○耐食性
溶融亜鉛めっきは大気中、水中、および土壌中で耐食性がすぐれているということから鉄鋼の防食手段として広く利用されています。
溶融亜鉛めっきがすぐれた耐食性を示すのは、主に次の二つの大きな特徴があるからです。
 
【1】緻密な保護皮膜作用
 

図1.亜鉛と鉄のさびの相違

亜鉛めっき表面に緻密なさびの薄膜が形成され、この緻密なさびの薄膜が強力な保護皮膜となって、その後の腐食の進行を防ぎます。

この現象を鉄素地の場合と比較すると図1のようになります。

一般に腐食速度は使用環境、使用期間によって異なりますが、亜鉛は鉄の10〜25倍の耐食性を持っています。

たとえば、条件の厳しい海岸地帯での亜鉛と鉄の腐食速度を比較すると図2のようになります。

 
亜鉛の場合
鉄の場合
素地
さびが
生 成
緻密なさびの薄膜が生成
粗なさびが生成
さびが
生 成
緻密なさびの薄膜が強力な
保護皮膜となっています
鉄のさびは多孔質であり保護能力は少ないので酸化がどんどん進行します
   
 
図2.海岸地帯における亜鉛と鉄の腐食速度
 
 
【2】犠牲的防食作用
 
図3.キズが生じた場合の亜鉛めっき皮膜と塗装皮膜の腐食状態

亜鉛めっき皮膜になんらかの理由でキズが生じた場合、周囲の亜鉛が陽イオンとなって電気化学的に保護する犠牲的防食作用により、鉄の腐食を抑制します。

この鉄に対する犠牲的防食作用は、亜鉛特有のものであります。

この現象を塗装で赤さびが発生する場合と比較すると図3のようになります。

 
溶融亜鉛めっき
塗  装
素地
キズが
生じた
状態
腐食
状態
亜鉛の犠牲的防食作用により鉄は腐食されません
粗い鉄さびにより塗膜が大きく破れ更に腐食が進行します
 

○耐用年数

溶融亜鉛めっきの腐食速度は使用環境条件によって異なり、同一使用環境における耐用年数は亜鉛付着量に比例します。
 
【1】大気中
 
表1.使用環境別溶融亜鉛めっきの腐食速度

大気中の耐用年数を予測する場合、使用環境によるめっきの腐食速度と亜鉛付着量から次式のように計算できます。

この係数は、亜鉛皮膜の10%が残っている時点で鉄素地からさびが発生すると仮定した値です。
(JIS H8641 溶融亜鉛めっき解説)

日本における使用環境別の溶融亜鉛めっきの腐食速度についての各種試験報告書をまとめると表1のようになります。

暴露環境
腐食速度
(g/m2/年)
平均
(g/m2/年)
耐用年数(注)
平均
重工業地帯
28〜40
34
16
都市地帯
12〜18
15
36
海岸地帯
11〜14
13
42
田園地帯
5〜12
9
60
山間地帯
3〜8
6
90
乾燥地帯
2〜5
4
135
(注)耐用年数は亜鉛めっき付着量600g/m2として計算した値です
   
 
図4.溶融亜鉛めっきの付着量と耐用年数の関係
表1は図4のように表すことができます。
たとえば、亜鉛付着量600g/m2で都市環境の場合は
耐用年数=600/15×0.9=36(年)となります。
橋梁などの大型構造物は、部材の厚みが9〜30mmと厚く亜鉛付着量も800〜2,000g/m2程度が見込まれ、その耐用年数は半永久的なものとなります。
また屋内では、同じ地域の屋外に比べると5倍以上の耐用年数が期待できます。
 
【2】水中
 
図5.水溶液pHと亜鉛の腐食

溶融亜鉛めっきは、水中でもめっき表面に保護皮膜が形成され、すぐれた耐食性を示します。
水中の耐食性はpHと温度が主な影響を与えます。図5に示すように、亜鉛めっきが有効な耐食性を示すのはpH6〜12であります。水温は50℃以下であります。50℃を超えると腐食速度はかなり増大する傾向にあります。
含有塩類も多少の影響があります。軟水中よりもカルシウム塩類を含有する硬水中の方が耐食性は良好です。その他水中に溶存しているO2およびCO2の影響などもあります。

 
【3】海水中
 
表2.海水中の耐食性(ASTMによる試験結果)

海水中への浸漬試験では表2に示すように浸漬期間が長くなるにつれて腐食速度は小さくなります。
これは海水中のマグネシウム塩、カルシウム塩が保護作用をするからです。

皮膜の種類
浸漬期間
(年)
腐食速度
mm/年
g/m2/年
溶融亜鉛めっき
(1,129g/m2)
0.5
0.048
345
〃(1,159g/m2)
1
0.023
162
〃(1,312g/m2)
3.5
0.015
107
〃(1,373g/m2)
5
0.013
92
注)表中の数値は、305g/m2=1oz/ft2
  1mm/年=39.37mpyとして換算した値であります。
 
【4】土壌中
 
表3.米国の各種土壌中の高純亜鉛の腐食
(12.7年埋設試験による腐食速度)

土壌中で腐食速度を支配する主な要因は、通気性、含水量、溶存物質の種類と量、電気伝導度、pHなどです。
土壌中の腐食速度は土壌の性質により広い範囲でバラツキますが、一例として表3のようなものがあります。

土壌の種類
g/m2/年
無機質酸化性
酸性土壌
粘土ローム
ローム
粘土
52
29
39
無機質酸化性
アルカリ性土壌
沈泥ローム
砂利質ローム
43
130
無機質還元性
酸性土壌
粘土
46
無機質還元性
アルカリ性土壌
粘土
粘土
46
210
無機質還元性
酸性土壌
堆肥
沼地
堆肥
110
96
180
 
 
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