金属の腐食対策——腐食の型の見分け方と、原因調べを外に頼むとき

さびを見たら、まず「型」を見分ける

JIS Z 0103（防せい防食用語）は、腐食を「金属がそれをとり囲む環境物質によって，化学的又は電気化学的に侵食されるか若しくは材質的に劣化する現象」と定義している^[1]。そのうえで、表面にほぼ均一に生じる均一腐食（全面腐食）と、腐食が局部的に集中する局部腐食を分けている^[1]。現場の対策がずれるのは、この二つを区別しないまま「さびた」とひとまとめにするときである。

均一腐食は、減っていく速さがほぼ一定なので、厚さの余裕（JIS Z 0103 の用語では「腐食しろ」）や塗装の塗り替えの周期で管理できる^[1]。局部腐食は、見た目のさびが少なくても一点だけ深く進む。孔食は「金属内部に向かって孔状に進行する局部腐食」、すき間腐食は「すき間の内外においてイオン，酸素などの濃淡電池が構成されて生じる腐食」と定義されており、どちらも表面の面積あたりの量では評価できない^[1]。ステンレス鋼のように不動態皮膜で守られている材料で問題になるのは、たいていこちらの型である。

さらに、腐食と力が重なる型がある。応力腐食割れは「腐食と引張応力との相乗作用によって金属材料に割れを生じる現象」、腐食疲労は「腐食と繰返し応力との相乗作用によって，金属材料が疲労して劣化する現象」で、どちらも割れとして現れる^[1]。めっきや酸洗いのあとに部品が割れたなら、水素ぜい化（遅れ破壊）も疑う^[1]。割れが出ている部品を「さびの問題」として塗装で手当てしても止まらないので、型の見分けが最初の仕事になる。

見た目と場所から型の候補を挙げる

この表は候補を挙げるためのもので、判定には使わない。JIS Z 0103 の定義は現象の名前であり、どの型かを決めるには断面や腐食生成物を見る必要がある^[1]。ステンレスの表面に付いた鉄粉から出るさびは、材料そのものの孔食とは対策がまったく違う。この見分けはステンレスのもらい錆を防ぐ発注の指定で扱っている。

環境を数で押さえる——海からの距離とぬれている時間

同じ材料・同じ塗装でも、置かれる場所で腐食の速さは大きく変わる。JIS Z 2381（大気暴露試験方法通則）は、金属材料の腐食に大きく関与する飛来海塩粒子の影響を、海岸線からの距離で次のように区分している^[2]。

同じ附属書は、このほかに海上の区分も置き、降雪地では塩化物系の融雪剤の影響を無視できない場合があると注意している^[2]。工場の外に置く設備、トラックで運ばれる部品、冬に道路を走る車両の部品は、所在地が内陸でも塩分を受けることがある。大気汚染の区分としては、工業地域・都市地域・田園地域・酸性雨地域・火山・温泉の五つが挙げられている^[2]。温泉地の近くで銅や銀の部品が黒ずむような変化は、この区分の影響を疑う。

腐食の速さを左右する量を測るときに何を見るかについて、JIS Z 2381 は金属材料・無機被覆金属材料に対する環境因子の測定項目の例として、気温、相対湿度、絶対湿度、降水量、ぬれ時間、風向、風速、海塩粒子付着量、硫黄酸化物付着量を挙げている^[2]。社内で原因を絞るときも、「どのくらいの時間ぬれているか」「表面に塩がどれだけ付くか」の二つを最初に聞き取ると、対策の向きが決まりやすい。屋内でも、結露する倉庫や、洗浄液のミストが漂う工程の近くは、外気よりぬれ時間が長いことがある。JIS Z 0103 は結露を「露点以下の温度で水蒸気が凝縮すること」と定義しており、昼夜の温度差が大きい倉庫で保管中にさびる場合はこれを疑う^[1]。

異種金属の組合せは、電位の差と面積の比で考える

二種類の金属が触れ合い、水などの電解質でつながると、電位の卑な側（低い側）がアノードになって腐食が速まり、貴な側（高い側）は守られる。JIS Z 0103 はこれを異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）と呼んでいる^[1]。腐食防食学会の解説「異種金属接触腐食の機構と対策」は、海水中で測った自然浸漬電位の例として、次の値を示している^[4]。

この値は、流速 0.5 m/s・温度 25 ℃の海水に 18 時間浸したあとの測定値として示されている^[4]。海水という条件での値なので、淡水や大気中にそのまま当てはめない。それでも、SUS304 と SS400 の間に 0.5 V を超える差があることは、ステンレスの配管に鋼の継手を付ける（貴な側が大きく、卑な側が小さい）といった組合せに注意が要る理由を示している。

