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ステンレス鋼が錆びるのはなぜですか?

ステンレス管の表面に茶色のサビ(斑点)が現れると、「ステンレスは錆びない、錆びたらステンレスじゃない、鋼に問題があるのか​​もしれない」と驚かれます。実は、これはステンレス鋼に対する理解の欠如に関する一方的な誤解です。ステンレス鋼も特定の条件下で錆びます。

1. ステンレスは錆びない

ステンレス鋼も表面に酸化物を生成します。現在市場に出回っているすべてのステンレス鋼の錆メカニズムは、Cr 元素の存在によるものです。ステンレス鋼の耐食性の根本原因(メカニズム)は不動態皮膜説です。いわゆる不動態皮膜は、ステンレス鋼の表面にあるCr2O3を主成分とする薄膜です。この皮膜の存在により、各種媒体中でのステンレス基板の腐食が妨げられ、この現象をパッシベーションと呼んでいます。このパッシベーション膜の形成には2つのケースがある。1つは、ステンレス鋼自体に自己不動態化の能力があり、この自己不動態化能力はクロム含有量の増加とともに加速されるため、防錆性があります。より広範な形成条件は、ステンレス鋼が様々な水溶液(電解液)中で腐食される過程で不動態皮膜を形成し、腐食を阻害することです。パッシベーション膜が損傷した場合、すぐに新しいパッシベーション膜を形成することができます。

ステンレス鋼の不動態被膜が耐食性を有する理由には、3 つの特徴があります。1 つは、不動態被膜の厚さが非常に薄く、クロム含有量が 10.5% を超える場合、一般に数ミクロンしかないことです。もう 1 つは、不動態膜の比重が基板の比重よりも大きいことです。これらの 2 つの特性は、パッシベーション フィルムが薄くて高密度であることを示しているため、腐食性媒体によってパッシベーション フィルムが分解されて基板が急速に腐食することは困難です。3番目の特徴は、不動態膜のクロム濃度比が基板の3倍以上であることです。したがって、不動態被膜は高い耐食性を備えています。

2.特定の条件下では、ステンレス鋼も腐食します

ステンレス鋼の適用環境は非常に複雑であり、単純な酸化クロムの不動態被膜は、高い耐食性の要件を満たすことができません。したがって、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、窒素(N)などの元素をさまざまな使用条件に応じて鋼に添加して、不動態皮膜の組成を改善し、ステンレス鋼の耐食性をさらに向上させる必要があります。Mo の添加は、腐食生成物 MoO2- が基板の近くにあり、基板の腐食を防止するため、集合的な不動態化を強力に促進します。Cu を追加すると、ステンレス鋼表面の不動態皮膜に CuCl が含まれるようになり、腐食性媒体と相互作用しないため、不動態皮膜の効率が向上します。耐食性;N を添加すると、不動態皮膜が Cr2N で濃縮されるため、不動態皮膜中の Cr 濃度が増加し、ステンレス鋼の耐食性が向上します。

ステンレス鋼の耐食性は条件付きです。ステンレス鋼のグレードは、特定の媒体では耐食性がありますが、別の媒体では損傷を受ける可能性があります。同時に、ステンレス鋼の耐食性も相対的です。これまでのところ、すべての環境で完全に非腐食性のステンレス鋼はありません。

ステンレス鋼は、大気中の酸化に耐える能力、つまり防錆性と、酸、アルカリ、および塩を含む媒体で腐食する能力、つまり耐食性を備えています。ただし、その防食能力の大きさは、鋼自体の化学組成、保護状態、使用条件、環境媒体の種類によって変化します。たとえば、304 鋼管は、乾燥したクリーンな雰囲気では絶対に優れた防食能力を発揮しますが、海辺に移動すると、塩分を多く含む海霧の中ですぐに錆びます。一方、316 鋼管は良好です。したがって、どんな環境でも腐食や錆に耐えることができるのは、どのような種類のステンレス鋼でもありません.


投稿時間: Sep-23-2022