ステンレスがさびる原因は？対策とさびのメカニズムについても解説
ステンレスと聞いて「さびない金属」とイメージする方は多いはずです。ですが、使用方法や環境によってはステンレスもさびます。ステンレスのさびは、主に他の金属との接触によるもらいさび、汚れや水分、塩分の付着によって発生します。ですから定期的な清掃や洗浄、乾燥は必ずおこなうべきです。
また、金属の表面が傷ついているとその内部に入り込んだ水分や汚れがさびの原因になるため、スチールやステンレスのたわしを使用してはいけません。
今回の記事ではステンレスがさびる理由とさびやすい部分について解説しています。合わせて、さびが発生するメカニズムやステンレスを含む金属をさびから守る方法についてもふれています。
目次
ステンレスとは？
ステンレスとは、鉄にクロムを10.5パーセント以上加えて作った合金です。強度は鉄と大きく変わらないため幅広く使用されています。このステンレスが錆びないことを不思議に思っている人も多いでしょう。
金属が錆びるというのは、酸素と結びついて酸化することです。錆びていない鉄は化学的に不安定な状態で、錆びている酸化鉄の方が化学的に安定しています。そのため、鉄が酸素に触れた状態で放置されると、安定性の高い酸化鉄に戻ろうとして酸化してしまうのです。
これに対してステンレスの場合には、鉄と違って表面に不動態皮膜という薄い膜を作っています。この不動態皮膜のおかげで、内部が空気に触れることはありません。そのため錆びにくいという性質があります。
ステンレスがさびる理由
ステンレスがさびる理由は主に3つです。
もらいさび
もらいさびとは、別の金属のさびが移ることです。もらいさびはステンレス同士だけではなく異なる金属との接触によっても発生します。例えばステンレスの容器と鉄の容器を重ねて収納しているとき、鉄の容器がさびるとステンレスの容器もさびます。
もらいさびが発生したときは、早い段階ならスポンジに水を含ませたもので軽くこすれば落とせる場合もあります。
汚れや水分の付着
汚れや水分もステンレスをさびつかせる原因です。
ステンレスをさびから守っている酸化皮膜は、酸素に触れることで形成されます。ですから、汚れや水分が付着していると酸化皮膜を形成できずにさびが発生しやすくなります。
特に水回りでは赤さびが発生しやすいため注意が必要です。
塩分の付着
塩分や塩素もさびの原因です。
例えば海水や塩水などを扱う機器にステンレスを使用すると、塩素イオンによってステンレスの酸化皮膜が破壊されます。塩素系の液体を使用したときも同様です。
本来、ステンレスの表面を覆っている酸化皮膜は時間の経過とともに再生します。ですが、再生するより早くさびが金属に入り込んだ場合は防げません。
ですから、塩分や塩素を含むものを扱うところや海に近いところでステンレスを使用するときは、必ず定期的な清掃や洗浄をおこなってください。
ステンレスがさびやすい部分
ステンレス製の製品でさびやすい部分は3つです。
水や汚れがたまる部分
容器や機器の隙間、曲がった部分などは水や汚れがたまりやすいうえに拭き取りにくく、目視では見逃しやすいのが原因です。また、溶接されている部分も同様に注意してください。
傷がついている部分
ステンレスの表面が傷ついているとそこから汚れや水分が入り込んでさびが発生します。金属製のものでできた傷の場合、もらいさびの原因にもなります。
元々ステンレスは傷つきやすいため、スチールやステンレス製のたわしを使用してはいけません。
容器や機器の底面
ステンレスの容器や機器の底面は、もらいさびが発生しやすい場所です。傷がつきやすいことと底面が他の金属と接触しやすいためです。
さびが発生するメカニズム
さびは、金属の表面に付着した水や汚れが酸素と反応することで起こります。
一方、さびにくい金属の表面は酸化皮膜といって、金属が酸素と結合して形成される膜が覆っています。
酸化皮膜に覆われている金属はアルミニウムやステンレスが代表的です。ただし酸化皮膜は塩素に弱いため、これを含む液体や気体を扱う機器にステンレスを用いるとさびやすくなります。
金属をさびから守る方法
金属をさびから守る方法は主に5つです。
拭き取りや洗浄をおこなう
拭き取りや洗浄はさびを防止するうえでの基本です。水分や汚れが付着したり腐食の原因になる物質を含むものを扱う機器を使用していたりすると、配管や機器の内部でさびが発生しやすくなります。
機器をしっかりと洗浄したあとは清潔なウエスで拭き取り、必ず乾燥させてください。
塩酸で洗浄するとどうなる？
不動態皮膜により強い耐食性を持つステンレスですが、酸に対してはあまり強くありません。特に塩酸に触れると不動態皮膜が破壊されてしまいます。そのため、塩酸を使用する環境下では、ステンレス製の器具は使用できません。
