金属はなぜ錆びる?

鉄や銅、アルミニウムなどの金属を空気中に置いておくと、やがてその表面から金属特有の光沢が 失われる。これは表面に錆が発生しているからです。

では、どうして錆ができるのでしょうか!?

物質と酸素が化合することを酸化と言いますが、金属の錆も、この酸化という化学反応によって 発生するのです。 そのいちばん身近な例が鉄の赤錆です。鉄の赤錆は、鉄と空気中の酸素と水分とが反応してでき た錆(酸化鉄)で、これはそのまま長いあいだほおっておくと、表面から内部へしだいに進行し ていって、ついには鉄全体をぼろぼろにしてしまう性質の錆なのです。

でも金属の錆は、このような性質のものばかりではなく、たとえば同じ鉄の場合でも黒錆といって、鉄を空気中で強く熱して酸化させたきめの細かい錆(四三酸化鉄)は、赤錆とは逆に、鉄の
表面を膜のようにおおって、内部がそれ以上錆びないように保護する性質の錆になります。

黒色をした鉄びんやフライパンが錆びにくいのは人工的につけた黒錆により、錆から守られているのです。

銅の錆も1種類だけではなく、空気中の酸素と化合した赤っぽい錆(酸化第一銅)、空気中の水分と二酸化炭素などが反応した緑色の錆(緑青(ろくしょう))、空気中で強く熱して酸化させた黒色の錆(酸化第二銅)、などがあり、これらの錆もまた、表面を膜のようにおおって、内部を保護する役目をしています。

アルミニウムも空気中ではすぐに酸化して、表面に白っぽい錆(酸化アルミニウム)の膜ができる。
これも内部を保護する錆で、これを人工的につけたのが、アルミサッシやカーポート、食器など
に使われているアルマイトなのです。


これらの例から見ても、金属の錆は、金属の種類やそのできかたによって、じつにさまざまだと
いう事がわかります。



錆びやすい金属と錆びにくい金属
金属の錆は、その金属が酸化されることによってできると初めの方で書きましたが、酸化とは、もともとは字のとおり、ある物質と酸素とが化合することをいっていましたが、現在は、物質を構成している原子から、いくつかの電子がとりさられることと考えられています。

すべての物質は原子という、非常に小さいつぶが集まってできているのですが、 原子はさらに、プラスの電気をもつ原子核と、そのまわりをまわる、マイナスの電気をもついくつかの電子からできているのですが、

ふだんは原子核のもつプラスの電気量と、電子のもつマイナスの電気量は同じなので、たがいに打ち消しあって、原子は電気をおびていない中性の状態になっています。ところが、中性の原子からいくつかの電子がとりさられると、その原子はマイナスの電気量が減ってプラスの電気をおび、反対によそから電子がつけ加えられると、その原子はマイナスの電気量がふえてマイナスの電気をおびることになります。原子がプラスまたはマイナスの電気をおびたものをイオンといい、このうち、プラスの電気をおびたものを陽イオン、マイナスの電気をおびたものを陰イオンと呼びます。

酸化とは原子から電子がとりさられることですので、原子が陽イオンになるということです。金属原子には、陽イオンになりやすい性質があり、これを金属のイオン化傾向といっています。この傾向は金属の種類によってちがい、傾向の大きいもの、つまり陽イオンになりやすいものから順にならべたものが金属のイオン化列(表参照)といわれるものです。

これでわかるとおり、錆びやすい金属と錆びにくい金属とのちがいは、その金属のイオン化傾向が大きいか小さいかの違いであり、イオン化傾向の大きい金属ほど錆びやすいということになります。
たとえばアルミニウムと鉄とでは、アルミニウムのほうが錆びやすいということになるのですが、アルミニウムの白っぽい錆は、前にも説明したとおり、内部を保護する為の錆なので、見た目ではアルミニウムは錆びていないように見えるのです。

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