アルミ 酸化
アルミニウムは酸化アルミニウムの薄い膜が破壊されると錆になりますが、合金の種類や添加元素によって耐食性が異なります。このページでは、アルミニウムの錆の色や成分、腐食の種類や防止方法について詳しく解説しています。
アルミニウムは酸素に対して高い活性を持つ金属であるが、表面に形成される緻密な酸化膜が空気中の酸素等による腐食の進行を防止するため、腐食に強い軽量金属材料として広く利用されている。 一方、アルミニウム表面酸化は、表面科学で最初に解決すべき基本問題として長年詳しく研究されてきた。 しかし、酸素分子が表面に吸着する際、原子レベルではどのような過程をたどるのか、未だに解決されていなかった。 そして、この問題の解決は表面科学分野の重要な宿題であった。 謎の発端となったのが1992年に報告された走査型トンネル顕微鏡(STM)4)による研究である。 酸素は2原子分子であるのに、吸着の結果、酸素原子が一個だけ表面に残されると結論された。
アルミは酸素と結び付きやすく、自然に酸化皮膜を形成して腐食を防ぎます。酸化皮膜は緻密な構造を持ち、電導性が低く、酸素からの溶解を防ぎますが、環境や合金元素によって破れやすくなります。
アルミニウムは本来活性な金属ですが、環境中の酸素と直ちに反応して表面に保護性のある酸化皮膜が形成されるため、乾燥した室温の空気中では安定です。 また、この酸化皮膜の状態が、アルミニウムが各種環境に暴露された際の化学的性質を大きく変化さます。 乾いた室温の大気中で形成する酸化皮膜は約1nm程度のバリヤー層と呼ばれる緻密な層でできており、機械的な損傷を受けてもすぐに再生されます。 大気中に水分があると酸化皮膜は水和反応を受け図6.1.1に示すような二重構造となります。 バリヤー層上の水和酸化物は比較的厚く成長しますが欠陥が多く保護性は劣ります。 (1)水溶液中の酸化皮膜 乾いた空気中では保護性を有する酸化皮膜ですが、水と接触すると破壊されアルミニウムは腐食を受けるようになります。
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