しかし、熱交換器などの器具に付着したスケール汚れなどを除去する際に、塩酸を洗浄液として使用することがよくあります。その場合には洗浄後に表面の不動態皮膜の再形成が必要です。不動態皮膜の再形成をしないままにしておくと、不動態皮膜が破壊された箇所から腐食がどんどん進んでいきます。ひどい場合には穴が開いてしまうこともあります。もし穴が開いたらその部品はもう使えませんので、交換が必要になります。
防錆スプレーやシートを使う
防錆（ぼうしょう/ぼうせい）スプレーとは金属部分に吹き付けたり塗布したりして膜を作り、さびを防ぐ用品です。また、防錆効果のある薬品をしみこませた紙やフィルムを防錆シート、防錆フィルムといいます。
防錆スプレー
防錆スプレーの種類は3種類あります。
- オイルタイプ
- ワックスタイプ
- 気化性タイプ
これらの違いは防錆効果を維持できる期間で、もっとも長くさびを防げるのはワックスと気化性タイプです。ただし気化性タイプの場合、長期間の防錆効果を期待できるのは密閉空間での使用においてです。
また、防錆スプレーは高い浸透性を持つため、使用する部分にグリスが注油されていると粘度を低下させることがあります。
防錆シート
防錆シートはさびやすいものを長期間にわたって保管するときに使用します。さびを防げる期間は製品にもよりますが6か月〜12か月間です。
扱いが簡単で使用できる金属の範囲が広く、防湿性にも優れています。
また、さびを防ぐために金属にオイルを使用したときは使用前に拭き取らなければなりませんが、シートの場合は不要です。シート状のため金属の大きさや形状に合わせるのが簡単なうえ、簡易包装と密閉梱包のいずれにも対応できます。
ただし防錆シートは使用していないあいだも時間とともに劣化していくため、早めに使用してください。
除湿や脱気をする
水分や湿気によるさびを防ぐために除湿や脱気をおこないます。
密閉空間で除湿をおこなうときは乾燥剤を使用しますが、空間の開閉を繰り返すような場所では効果が低下することがあります。また、寒暖差のある環境では湿気を吸収した乾燥剤が乾いて水分を吐き出してしまうこともあるため注意が必要です。
脱気とは液体や気体に含まれる酸素を除去することです。空気中の酸素を除去するときは、脱酸素剤を密閉空間に投入したり包装した中身に窒素を充填したりします。
液体のなかに含まれる酸素のことを溶存酸素といいますが、この場合の脱気には真空や加熱など複数の手法があります。
めっきで加工する
めっきとは、対象物の表面を金属の薄い膜でコーティングすることです。金属の耐食性を高める以外に装飾品の外観を美しく仕上げるためにも使われています。
防錆の手法としては塗装もありますが、耐食性を高める部品の数が多いときや複雑な構造の部品には、めっきが適しています。
耐食性のある金属を使う
耐食性の高い金属とはさびにくい金属のことです。以下にもっとも耐食性が高い金属から順番に列挙しました。
- 貴金属
- ステンレスやチタン
- 銅や亜鉛
人の安全や健康を守ったりサポートしたりするための製品は、安全性と品質の高さが何よりも大切です。ですから、使用する金属もさびにくいものを選んでください。
まとめ
ステンレスは元々さびにくい金属ですが、もらいさびや汚れ、水分の付着などによってさびることがあります。そのため、ステンレス製品を使用するときは取り扱いに十分気をつけてください。
ステンレスを含む金属を使用した製品や機器を扱うときは、さびが発生しないようにメンテナンスや清掃が何よりも重要です。さびを防ぐことを防錆（ぼうしょう/ぼうせい）といい、専用のスプレーやシートなどが販売されています。また、拭き取りや洗浄でさびを発生させる物質を洗い流し、除湿や脱気をおこなってください。人が暮らすうえで金属の使用は避けられませんが、安全性や品質を高い水準で保つためにはいかにさびを防ぐかがポイントです。
ステンレス製の部品を酸性の洗浄液で洗浄する場合には、ダイナミックデスケーラーを使用してみてはいかがでしょうか。ダイナミックデスケーラーは塩酸ベースの洗浄液ですが、不動態皮膜に対する影響は非常に小さいのが特徴です。多少は不動態皮膜が剥がれる可能性はありますが、腐食は広がりにくく、安心して洗浄作業が行えます。洗浄力に関しては、アメリカ海軍やイギリス海軍などでも採用されるほどの効力ですので、汎用の酸性洗浄液と比べると人も機器も遥かに安全にスケール汚れを落とせます。
関連ページ：ダイナミックデスケーラーの商品詳細
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