金属部品の耐食性を高める方法

非常に硬く丈夫に見える金属部品であっても、状況によっては腐食などの損傷を受ける場合があります。この主な理由の 1 つは、金属とその周囲の環境の間にある種の化学反応が発生することです。

腐食という現象により、金属部品の本来の外表面の性質が変化し、最終的には金属の酸化物、水酸化物、さらには硫化物などの化学物質の状態になります。

金属によっては、さまざまな条件に反応するものもありますが、程度はさまざまですが、どの金属も腐食を受ける可能性があります。要するに、腐食は通常、特定の手順に従うことで防止または軽減できるということです。これらのステップには、製品の適切な設計、適切な材料の選択、表面処理技術の使用が含まれます。

このガイドでは、CNC 加工などの技術によって製造された金属部品の腐食の問題を軽減する 5 つの最良の方法に焦点を当てています。

腐食とは何ですか?

腐食は、環境条件により、精製された金属が酸化物の形態、水酸化物の形態、または硫化物の形態に変化する、自然に発生するプロセスです。

実際の作業中に、金属は電気化学的酸化を受けます。つまり、酸素や硫酸塩、その他の厄介な化学物質と反応します。通常、その結果はエンジニアリング コミュニティの全員にとって最も憂慮すべきものであるため、破壊の最も一般的な方法となっています。鉄製品の表面に赤い物質が現れたり、錆びたりするのは、実はこの典型的な例です。

一部の金属は、空気中の水分と接触すると非常に腐食しやすくなります。ただし、他のより腐食性の物質に遭遇した場合にのみ腐食する金属もあります。

通常、腐食した金属材料はオレンジ色と粉状の質感で識別されます。

腐食を防ぐ

金属部品の腐食を防ぐための対策を講じることができます。これらの手順のほとんどは製造プロセス前および製造プロセス中に実行されますが、部品の使用後の腐食の発生を軽減することもできます。

これらの手順に従った場合、部品の永続的な耐用年数を保証することはできません。ただし、潜在的な腐食の問題をある程度軽減することができ、金属部品が元の通常の機能と外観を維持するのにも役立ちます。

1. 耐食性のある金属を選択してください。

実際、この世に壊れない金属材料はありません。ただし、使用している特定の部品が湿気環境や腐食性の化学媒体と接触する可能性が実際にある場合は、材料を選択する際に耐食性に優れた特殊な金属を選択することがより合理的かつ現実的な決定であることは明らかです。

ステンレスには鉄が含まれており、酸化して錆びやすい性質があります。ただし、ステンレス鋼 316 などのクロム含有量が比較的高い鋼は、腐食しにくいです。なぜ？それは部品の表面に酸化クロムと呼ばれる保護膜が形成されているためです。

アルミは鉄を含まないため錆びない素材です。その部分が少し湿っている限り、すぐに表面に酸化アルミニウムの保護膜が形成され、腐食が防止されます。それでおしまい。

いわゆる赤い金属とは、銅、青銅、真鍮などを指します。鉄分はほとんど、またはまったく含まれていません。したがって、錆びることはありません。酸化銅は緑色の光沢を示します。ただし、この緑色の光沢は私たちの美的要件を満たしていない可能性があります。しかし、銅コンポーネントを腐食から保護する役割を果たす可能性があります。

2. 環境へのダメージを最小限に抑えるように部品を設計します。

部品に使用される材料は耐食性に影響し、部品の形状や質感も耐食性に影響します。上記の理由により、エンジニアは CAD 設計モデルを確立する際に特定の設計特性を考慮する必要があり、これらの特定の設計特徴が腐食現象の発生をどの程度促進または防止するかを評価する必要があります。

湿気や空気が閉じ込められる可能性のある構造的特徴は避けてください。部品には、水が溜まりやすい深い亀裂があってはなりません。可能であれば、空気の流れをスムーズに通過させることが最善です。部品に亀裂、トンネル、または問題が発生しやすいその他の場所がある場合は、これらの領域の掃除とメンテナンスが簡単であることを確認する必要があります。

3. 防食コーティングを施します。

金属の表面にコーティング層を施すことにより、空気、湿気、その他の腐食性物質が金属表面に直接接触することがなくなり、金属の腐食を防ぐことができます。この接触がブロックされる前提は、コーティング自体が摩耗しないことです。経年変化によりコーティングが磨耗したり、劣化したりした場合でも、時間をおいて金属部品に再度コーティングを施すことで、部品を良好な状態に保つことができます。

ペイントやプライマーは腐食を防ぐ簡単な方法であり、安価です。同時に、美的理由から、状況に関係なく必要となります。粉体塗装は金属表面に保護膜を形成することができます。保護フィルムはエポキシ樹脂やナイロンなどのプラスチック材料でできています。

金属によっては、より手頃な価格で耐食性に優れるという利点がある硬質クロムコーティングを追加するか、比較的高価ですが耐食性に優れた黒色クロムメッキプロセスを使用することが最適な場合があります。

4. 犠牲コーティングを塗布します。

部品の耐食性を高める別の方法は、保護コーティングを使用するのとは異なり、金属表面に犠牲コーティングを施すことです。

犠牲コーティングの基本的な目的は、腐食現象を完全に除去することではなく、そのような効果を達成することです。つまり、コーティング自体が腐食に侵されることを許容し、部品の下にある基本的な材料が同じ方法で処理されることを決して許可しないことです。このコーティングが腐食の重責を担い、母材を保護するからこそ、このコーティングは「犠牲」と言えるのです。

犠牲材料の一例は、ステンレス鋼コンポーネントの上部に取り付けられた亜鉛またはマグネシウム要素を指します。鉄鋼製品全体が亜鉛層で覆われたものを亜鉛メッキ鋼板と呼びます。このプロセスは、陰極防食技術の特定の適用範囲に属します。このプロセスでは、鋼部品は電気化学システムの負極として機能します。

ただし、そうは言っても、犠牲材料は必ずしも表面に塗布されたコーティング層である必要はありません。海洋産業では、保護する部品のすぐ隣に亜鉛またはマグネシウムのブロックを配置することがあり、この方法を使用してほぼ同じ保護効果を達成します。

5. 部品周囲の環境を制御する

製造プロセスが完了した後のこれらのステップは、製造プロセスが開始される前のステップよりも実装がはるかに難しい場合があります。ただし、部品が正式に使用されると、腐食の程度を軽減することができます。

特定の実際的な状況下では、人々は環境中の酸素や塩素などの物質の量を制御できます。たとえば、特定のコンポーネントが過度の湿気と接触するのを防ぐために、位置を移動したり、バリアを作成したりすることもできます。