亜鉛めっきの耐食性
金属表面を容赦ない腐食から保護する最善の方法を考えているなら、心に留めておくべきシンプルなフレーズは「亜鉛だと思う」ことです。
亜鉛めっきの顕著な効果とその比較的低いコストにより、あらゆる種類の製造工程における表面保護のための一般的な選択肢となりました。
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Zinc: Zinc is what used for?
Zinc は自然発生元素で、地殻に豊富に存在しています。
亜鉛が 1746 年にドイツの化学者 Andreas Marggraf によって正式に発見され、天然元素として分離されるずっと以前から、亜鉛鉱石は銅と結合して真鍮を生産していました。 金属亜鉛の生産は、13 世紀にまでさかのぼります。 金属状態の亜鉛は比較的硬く、もろい。
亜鉛は現在、全世界で4番目に多く消費されている金属です。
亜鉛は現在、全世界で4番目に多く消費されている金属です。生産される亜鉛のほぼ半分が、鉄や鋼を錆びから守るための亜鉛メッキ工程で使用されています。 これは、金属の表面を亜鉛の薄い層でコーティングし、耐腐食性のバリヤーを作るものです。
産業用製造業に従事している方は、「商用亜鉛」という用語に馴染みがあるかもしれません。
工業生産に携わる方なら、「商業用亜鉛」という言葉をご存知かもしれません。
亜鉛はどのように腐食を止めるのか
亜鉛には腐食副産物を形成する固有の能力があり、鉄金属の腐食速度を大幅に低下させることができます。 これらの亜鉛の腐食生成物は、一般に亜鉛パティーナと呼ばれ、金属表面の保護バリアとして機能します。 これは、腐食プロセスを大幅に加速させる可能性のある水分を遮断するのに役立ちます。
亜鉛コーティングは湿気に対する保護バリアを形成する
酸化という概念もよくご存じかもしれませんが、これは一般に錆と呼ばれています。 鉄や鋼が空気中の水分と接触することで発生します。 鉄や鋼鉄は特に酸化しやすいのです。
亜鉛コーティングは、コーティングされたオブジェクトの表面に水分が到達しないようにする金属バリアとして機能します。 これは、屋外の環境で重要なだけでなく、多くの屋内の産業および製造環境も、酸化の形成に寄与します。
犠牲コーティングとしての亜鉛
興味深いことに、亜鉛コーティングが腐食を防ぐのに非常に効果的であるもうひとつの理由は、亜鉛自身の腐食性によるものです。 ガルバニック腐食として知られるプロセスにより、亜鉛は、保護している金属に「従順」です。 亜鉛は鉄よりも電気化学的に活性なのです。 亜鉛と鉄が電解液中で接触すると、亜鉛は鉄に対して陽極の役割を果たします（これが亜鉛メッキのプロセスです）。 これにより、金属表面に小さな陽極および陰極領域が形成されるのを防ぎ、腐食の発生と拡大を大幅に抑えることができます。
亜鉛は、亜鉛めっきによって鋼を保護する犠牲被膜としても機能します。 亜鉛コーティングで覆われていれば、傷や切り傷で鋼鉄が空気や湿気にさらされても、それほど早く腐食することはありません。 亜鉛メッキは必ず先に変色し、腐食します。
亜鉛めっきのプロセス
亜鉛めっきのプロセスは、金属仕上げ会社の好みと、その時の特定の亜鉛めっきのアプリケーションによって異なります。 一般的には、アルカリ性の洗剤溶液で金属の表面を洗浄し、油や他の材料、ゴミを取り除くことから始まります。
そして、酸性の溶液で錆や表面のスケールを除去します。
洗浄後、亜鉛を溶かした電解質溶液に浸します。
洗浄後、実際の亜鉛めっき工程に入ります。亜鉛を溶かした電解液に浸し、直流電流を流すと、亜鉛が陰極（化学的活性の低いもの）に析出します。 これが電解析出と呼ばれる方法です。
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亜鉛めっきの潜在的な問題は、めっきプロセスで金属が水素分子と接触する可能性があることです。 これは、水素脆化として知られる状態を引き起こし、閉じ込められた水素が金属を弱くし、亀裂につながる可能性があります。
ラック＆バレル亜鉛めっき
亜鉛めっきの方法には、ラックめっきとバレルめっきのプロセスが含まれます。 ラックめっきでは、めっき中に部品を治具に固定し、固定と破損防止を行います。 バレルめっきは、めっき液の入った専用の容器に部品を入れてめっきを行います。
ラック式亜鉛めっきは、通常、回転するバレルによる転倒に耐えられない小型で繊細な部品に最適です。
ラック式亜鉛めっきは、通常、回転するバレルによる転倒に耐えられないような小型で繊細な部品に最適です。
めっき後クロメート処理の適用
