真鍮は、優れた機械的特性、優れた形成性、魅力的な外観で知られる広く使用されている銅亜鉛合金です。信頼できるブラス合金サプライヤーとして、私は建築、配管、電気、自動車などの業界における真鍮のさまざまなアプリケーションを目撃しました。ただし、多くの場合、お客様に関係する問題の1つは、真鍮合金の腐食です。真鍮の腐食メカニズムを理解することは、真鍮製品の長期的なパフォーマンスと耐久性を確保するために重要です。このブログでは、真鍮合金の主要な腐食メカニズムを掘り下げます。
一般的な腐食
均一な腐食とも呼ばれる一般的な腐食は、真鍮合金で最も一般的なタイプの腐食です。真鍮の表面全体が腐食性環境によって均一に攻撃されると発生します。水分と酸素の存在下では、真鍮の表面に酸化銅と酸化亜鉛の薄い層が形成されます。この最初の酸化物層は、ある程度保護障壁として機能する可能性があります。ただし、湿度が高い、酸性またはアルカリ溶液のある環境、または特定の塩の存在などの攻撃的な環境では、酸化物層を分解することができ、腐食プロセスが継続します。
真鍮の一般的な腐食に関与する化学反応は複雑です。たとえば、酸性環境では、真鍮の亜鉛は、次の方程式に従って水素イオン（（h^+））と反応します。
[Zn+ 2H^+ \ rightArrow Zn^{2+}+ h_2 \ uparrow]
真鍮の銅は酸素と酸と反応し、銅塩を形成することもできます。一般的な腐食の速度は、真鍮合金の組成、環境のpH、温度、および他の汚染物質の存在など、いくつかの要因に依存します。
一般的な腐食を防ぐために、めっき、塗装、パッシベーションなどの表面処理を適用できます。これらの処理は、真鍮の表面に追加の保護層を提供し、真鍮と腐食性の環境との接触を減らすことができます。
消毒
脱Zincificationは、真鍮合金におけるユニークで重要な腐食メカニズムです。これは、亜鉛が真鍮から優先的に除去される選択的腐食プロセスであり、多孔質の銅 - 豊富な層を残します。このプロセスは、主に水と電解質の存在下で比較的高い亜鉛含有量（通常は15％を超える）を持つ真鍮合金で発生します。
脱Zincificationには2つのタイプがあります。プラグ - タイプ脱Zincificationとレイヤー - タイプ脱Zincification。プラグ - タイプの脱Zincificationは、局所腐食の領域として表示されますが、層 - タイプの脱Zincificationは、真鍮の表面の連続層として発生します。
脱Zincificationの原動力は、銅と亜鉛の電気化学的ポテンシャルの違いです。亜鉛は銅よりも電気化学的に活性であるため、腐食性環境では、亜鉛原子は亜鉛イオン（（Zn^{2+}）として溶液に溶解する傾向があり、銅を置き去りにします。反応は次のように表現できます。
[Zn \ rightArrow Zn^{2 +} +2e^ - ]
亜鉛の溶解中に放出される電子は、溶液中の酸素または他の酸化剤の還元によって消費されます。
脱zincificationは、真鍮製品の機械的特性を大幅に減らし、脆くし、故障する傾向があります。脱Zincificationを緩和するために、低亜鉛の真鍮合金を使用するか、ヒ素（AS）、アンチモン（SB）、またはリン（P）などの合金要素を真鍮に追加できます。これらの要素は、真鍮の表面に保護フィルムを形成することにより、脱Zincificationプロセスを阻害できます。
ストレス腐食亀裂（SCC）
応力腐食亀裂は、真鍮合金が引張応力の下で特定の腐食性環境にさらされるときに発生する複雑な腐食メカニズムです。ストレスと腐食の組み合わせは、真鍮の亀裂の開始と伝播につながる可能性があり、最終的に成分の故障を引き起こす可能性があります。
SCCに必要なストレスは、製造または設置プロセス中に適用されるストレスなど、冷たい作業や熱処理による残留ストレスなどの内部ストレスなど、外部ストレスのいずれかです。真鍮SCCの腐食性環境には、多くの場合、アンモニアまたはアンモニアが含まれている化合物、および特定の塩と酸が含まれています。
真鍮中のSCCのメカニズムは、真鍮の表面に腐食性種の吸着を伴い、亀裂先端の原子結合を弱めます。その後、ストレスにより、亀裂が材料を通して伝播します。亀裂が臨界サイズに達すると、コンポーネントが突然失敗する可能性があります。
SCCを防ぐには、真鍮コンポーネントのストレスレベルを下げることが重要です。これは、適切な設計、残留ストレスを緩和するための熱処理、およびアンモニアまたはその他の攻撃的な化学物質を含む環境での真鍮の使用を回避することで達成できます。
ガルバニック腐食
ガルバニック腐食は、電解質の存在下で2つの異なる金属または合金が電気接触している場合に発生します。真鍮の場合、腐食性の環境でより高貴な金属（ステンレス鋼など）またはあまりない金属（アルミニウムなど）と接触している場合、ガルバニック細胞が形成されます。
よりアクティブな金属（アノード）は優先的に腐食しますが、より高貴な金属（カソード）が保護されます。たとえば、海水環境でアルミニウムと接触している場合、アルミニウムはアノードと腐食として機能し、真鍮はカソードとして機能し、保護されます。
ガルバニック腐食の速度は、2つの金属間の電気化学ポテンシャルの違い、カソードに対するアノードの面積比、電解質の導電率、温度など、いくつかの要因に依存します。ガルバニック腐食を防ぐために、2つの金属を互いに絶縁したり、コーティングまたはガスケットを使用してそれらを分離したり、犠牲アノードを使用したりするなどの測定値をとることができます。
アプリケーションと腐食に関する考慮事項
真鍮合金は幅広いアプリケーションで使用されており、異なるアプリケーションは異なる腐食の課題に直面する可能性があります。例えば、真鍮の形をしたチューブそして真鍮の丸いチューブ配管システムで一般的に使用されます。これらの用途では、真鍮のチューブが水にさらされており、さまざまな溶存塩とガスが含まれている可能性があります。したがって、チューブの長期的なパフォーマンスを確保するには、一般的な腐食と脱Zifizationを防ぐことが重要です。
真鍮の形のロッド多くの場合、機械的および電気的アプリケーションで使用されます。機械的アプリケーションでは、真鍮のロッドがストレスにさらされる可能性があるため、応力腐食亀裂を考慮する必要があります。電気用途では、真鍮の棒は良好な電気伝導率を維持する必要があり、腐食は材料の導電率に影響を与える可能性があります。
結論
真鍮の合金サプライヤーとして、私は真鍮製品における腐食抵抗の重要性を理解しています。真鍮合金のさまざまな腐食メカニズムを理解することにより、腐食を防ぎ、製品の品質と耐久性を確保するための適切なソリューションをお客様に提供できます。
真鍮合金製品に興味がある場合、または腐食防止について質問がある場合は、詳細な議論や潜在的な調達についてお気軽にお問い合わせください。高品質の真鍮合金と優れた技術サポートを提供することをお約束します。
参照
- Uhlig、HH、＆Revie、RW（1985）。腐食と腐食制御：腐食科学と工学の紹介。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- Fontana、MG（1986）。腐食工学。マクグロー - ヒル。
- デイビス、JR（編）。 （2001）。銅および銅合金。 ASM International。
