はじめに
チタンはその軽量性と優れた耐食性から、航空宇宙産業や化学工業、医療分野で重宝される金属です。しかし、腐食に完全に無縁というわけではありません。特定の環境下では酸や塩分による腐食リスクが生じるため、適切な対策が必要です。本記事では、チタンの腐食特性と防錆対策について解説します。
1. チタンの腐食の特性
1-1. 自然酸化膜の保護効果
チタンは酸化膜（TiO₂）を自然に形成し、この膜が耐食性を高めています。しかし、以下の状況で腐食リスクが発生することがあります：
- 強酸性環境（例：硫酸、塩酸など）
- 高温高圧の塩水環境
- フッ化物イオン（例：フッ酸）の存在
1-2. 腐食の主な種類
- 一般腐食: 酸やアルカリ溶液で全体的に進行。
- 隙間腐食: チタン表面に液体が閉じ込められた場合に発生。
- ガルバニック腐食: 異種金属と接触すると電気化学反応で腐食が進行。
2. チタンの錆除去方法
2-1. 化学処理
- フッ化水素酸と硝酸の混合液を用いる化学研磨が一般的。酸化膜や腐食生成物を除去し、表面を平滑化します。ただし、薬品の取り扱いには注意が必要です。
2-2. サンドブラスト
軽度の錆であれば、サンドブラストで表面を物理的に処理可能。処理後は酸化膜を再形成する不動態化処理を行います。
2-3. 電解研磨
チタン専用の電解液を用いて腐食部分を除去。再酸化を促し、耐食性を向上させます。
3. 腐食防止のポイント
3-1. 純チタンと合金の選定
腐食環境に応じて適切な材質を選ぶことが重要です。
- 純チタン（Grade 2）: 軽度の腐食環境に最適。
- チタン合金（Ti-6Al-4Vなど）: 高強度と耐腐食性が必要な場合に適用。
3-2. 表面コーティング
- セラミックコーティング: 耐摩耗性と耐食性を強化。
- 酸化被膜強化処理: 酸化膜を化学的に再生・強化。
3-3. 異種金属との絶縁
異種金属との接触部には絶縁材を挿入し、ガルバニック腐食を防ぎます。
3-4. 適切な環境管理
フッ酸や高塩分濃度の環境を避けることで、腐食リスクを低減可能。定期的な清掃も重要です。
4. 現場での実践例
- 化学プラントの配管: 強酸にさらされる部分にチタン合金を採用し、定期的な化学処理で腐食を防止。
- 海水環境の構造物: 純チタンを用い、塩分除去のために高圧洗浄を定期実施。
- 医療機器: 酸化膜の強化処理により、腐食を抑えつつ安全性を確保。
5. 次回予告
次回は「アルミニウムの腐食と防錆技術 – 軽量素材の弱点を克服」をテーマにお届けします。
まとめ：チタンの特性を最大限に活かすために
チタンは非常に優れた耐食性を持つ金属ですが、環境に応じた適切な対策が求められます。材料選定、表面処理、環境管理の3つの視点を徹底することで、腐食リスクを最小限に抑えましょう。
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