University Press. p. 340. ISBN 0 19 861218-4。
- ^ Sorel, M. (1838). 「鉄鋼製品を酸化から保護する方法の特許明細書」フランクリン研究所ジャーナル（ペンシルベニア州フィラデルフィア）ペルガモンプレス。
- ^ 「パイプを保護するために金属を亜鉛メッキする方法」 www.appmfg.com . 2022年2月3日閲覧。
- ^ Magalhães, AAO; Margarit, ICP; Mattos, OR (1999年7月). 「亜鉛メッキ鋼板上のクロメートコーティングの電気化学的特性評価」. Electrochimica Acta . 44 (24): 4281– 4287. doi : 10.1016/S0013-4686(99)00143-7 .
- ^ 「大気抵抗」亜鉛めっき協会（英国） 2014年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「Steel Selection」 . American Galvanizers Association. 2013年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年4月3日閲覧。
- ^ポーター、フランク・C. (1991). 「シェラダイジング」.亜鉛ハンドブック. pp. 292– 301. doi : 10.1201/9781482276947 . ISBN 978-1-4822-7694-7。
- ^ Natrup, F.; Graf, W. (2015). 「シェラダイジング：亜鉛拡散コーティングによる鋼の腐食防止」.鋼の熱化学表面工学. pp. 737– 750. doi : 10.1533/9780857096524.5.737 . ISBN 978-0-85709-592-3。
- ^ marshall (2019年10月11日). 「亜鉛メッキ鋼：種類、用途、利点」 .ナショナル・マテリアル・カンパニー – 鉄鋼加工施設. 2021年2月6日閲覧。
- ^ Biard & Crockett (2016年5月16日). 「亜鉛メッキパイプはどれくらい長持ちするのか？」 Biard & Crockett . 2021年2月6日閲覧。
- ^アメリカ亜鉛めっき協会. 「亜鉛コーティング」（PDF） . courtgalvanizinginc.com .
外部リンク
- Pchelintseva, Irina Yu.; Pchelintsev, Alexander N.; Litovka, Yuriy V. (2021年3月). 「電気めっき浴における平板金属板のコーティング時の金属分布モデリング」. International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields . 34 (2). doi : 10.1002/jnm.2830 .
