銅とニッケルの析出 2/3 - 腐食研究と腐食保護
この章は「銅とニッケルの析出」シリーズの一部である。この章では、腐食とはどのようなもので、どのようにすれば腐食から材料を守ることができるのかについて詳しく説明する。
建物、橋、モニュメント
腐食とは、環境との化学反応による材料の破壊である。これは大きなコスト要因である。建物、橋、記念碑の腐食した材料の交換、建物要素の塗装や亜鉛メッキは、メンテナンスのための莫大な投資である。
米国における腐食コストと予防策」という研究によると、1998年の腐食コストは 2760億ドルであった。これは、米国の国内総生産の約3.2%に相当する[1]。 エッフェル塔の塗装には、 7年ごとに約400万ユーロの 費用がかかる [2]。 適切で閉じた塗装層がなければ、この記念碑は不安定になり、壊れてしまうだろう 。
その結果、電気化学研究の中で最も重要な分野のひとつが腐食に焦点をあてている。多くの企業が、腐食プロセスのメカニズムを研究し、腐食防止の新しい方法を生み出すための学術研究に資金を提供している。企業は、塗料や潤滑油の腐食防止能力をチェックし、コーティングの新しい方法を開発したり、例えば歯車全体を油で浸すなど、機械の非腐食環境を作り出す。
化学的な観点からは、通常の塗料による保護は理解しやすい。塗料は通常、ポリマー、着色顔料、塗料の物理的特性を調整するためのさまざまな添加剤の混合物である。例えば、これらの添加剤は、滑らかな表面や粗い表面を作り出したり、紫外線保護を付与したりする。 塗料は通常、何らかの溶媒（水または有機溶媒）に分散または溶解される。塗料が塗布されると溶剤は蒸発し、添加剤や顔料を含むポリマーが塗装面に残る。
その結果、表面とその環境との間に物理的なバリアが形成される。このバリアが表面を腐食から守る。塗膜に亀裂が生じると、表面へのアクセスが可能になり、腐食が発生する可能性がある。
腐食研究における電気化学の可能性
ここでは、すでに電気化学がその改善に役立っている。e保護層電着塗料は、電気化学反応によって不溶化する塗料である。導電性のワークピースを塗料浴に浸し、電位をかける。電位e作成dワークピースの表面に近い反応は塗料を不溶性にするため、金属表面に塗料の層が析出する。導電部分はすべて塗料で覆われる。,通常は手の届きにくい場所であっても。
塗料が絶縁層を形成している場合、導電面を完全に遮断することで反応を止めることができる。;必要な量だけ塗るこの章では使用されている塗料。これらの塗料はそれぞれ異なるメカニズムを持っている。
最も一般的なものは中和電荷である。塗料に含まれるポリマーは電荷を帯びた官能基を持っている。これらの基は水溶性である。これらの基は、脱プロトン化された酸であったり、プロトン化された塩基であったりする。例としてここでは、脱プロトン化されたカルボキシル基（COO–)が使用される。負電荷を帯びているため、正電荷を帯びた電極（陽極）に向かって移動する。陽極の電位は十分に高い。について水に分割以下:
高濃度のH+腐食は、陽極に近い低いpH値を意味し、COOのプロトン化を引き起こす。–グループ
その結果、ポリマー'sCOOH基無料そしてポリマー ではありません。腐食はもう水には溶けない。ポリマーは陽極に析出する。図1.1).蒸着終了後、余分な塗料は洗い流され、塗膜は硬化する。これは、塗料を加熱することで、塗料を流動させ、均一な表面を形成することを意味する。
金属自体が保護層を形成していれば、腐食防止は容易になる。アルミニウム上の酸化アルミニウム層は酸素を通さないため、その下のアルミニウム層を保護する。これには、コーティングの損傷部分がアルミニウムそのものに置き換わるという利点がある。層の厚さは電気化学的に増やすことができ、より優れた保護につながります。
腐食防止：アクティブコーティング
これまではパッシブ・コーティングと呼ばれていた。アクティブ・コーティングは、金属を金属で覆うことによって作られる。これは通常、コーティングする金属の塩を含む溶液に保護する金属を浸すことで行われる。保護が必要な金属と、コーティング金属で作られた電極の間に電位を印加する。
芯金には負の電位が印加され、すべての正の金属イオン（陽イオン）は、還元が行われる電極である陰極として機能する芯金に移動し、イオンは陰極で元素状金属に還元される。もう一方の電極は自身の金属を酸化し、イオンとして溶液中に放出する。この電極は陽極と呼ばれ、酸化が起こる電極である ( 図1.2).
貴金属によるコーティング
電気化学系列の知識により、ある金属が他の金属より貴いかどうかを予測することができ、その結果、金属と接触したときの挙動を予測することができる。貴金属は、腐食に対して不活性なコーティングを形成するのに有用であるが、コーティングが損傷して貴金属でない金属が露出すると、局所元素が生成される。その結果、腐食速度は遅くなる代わりに速くなる。この例として、クロムめっき鋼が挙げられる。
コーティングが損傷して芯金が露出した場合、コーティングは犠牲陽極として機能する。貴金属の中心金属は、貴金属の少ない皮膜から電子を排出するため、皮膜は酸化されるが、中心金属は還元される。この例は亜鉛メッキ鋼板である。
腐食から製品を保護する方法は他にもあるが、この実験の枠組みでは、これらの最も重要な方法の知識で十分である。
文献
[1]ゲルハルトゥス・ H.Koch, Michiel P .H.Brongers, Neil G. Thompson, Y. Paul Virmani and Joe H. Payer.米国における腐食コストと予防戦略 - CC Technologies Laboratories, Inc.による連邦道路管理局（FHWA）への報告書、2001年9月。
[2] http://www.toureiffel.paris/en/everything-about-the-tower/themed-files/97.html.