同じ解説は、対策として材料の適切な選択、カソードとアノードの面積比を小さくすること、回路の抵抗を大きくすること、絶縁を挙げている^[4]。面積比の考え方は現場でそのまま使える。大きな面積の貴な金属に、小さな面積の卑な金属を付けると、腐食が小さな部分に集中する。逆に、鋼の大きな板をステンレスの小さなボルトで留めるほうが、鋼の減りは分散する。塗装する場合に「卑な側だけ塗る」と、塗膜の傷の小さな露出部にアノードが集中することがあるので、塗るなら貴な側も塗るか、両者の間を絶縁する。

社内でできる対策を、型ごとに選ぶ

型と環境の見当がついたら、社内でできる対策を選ぶ。どれも効果の大きさは条件で変わるので、試作や小さな範囲で確かめてから広げる。

均一腐食には、腐食しろを見込んだ板厚、塗装やめっきの仕様の見直し、ぬれている時間を短くする設計（水抜き穴、水平面をなくす、雨の当たり方を変える）が効く。塗装の仕様の決め方は塗装の仕様の決め方で、膜厚・付着性の測り方まで扱っている。

すき間腐食には、すき間をなくすか、逆に水が抜けて乾く程度に広げる設計が要る。パッキンやガスケットの材料が水を吸って乾かないなら、材料の変更も候補になる。孔食には、塩化物の付着を減らす清掃や、より耐孔食性の高い鋼種への変更がある。鋼種の選び方は二相ステンレス SUS329J4L の選び方で耐孔食性の指標とあわせて扱っている。

異種金属接触腐食には、上の面積比の考え方と、絶縁ワッシャ・絶縁スリーブ、同じ系統の材料でそろえることが基本になる。割れを伴う型（応力腐食割れ・腐食疲労・水素ぜい化）は、腐食だけでなく力の側を見直す必要がある。残留応力を減らす処理、使用中の引張応力の低減、めっき後のベーキングなど、対策が設計・熱処理・表面処理にまたがるので、社内の一部署だけでは決めきれないことが多い。

試験で確かめるときは、試験の目的をはっきりさせる。塩水噴霧試験のような加速試験は、表面処理の品質が一定かを確かめるには使えても、屋外で何年もつかを予測するものではない。条件の決め方は塩水噴霧試験を仕様に入れるとき決めることを参照してほしい。

社内で手に負えないとき、外に何を頼むか

型が見分けられない、対策を打っても再発する、割れが出ている——こうした場合は、専門の会社に原因調べを頼むほうが早い。そのとき、何を測ってもらうかを決めておくと、見積が比べやすくなり、調べ直しも減る。

現品の調べ：断面と腐食生成物

局部腐食か割れかを決めるには、腐食部を切って断面を見るのが基本になる。孔の深さ、割れの進み方（粒界か粒内か）、皮膜の残り方が分かる。断面観察の頼み方は断面観察の依頼で決めることで扱っている。腐食生成物に何が含まれているか（塩化物、硫黄など）を調べれば、原因になった環境の当たりが付く。成分の分析を頼むときの考え方は成分分析を外に頼むときに、壊れた部品の解析全般は故障解析を外に頼むときにまとめている。

ここで大事なのは、現品の腐食生成物を落とさないことである。JIS Z 2383 は、腐食の量を測るときに腐食生成物を規定の方法で除去してから質量を量る手順を定めているが、これは量を測るための処理で、何が付いていたかの情報はそこで失われる^[3]。原因を調べたい部品は、ワイヤブラシで磨いたり、さび取り剤に浸けたりする前に、そのまま乾いた状態で袋に入れて渡す。JIS Z 2383 も、試験片を素手で扱ってはならないとしている^[3]。原因調べの現品も手袋で扱う。

環境の調べ：現地で何を測るか

原因が環境の側にありそうなら、現地の測定を頼む。JIS Z 2381 が挙げる項目のうち、腐食で効きやすいのは海塩粒子付着量（mg・NaCl/(m²・d)）、硫黄酸化物付着量（mg・SO2/(m²・d)）、ぬれ時間である^[2]。複数の拠点で同じ部品の腐食の出方が違うなら、拠点ごとにこれを比べると説明が付くことがある。

