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なぜ亜鉛は他の材料ではなく亜鉛メッキに使用されるのですか？
- ジョン
亜鉛は、亜鉛メッキに最も頻繁に使用される材料の 1 つです。これは主に、亜鉛の強力な酸化還元特性 (レドックス特性) によるもので、この特性により亜鉛は化学反応を起こし、鋼鉄を錆びから保護します。
この記事では、亜鉛が亜鉛メッキに最適である理由をすべて検証します。また、銅やアルミニウムなどの他の金属よりも亜鉛が選ばれる理由を説明し、亜鉛のその他の重要な用途についても検証します。
亜鉛メッキに亜鉛を選択する主な理由
亜鉛は反応性が高いため、亜鉛メッキに選ばれており、鋼鉄を保護する上で重要な役割を果たします。反応性とは、金属が酸素や湿気などの要素にさらされたときに化学変化を起こす容易さを指します。一般的な金属の反応性の順序は次のとおりです。
カリウム > カルシウム > ナトリウム > マグネシウム > アルミニウム > 亜鉛 > 鉄 > 鉛 > 銅
金属の反応性が高いほど、酸素や水分と反応して酸化物を形成しやすくなります。これにより、亜鉛などの金属は腐食を防ぐ天然バリアを素早く形成できます。さらに、電解質環境では、反応性の高い金属が陽極として機能し、反応性の低い金属に陰極保護を提供します。
しかし、ナトリウムやカリウムなどの反応性が高すぎる金属は、反応が激しく不安定なため、亜鉛メッキには適していません。反応性が高すぎると、腐食が急速に進み、保護コーティングを保護するどころか、その効果を損ないます。
亜鉛は鉄の上にあるため、最初に腐食します。これは亜鉛の保護機能にとって重要な特徴です。次に、亜鉛が鋼鉄を保護する仕組みを説明します。
亜鉛の酸化特性
亜鉛が亜鉛メッキに使用される主な理由の 1 つは、その酸化特性です。亜鉛は自然に酸化する性質があり、空気中の酸素や水分と容易に反応します。反応すると、亜鉛は表面に薄く安定した酸化亜鉛の層を形成し、酸素や水分が下の金属に到達するのを防ぎます。その結果、下の鋼鉄や鉄は錆びから保護されます。
犠牲の保護
亜鉛は鋼鉄よりも活性が高く、腐食しやすい。亜鉛と鋼鉄が接触して水や湿気にさらされると、亜鉛が先に錆びる。亜鉛が陰極保護として働くため、これを「陰極保護」と呼ぶ。 アノード （最初に腐食する部分）一方、鋼は 陰極 （安全に残る部分）。
- 亜鉛メッキ鉄にはなぜ銅ではなく亜鉛が使われるのでしょうか?
銅は亜鉛のような犠牲保護を提供しないからです。銅は耐腐食性がありますが、鉄よりも電気化学的電位が高くなります。水や電解質にさらされると、銅は陰極として作用し、ガルバニック腐食によって鉄の錆びを早めます。
亜鉛メッキに亜鉛を選択するその他の理由
低融点
亜鉛の融点はおよそ 419°C と比較的低いため、亜鉛メッキ処理に利用しやすいです。鋼を溶融亜鉛に浸すと、亜鉛と鉄の間に化学結合が形成され、均一で強力なコーティングが形成されます。これにより、亜鉛が鋼を損傷することなく滑らかにコーティングされ、保護層の全体的な密着性が高まります。
費用対効果
銅などの他の耐腐食性金属と比べると、亜鉛は比較的安価です。生産量が多くコストが低いため、大規模な亜鉛メッキが可能で、さまざまな業界で大量の鋼鉄を保護するための経済的な選択肢となっています。
環境への配慮
亜鉛は無毒でリサイクル可能なため、環境に優しい物質です。亜鉛メッキ処理では他のコーティング技術に比べて最小限のエネルギーしか使用せず、亜鉛自体は古い製品から取り除いたりリサイクルしたりした後に再利用できます。
亜鉛の用途
約 世界の年間亜鉛生産量の50% 亜鉛メッキ鋼の製造に使用されます。この方法は鋼を錆や腐食から保護するため、建設、自動車生産、インフラ開発などの分野で非常に重要です。
亜鉛は、亜鉛メッキの役割以外にも、以下に概説するように、さまざまな分野で重要な用途に使用されています。
- ダイカスト亜鉛は、自動車、電子機器、家電製品の複雑な部品を製造するためのダイカストでよく使用されます。
- 真鍮と青銅の生産亜鉛は銅と合金化されて真鍮や青銅となり、配管、楽器、装飾品などに広く使用されています。
- ゴムおよび塗料用酸化亜鉛酸化亜鉛はタイヤなどのゴム製品に添加されるほか、紫外線防止や耐久性向上のため塗料やコーティングにも使われています。
- バッテリー亜鉛はアルカリ電池や亜鉛炭素電池の陽極として機能し、安定したエネルギー源を提供します。
- 化学および医薬品用途亜鉛は人間の健康に不可欠な役割を果たすため、亜鉛化合物はさまざまな医薬品、サプリメント、パーソナルケア製品に使用されています。
- 農業亜鉛は肥料に添加され、土壌を豊かにし、植物の成長を促し、作物の収穫量を増加させます。
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