亜鉛めっきの耐食性を高めるもうひとつの方法は、めっき後クロメート処理を適用することです。 クロメートとは、クロムと酸素を組み合わせた塩のことです。 亜鉛めっき部品を重クロム酸またはクロム酸溶液に浸しておくと、めっき後工程で酸化されにくくなります。
後処理シーラーの使用
亜鉛めっき後のもうひとつの広く使用されているプロセスは、クロメート処理後に行われる後処理シーラーの適用です。 シーラーは、黄色、黒色、黒色酸化物（オリーブドラブ）、または透明（青色）の亜鉛めっきに使用することができます。 シーラーは、クロメート皮膜を硬化させるとともに、亜鉛めっき皮膜との密着性を高める働きがあります。
亜鉛コーティングの耐食性のテスト
一部の金属仕上げ工場では、メッキ後の亜鉛コーティング表面の耐食性をテストすることができます。 これは通常、塩水噴霧試験として知られるプロセスによって実行されます。 塩水噴霧試験では、仕上げの相対的な保護価値をかなり簡単に決定することができます。
亜鉛めっきの種類
さまざまな種類の亜鉛めっきは、異なる配合によって生じる色で識別することができます。
- 黄色い亜鉛 – このタイプの亜鉛コーティングは自動車産業で一般的に使用されており、平均的なレベルの腐食防止を提供します。
- 黒い亜鉛 – 黒い亜鉛コーティングは、実際にオリーブドラブ色の黒い酸化物、または純黒コーティングとして利用可能です。
- 透明または青色亜鉛 – このコーティングは、より環境に優しいと考えられていますが、耐食性は低い傾向にあります。
- 酸性亜鉛 – 酸性亜鉛めっきは、他のタイプの亜鉛めっきとは異なり、めっき浴にシアンを導入しません。
亜鉛めっき仕上げの種類の分類
米国試験法学会は、亜鉛めっきが提供する腐食保護のレベルに基づいて分類システムを制定しています。 これは、最も適切なコーティングの種類を決定する際に役に立ちます。 4つのレベルがあり、穏やかな屋内用途に最適なコーティングから、極端な屋外環境に適したコーティングまで、さまざまです。
亜鉛合金によるめっき
腐食防止を最大化する場合、亜鉛合金のめっきは、一般に亜鉛単体のめっきよりも効果的です。 亜鉛めっきで最も広く使用されている合金は、おそらく亜鉛-コバルトで、耐食性を5倍も高めることができます。
他によく使われる亜鉛合金には、亜鉛-鉄、錫-亜鉛、亜鉛-ニッケルなどがあります。
その他の重要な亜鉛めっきの利点
亜鉛めっきを考えるとき、潜在的な利点は腐食防止だけではありません。
- 低コスト – 亜鉛は、メッキに使用される他の多くの金属よりもはるかに豊富で手頃な価格です。
- 光沢仕上げ – メッキは、金属表面の外観を向上させるために使用されることがあり、多くの場合、購入希望者にとって対象物をより魅力的にするために使用されます。 亜鉛メッキは、クロムと同等の輝度を提供することができます。 様々な添加剤を使用することで、輝度レベルを制御することができます。
- さまざまな表面外観 – 亜鉛めっきは、さまざまな質感やパターンで製造することができます。
- 容易な適用 – 亜鉛コーティングは適用が容易で、亜鉛メッキプロセスにより、基材にダメージを与えない低ストレスの沈殿が生じます。
- 異なるめっきプロセスとの互換性 – 亜鉛は、ラックめっきとバレルめっきの両方で使用することができます。
- アンダーコートとして有効 – 塗装やe-コーティングを行う場合、亜鉛はその優れた接着性により、非常に効果的なアンダーコートとなりえます。 もちろん、塗装やコーティングされた表面の耐食性も向上します。
制限事項
他の金属仕上げプロセスと同様に、亜鉛めっきには一定の制限があります。 たとえば、亜鉛は一般的に高温ではうまく機能しません。 メッキ後に部品を適切にベーキングしない限り、温度が 500°F を超えると脆化が起こります。
また、金属表面に亜鉛コーティングを均一に分布させることは困難な場合があります。
また、亜鉛めっきを金属表面に均一に分布させるのは難しいことです。湿気の多い密閉された場所に置かれた物体は、亜鉛めっき表面の腐食を急速に促進する可能性があります。
亜鉛はアルカリや酸にはあまり耐えられません。
大気の組成やコーティングの種類や厚さなど、さまざまな要因が亜鉛コーティングの寿命に影響を与えます。
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当社の亜鉛めっきサービスは、カスタマイズされた金属仕上げソリューションの提供における約90年の経験に支えられています。
当社の亜鉛めっきサービスは、カスタマイズされた金属仕上げソリューションを提供する90年近い経験に裏付けられています。
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