場所そのものの腐食性を数で比べたい場合は、標準金属試験片を置いて暴露する方法がある。JIS Z 2383 は、炭素鋼（または SS400）・耐候性鋼・亜鉛・銅・アルミニウム・ステンレス鋼の平板試験片 6 種類と、線をらせん状に巻いた試験片 4 種類を定め、暴露期間 1 水準あたり各 3 枚を置き、暴露期間を 1・2・3・5 年としている^[3]。最初の 1 年の腐食度は ISO 9223 による大気の腐食性の分類に使われる^[3]。結果が出るまで年単位でかかるので、新しい拠点や設備を計画する段階で頼むのが向いている。暴露試験の期間の取り方としては、JIS Z 2381 も 1 週から 20 年までの単位を示し、1 年未満の暴露は春（3 月か 4 月）か秋（9 月か 10 月）に始めるのが望ましいとしている^[2]。

頼むときに伝えること

原因調べを依頼するときは、次の情報をそろえて渡すと、相手が調べる順番を組み立てやすい。

最後の「知りたいこと」は特に大事である。原因の特定なら現品の調べが中心になり、寿命の見積りなら環境の測定や長期の暴露が要る。目的によって費用と期間の桁が変わるので、見積を取る前に社内で決めておく。

腐食はどのくらいの損失になっているか

腐食防食学会と日本防錆技術協会の委員会がまとめた「わが国における腐食コスト」は、2015 年度の国内の腐食コストを、主に初期の防食費用を積み上げる Uhlig 方式で 4.3 兆円（GNI の 0.78%）、保守・補修の費用も含める Hoar 方式で 6.6 兆円（GNI の 1.27%）と見積もっている^[5]。Uhlig 方式で比べると、1997 年度は 4.6 兆円、1974 年度は 2.5 兆円だった^[5]。同じ報告は、二つの方式の比が 1997 年度の 1.13 から 2015 年度の 1.53 に上がったことを、保守がより重視されるようになったことの表れと読んでいる^[5]。

この数字は国全体の推計で、一社の対策の採算を示すものではない。ただ、腐食への出費が「最初の防食」だけでなく「使い続けるための保守」に寄ってきていることは、部品の腐食対策を決めるときにも当てはまる。最初の塗装やめっきを厚くするか、点検と部分補修で持たせるかは、交換のしやすさと停止の損失で決まる。

よくある質問

ステンレスにしたのにさびました。材料が違っていたのでしょうか

材料の取り違えのほかに、表面に付いた鉄粉から出るさび、塩化物による孔食、すき間腐食がある。JIS Z 0103 では不動態は「標準電位列で卑な金属であるにもかかわらず，電気化学的に貴な金属であるような挙動を示す状態」と定義されており、その状態が局部的に壊れると孔食やすき間腐食になる^[1]。どれに当たるかは、さびを拭き取ったあとに穴があるか、すき間の中だけか、で見当を付ける。

塩水噴霧試験に合格した部品が、屋外で早くさびました

塩水噴霧試験は試験条件の中での比較であり、屋外のぬれ時間・乾燥・汚れの付き方は再現していない。屋外で出た型（すき間か、異種金属か、塗膜の下か）を先に見分け、その型が試験で再現されていたかを確かめる。

原因調べにどのくらい時間がかかりますか

現品の断面観察や生成物の分析は、試料の数と項目で変わる。環境の暴露は JIS Z 2383 の期間設定に従えば年単位になる^[3]。見積を取るときに、項目ごとの期間を書いてもらう。

まとめ

金属の腐食対策は、型を見分け、環境を数で押さえ、型に合った対策を選ぶ順で進める。均一腐食なら厚さと塗装、局部腐食ならすき間・塩化物・組合せ、割れなら力の側まで見る。社内で型が決められないときは、腐食生成物を落とさずに現品を残し、断面・生成物・環境の測定を専門の会社に頼む。頼むときは、材料、使われ方、時間の経過、現品、知りたいことの五つをそろえて渡す。

不具合の原因と対策を扱う記事として、塗装のはがれの原因の切り分け、めっき不良の原因の切り分け、樹脂成形品の割れの原因も参照してほしい。

出典・参考資料

1. JIS Z 0103:1996 防せい防食用語（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1996 年 8 月 1 日改正・2026 年 10 月 20 日確認）
2. JIS Z 2381:2017 大気暴露試験方法通則（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2017 年 3 月 21 日改正・2026 年 10 月 20 日確認）
3. JIS Z 2383:1998 大気環境の腐食性を評価するための標準金属試験片及びその腐食度の測定方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1998 年 6 月 20 日制定・2023 年 10 月 20 日確認）
4. 異種金属接触腐食の機構と対策（Matsuho Miyasaka／材料と環境 72 巻 8 号・腐食防食学会／2023 年）
5. わが国における腐食コスト（Committee on Cost of Corrosion in Japan／材料と環境 69 巻 11 号・腐食防食学会／2020 年）

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