容器メーカーや缶詰メーカーが最も頭を悩ませる腐食問題の一つに、容器や蓋に、決められた形状に従わず、通常は金属の圧延方向に沿った所定の方向を持つフィラメント状の腐食が現れることがある。 差動すきま腐食またはすきま腐食であり、有機物でコーティングされた薄い金属で発生する。 これは、糸状腐食またはワーム腐食と呼ばれ、加工済み、未加工にかかわらず、長期間(数ヶ月)保管されたスチールやアルミニウムの容器に発生するものである。
長期保存した加工容器のクロージャーに発生した糸状腐食。 | 保管されていた未加工容器のフランジ部のワニス下腐食について |
糸状腐食は通常、塗膜の傷やその他の欠陥から始まり、塗膜の下で幅0.05〜3mmの細い糸状になって横方向に広がっていく。 金属基板への浸透性は一般に低く、表面的なものでしかない。
フィラメントは、活性な腐食の頭部と、腐食生成物で満たされた不活性な尾部から構成されています。 スチールの場合、フィラメントの頭は青緑、あるいは灰色、尻尾は錆びた赤色をしているのが普通で、これは頭が脱気され、尻尾が通気されていることを示す。
酸素は頭部の活性腐食で消費され、pH1~4で加水分解と酸性化を伴う。 フィルム状腐食は、可溶性の塩化物、硫酸塩、硫化物または二酸化炭素などの大気成分によって促進され、差動曝気の際に酸性化を助長する。 フィラメントの尾部では、頭部のFe+2が通気状態に接触し、赤色のFe(OH)3酸化物の析出が起こる。 必要な水と酸素は、フィラメントテールのコーティングのポロシティやマイクロクラックを通して、腐食性のフィラメントヘッドに移動する。 Fe(OH)3はフィラメントが進行するとFe2O3- H2Oに分解される。 この過程を模式的に示すと次の図のようになる(Jones, D.A. Principles and Prevention of Corrosionより引用)。
横から見ると、腐食フィラメントの頭部は次のようになる(OTERO HUERTA, E. Corrosion and degradation of materials より引用)。
水や酸素の輸送に対して尾部を密閉すると、フィラメントが不活性化される。 これは、1本目のフィラメントの尾部が酸素供給源となり、フィラメント細胞の増殖を妨げるためと思われる。 塗膜の透水性や組成は、糸状腐食の発生・成長特性にほとんど影響を及ぼさない。 成長するフィラメントの成長は、コーティングの種類や厚みに影響されない。
スチール、アルミニウム、マグネシウムの糸状腐食を防ぐ唯一の確実な方法は、相対湿度を名目上60%以下に下げて、フィラメントセルを脱水させることである。
塗装品質の向上、多重塗装、塗装やプライマーの抑制は、雰囲気を制御できない稼働中の装置では、糸状腐食を遅らせることはできても、完全に防止することはできません。 ステンレス、チタン、銅などの耐食性基材は、糸状腐食が発生しない。
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