電気亜鉛めっき技術はどのようにして金属の腐食を防ぐのでしょうか?

金属腐食は、金属材料において常に一般的な問題となっています。金属リサイクルは、腐食による損失の一部を軽減することができますが、それでも毎年約10%の金属材料が廃棄されています。腐食は金属材料の無効化を引き起こし、大きな経済的損失をもたらす可能性があります。2023年、中国における金属腐食による経済損失は5,000億人民元に達しました。世界全体では、腐食による経済損失は想像を絶するものです。腐食による損失は、金属損失の質量のみに基づいて計算されるべきではなく、金属の製錬および回収中に消費されるエネルギーを含める必要があります。同時に、腐食は人々の土地や水資源を汚染するなど、環境汚染を引き起こす可能性もあります。腐食はまた、経済的損失から人身の安全を脅かすまで、機器、建物、その他の施設に損傷を与える可能性があります。多くの事故は、直接的または間接的に腐食によって引き起こされています。そのため、金属腐食防止の研究は非常に重要です。

現在、金属腐食防止に関する研究は、主に金属合金化と金属表面処理の2つに分けられます。金属合金化とは、保護対象金属を特殊金属と溶融し、特殊金属を不動態化することで耐食性を向上させるプロセスです。金属の表面処理には、電気めっき、化学めっき、機械めっき、表面コーティングなど、様々な方法があります。電気めっき技術は、プロセスが簡単で、プロセスパラメータの制御が容易で、コストが低いなどの利点があり、金属腐食防止に広く利用されています。

電気めっき技術において、亜鉛めっきは陽極材料として広く用いられています。これは、亜鉛電極の標準電位が低いため、陰極材料を良好に保護できるためです。しかし、未処理の亜鉛めっき層は、湿気の多い環境では酸化や腐食が発生しやすいため、電気めっき後に表面不動態化処理を施すことで、亜鉛めっき層の耐食性を向上させる必要があります。前世紀以来、人々は防食技術について多くの研究を行い、電気めっき技術は急速に発展してきました。本稿では、電気めっき技術について詳しく説明し、概要を説明します。

1.1 電気亜鉛めっき技術の化学的メカニズム
電気めっきは、電気分解を利用して、ワークピースの表面に均一で緻密かつ強固に結合した金属または合金の堆積層を形成するプロセスです。亜鉛は他の金属と比較して比較的安価でめっきしやすい金属であり、低価の防錆めっき層に属します。そのため、電気亜鉛めっき技術は、特に大気腐食防止のために鋼材の保護に広く利用されているほか、装飾にも使用されています。めっき技術には、タンクめっき（または吊りめっき）、ロールめっき（小型部品に適しています）、自動めっき、連続めっき（線材やストリップに適しています）などがあります。電気亜鉛めっき技術の化学反応式は次のとおりです。
Zn2++2e → Zn

1.2 電気亜鉛めっきのプロセスフロー
電気亜鉛めっきのプロセスフローは一般的に次のようになります。
鉄部品の化学脱脂→流水による温水洗浄→流水による1～2回の酸洗による錆落とし→電解脱脂→温水洗浄→流水洗浄→1：2塩酸活性化→流水洗浄→亜鉛メッキ→水洗→発光→水洗→不動態化→2回の水洗→温水洗浄→乾燥→検査→完成品
電気めっき法は、めっき液の種類によって、シアン化物めっき、亜鉛酸塩めっき、塩化物めっき、硫酸塩めっきの 4 種類に分けられます。

1.3 要約
電気めっきは100年以上の歴史があり、歴史上最も長く、最も一般的に使用されている金属コーティングの湿式堆積プロセスです。電気めっきは、金属の腐食防止において非常に重要な役割を果たしています。我が国は亜鉛資源が豊富なため、価格が安く、また、亜鉛の電極電位は鉄に比べて負です。鋼板に対しては、亜鉛を犠牲にして鋼板を保護することで電気化学的保護を提供できる陽極酸化コーティングです。後処理後、亜鉛めっき層は美しい外観を実現するだけでなく、耐食性を大幅に向上させることができます。そのため、亜鉛は電気めっきで最も広く使用されている金属であり、大まかな統計によると、総めっき量の60%以上を占めており、最大かつ最も広く使用されているめっきの種類となっています。

現在、鉄鋼の防食技術として最も広く利用されているのは、依然として亜鉛めっきです。表面保護を目的とした亜鉛系および亜鉛アルミニウム合金コーティングを施した鉄鋼製品の生産量は、先進国における年間鉄鋼生産量の40%を超えています。

まとめると、電気めっき技術はプロセスが簡単で、パラメータ制御が容易であり、処理後の亜鉛めっき層は明るく平坦です。鋼鉄などの金属材料に広く使用されており、電気めっき市場で支配的な地位を占めています。同時に、中国は豊富な亜鉛資源と低価格の亜鉛を保有しており、電気めっき技術の開発に非常に適しています。近年、環境保護の観点から、電気めっき技術の開発は高効率、低消費、低排出にも重点を置いており、中国の電気めっき工場は一般的に、より環境に優しく効率的な電気めっき技術へのアップグレードを進めています。