Corrosion protection

Japanese: 防食 - ぼうしょく（英語表記）corrosion protection

Preventing metal corrosion. Corrosion of metal equipment and structures is caused by a complex combination of factors related to the metal material, the environment in which it is used, mechanical stress, and the structure of the equipment, so corrosion prevention involves controlling one or more of these factors.

[Katsuhisa Sugimoto]

Control of factors related to metal materials

(1) Homogenizing the metal structure: Grain boundary precipitates, solute depleted zones, heterogeneous phases, etc. are removed by reheating. (2) Surface coating: The surface of a metal is covered with another metal, alloy, or nonmetallic substance that is stable in the usage environment to isolate the metal from the environment. Methods include plating, chemical conversion treatment, ceramic coating, organic coating, and laminated plates. (3) Use of corrosion-resistant alloys: A metal or alloy that is corrosion-resistant in the usage environment is selected and used. Corrosion-resistant alloys include iron alloys, nickel alloys, copper alloys, aluminum alloys, and titanium alloys. Pure metals such as aluminum, titanium, tantalum, niobium, and zirconium are also used as corrosion-resistant materials.

[Katsuhisa Sugimoto]

Control of factors related to the usage environment

(1) Removal of harmful substances: Removes anions such as chloride ions that destroy the passive film. (2) Removal of dissolved oxygen: Metal corrosion in a neutral aqueous solution is greatly reduced if dissolved oxygen is removed. For this reason, hydrazine, sodium sulfite, etc. are added to the aqueous solution to reduce and remove the dissolved oxygen. (3) Adjustment of hydrogen ion concentration (pH): Iron corrosion is reduced by making the aqueous solution weakly alkaline, so in boiler water, sodium hydroxide or sodium phosphate is added to adjust the pH to about 10. (4) Addition of corrosion inhibitors: Some inorganic or organic compounds can drastically reduce the corrosion rate of metals simply by adding a small amount to the aqueous solution. Inorganic compounds such as nitrites, polyphosphates, chromates, and molybdates, and organic compounds such as amines, diamines, amides, ethoxyl compounds, and heterocyclic compounds are used. (5) Cathodic protection: Iron corrosion is stopped by lowering the electric potential of the iron below the equilibrium potential of the reaction in which iron becomes a divalent ion and dissolves. Corrosion is prevented by cathodically polarizing the iron using an external power source or by attaching a less noble metal such as zinc to it to lower the potential.

[Katsuhisa Sugimoto]

Control of factors related to mechanical stress

(1) Removal of residual stress: Removal of residual tensile stress caused by hardening, welding, etc. by reheat treatment. (2) Elimination of stress concentration: Tensile stress should not be concentrated in just one place on the material.

[Katsuhisa Sugimoto]

Control of factors related to the structure of the device

Anti-corrosion design: Consideration should be given to making the structure corrosion-resistant at the equipment design stage. The structure should be free of liquid stagnation, uneven flow speed, uneven temperature, stress concentration, contact with dissimilar metals, and gaps.

[Katsuhisa Sugimoto]

[Reference] | Ceramics and Coatings | Corrosion-Resistant Alloys | Corrosion | Plating

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

金属の腐食を防止すること。金属製の装置や構造物の腐食は、金属材料に関係する因子、使用環境に関係する因子、機械的応力に関係する因子、装置の構造に関係する因子などの複雑な組合せによって生ずるので、防食においてはこれらの因子のうちの一つかあるいは複数を制御することが行われる。

［杉本克久］

金属材料に関係する因子の制御

（1）金属組織の均一化　粒界析出物、溶質欠乏帯、異相などを再熱処理によって除く。（2）表面被覆　金属の表面を使用環境中で安定な別種の金属、合金、あるいは非金属物質で覆い、金属と環境とを遮断する。めっき、化成処理、セラミックス・コーティング、有機物被覆、合せ板などの方法がある。（3）耐食合金の使用　使用環境中で耐食性のある金属または合金を選んで使用する。耐食合金には鉄合金、ニッケル合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金などがある。アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムなどの純金属も耐食材料として使用される。

［杉本克久］

使用環境に関係する因子の制御

（1）有害物質の除去　塩素イオンなどの不動態皮膜を破壊する陰イオンを除去する。（2）溶存酸素の除去　中性水溶液中の金属の腐食は溶存酸素を除去するときわめて少なくなる。そのため水溶液中にヒドラジン、亜硫酸ナトリウムなどを加えて溶存酸素を還元して除去する。（3）水素イオン濃度（pH）の調整　鉄の腐食は水溶液を弱アルカリ性にすると低下するので、ボイラー水では水酸化ナトリウムまたはリン酸ナトリウムを添加してpHを10程度に調整している。（4）腐食抑制剤の添加　ある種の無機または有機の化合物は、水溶液中に少量添加するだけで金属の腐食速度を極端に低下させる。亜硝酸塩、ポリリン酸塩、クロム酸塩、モリブデン酸塩などの無機化合物、アミン類、ジアミン類、アミド類、エトキシル化合物、異種環状化合物などの有機化合物が用いられている。（5）陰極防食法　鉄の腐食は、鉄の電位を鉄が二価のイオンとなって溶解する反応の平衡電位以下にすれば停止する。外部電源を用いるかあるいは亜鉛などの卑な金属を張り付けて鉄を陰極分極して電位を低下させ、防食することが行われている。

［杉本克久］