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原田鉄工　株式会社

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なぜ？鉄が錆びるメカニズムと対策

【なぜ？鉄が錆びるメカニズムと対策】
鉄が錆びるのは「酸素」と「水分」が原因となります。
空気中にある酸素と水分が鉄に付着することで錆(酸化鉄)が発生するので、水分が多い箇所だと錆びやすくなります。
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「鉄や鋼とは？」
鉄は金属元素であり原子番号26、元素記号はFeです。
地球の地殻では4番目に多く存在する元素とされ、加工や入手のしやすさから幅広い分野で使用されています。
鉄や鋼は鉄鉱石という酸化鉄から酸素を取り除く事で作られています。
総称して鉄と呼ばれることがありますが、炭素の含有量が1.7%以下は鋼、1.7以上は銑鉄と区別されます。
炭素を多く含んだものは脆い性質があるため、身の回りで使用している鉄の多くは炭素を一定量取り除いた鋼となります。
【製缶　～金属材料の種類について～】
https://www.nc-net.or.jp/company/98405/product/detail/183039/
【製缶　～鋼材の種類について～】
https://www.nc-net.or.jp/company/98405/product/detail/183350/

『錆とは？』
金属が空気中の酸素や水分と化学反応を起こし酸化する事で作られます。
この酸化還元反応を腐食と呼び、腐食が進行する事で生成される酸化物が錆です。
錆には多くの種類があり、金属の種類や環境によって発生する錆は異なります。
鉄や鋼に発生する多くは「赤錆」であり、赤錆は放置する事で金属強度や機械的性質を大きく損なう可能性があります。
腐食の進行を止めるには対策が必要となります。
【重防食塗装　耐用年数の向上】
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『鉄が錆びるメカニズム』
Fe(鉄)が空気中のO₂(酸素)とH₂O(水)に接触する事で酸化は始まります。
まずFeに付着しているH₂OがO₂と結びつき酸化しますが、酸化は分子間を繋ぎ止める「電子」が必要となるのでFeから電子を奪ってしまいます。
水分は電子の多いOH⁻ 、電子の少ない鉄はFe⁺ と電子量が変化したものが多くできます。
①3OH⁻ + Fe³⁺ → Fe(OH)₃
Fe(OH)₃という水酸化鉄(Ⅲ)が生成されます。
②Fe(OH)₃ → FeOOH + H₂O
水とFeOOHというオキシ水酸化鉄が生成されます
③2FeOOH → Fe₂O₃ + H₂O
水と一緒にできたFe₂O₃が「赤錆」となります。
鉄が水分と酸素に接触している限り①～③が繰り返される事で腐食が進んでいきます。

『鉄の錆びやすさ』
まず鉄が錆びる場合に起こるのが電子の移動となります。
原子から電子が移動し増減させる現象を「イオン化」と言います。
イオン化によって酸化が始まる＝錆びてしまう結果となりますが、このイオン化は金属によって起こりやすさが異なります。
イオン化の起こりやすさをイオン化傾向と呼び、イオン化傾向が大きい金属ほど錆びやすいです。
┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
大←←←←←←←←←←←←イオン化傾向←←←←←←←←←←←←小
Li / K / Ca / Na / Mg / Al / Zn / Fe / Ni / Sn / Pb / H₂ / Cu / Hg / Ag / Pt / Au
┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
金、銀、プラチナはイオン化傾向が小さいので酸化が起こりにくく、恒久的に劣化しないのも価値が高い理由です。
【ステンレスでも錆びる！？原因と錆を落とす方法】
https://www.nc-net.or.jp/company/98405/product/detail/207003/

『錆を防ぐ方法』
鉄は水分と酸素が接触する事で腐食が始まり、錆となります。
錆を防ぐためには表面をコーティングして水分と酸素の接触を遮断する必要があります。
広く行われている防錆方法は「メッキ」と「塗装」の2種類です。
「メッキ」は素材の表面に金属膜を生成する加工方法となります。
メッキに使用する金属の成分を変える事で様々な種類のメッキが存在し、防錆・装飾・機能付与などの効果があります。
「塗装」は素材の表面に塗料で膜を生成する加工方法となります。
塗料は「顔料」「樹脂」「溶剤」「添加剤」の4つより構成され、顔料や樹脂を変える事によりさまざまな色・防錆・装飾・機能付与といった効果があります。
メッキ・塗装どちらも価格や防錆力などそれぞれにメリット・デメリットがあるので、しっかり考慮して選定する必要があります。
【塗料の種類　～樹脂の特徴について～】
https://www.nc-net.or.jp/company/98405/product/detail/185093/

『まとめ』
鉄が錆びるのは付着した水分が酸化する時に鉄から電子が奪われるイオン化に起因する。
鉄と水分と酸素が結合を繰り返す腐食(酸化還元反応)が進むに従い、錆となる。
金属によってイオン化傾向が異なるので、錆びやすい金属と錆びにくい金属がある。
錆を防ぐためには水分と酸素を遮断する必要があるので、表面をメッキや塗装で覆う必要があります。

原田鉄工では最も優れた素地調整であるブラスト設備を完備しております。
ブラスト処理によって完全に金属表面を洗浄・露出させ、塗装を行っております。
膜厚や塗装環境を徹底的に管理する事で「長期間」「綺麗」で「錆びない」塗装を提供します。
頻繁にメンテナンスや補修ができない「海上機器」「海中製品」「沿岸部のプラント」などの厳しい環境で使用される製品を創業より多く塗装してきました。
「どんな塗料を使えばいいか分からない」といった場合にも最適な塗料と仕様を選定させていただきます。
【工場見学】原田鉄工ブラスト・塗装防錆部
https://www.nc-net.or.jp/company/98405/product/detail/177785
【図解】ブラスト処理が塗装にもたらす効果
https://www.nc-net.or.jp/company/98405/product/detail/193095/

◎腐食(腐蝕　英語：Corrosion)
科学的または電気的に使用環境の中で表面から変化することで、外観や機能が損なわれる。
腐食が進行していくことで厚さが減少する、孔が開くなどの現象が発生します。
◎電子(英語：Electron)
原子を構成する素粒子の1つであり、原子核の周りを回転する。
粒子と波動の2面性をもっていて、物質の性質は電子によって左右されるほど重要。
電気を流す、原子の結合や安定などといった多くの役割があります。
◎防錆処理(英語：Antirust treatment)
「ぼうせいしょり」又は「ぼうさびしょり」と読みます。
金属を錆させない、錆びにくくする為の処理。
◎ブラスト(ショットブラスト/グリッドブラスト/サンドブラスト/1種ケレン　英語：Blast)
高圧で圧縮した空気を研削材と呼ばれる粒と一緒に噴射し、製品に衝突させることで表面のゴミ、汚れ、塗装などを除去します。

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弊社は空圧式ブランジャポンプエアレス塗装機を4台保有しております。
第一塗装場　15ｍ×13ｍ
第二塗装場　31ｍ×15ｍ
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