チタンの真実・第3弾「チタンは錆びない！でも実は…すでに酸化してる」
物質の腐食は「すべて酸化が原因」と思われがち。
たしかに有機物なら、ほぼ正解です。
でも金属になると、話はチョット違う。
酸化は “腐食の原因” であると同時に “保護膜” にもなるから。
保護膜が強ければ、中の金属も腐食を防ぐことができます。
その代表例であり、最も極端なケースがチタン。
そう、チタンは完全に酸化した状態にある のです。
酸化はドライアイスに似てる
金属の酸化は、イメージするなら「ドライアイスに水をかけたとき」に近い。
最初は激しく昇華して煙が出まくりでます。
でも、しばらくすると水が凍って表面に「氷の層」ができます。
すると、ドライアイスの昇華は一気に遅くなります。
- ドライアイス → 金属
- 水 → 酸素
- 氷の層 → 酸化被膜
もし氷の層が、絶対に溶けなかったらどうでしょう。
中のドライアイスは、ほとんど昇華しなくなります。
これと同じことが、金属で起きてるんです。
不動態という酸化被膜
チタンが錆びないのは、この「氷の層」にあたる酸化被膜が強固だからです。
こういったある程度強い被膜を不動態（不動態被膜）と言います。
※ 酸化被膜と不動態は完全なイコールではありません。
どの金属にしても、まずは酸化被膜を作ろうとします。
でも、隙間だらけで脆い被膜しか作れない金属、どんどん腐食が進みます。
実は鉄の赤サビは、酸化被膜の出来損ないなんです。
一方で「ある程度強固で安定し、中をガードできるエリートな被膜」が 不動態 と呼ばれるんです。
チタンは空気に触れた瞬間に酸化被膜を形成し、常にこの被膜に覆われた状態にいます。
また、さまざまな溶液や酸に対して非常に強い！
おまけに、チタン本体に傷がついても、被膜は瞬時に回復する。
チタンが腐食しないのは、この被膜がバリアの役割を果たしてるからなんです。
このバリアによってチタンは、外部からの影響を受けず、外部へも影響を与えない わけです。
※厳密には「受けにくく、与えにくい」が正解
金属によって違う被膜の強さ
実は、ほとんどの金属が酸化して被膜を作ります。
しかし、その強さが異なります。
被膜が強いものは不動態となり保護されます。
一方弱いものは腐食を早める原因になります。
| チタン | 最強の不動態 |
| ステンレス | ベースであるクロムの不動態は非常に強固 |
| アルミ | そこそこ強く、酸化被膜は不動態に分類される |
| 鉄系 | 被膜は脆く、バリアにならない、むしろ腐食を早める |
特にクロムで出来たステンレスの不動態は強い。
Stainless (錆びない) って名前がつくぐらいですから。
とはいえ、錆びたステンレスって目にしますよね？
それは、不動態には弱点があるから。
不動態の天敵
不動態の弱点、それは 塩化物イオン。
大気の成分に「塩素」は含まれていません。
でも、大気中に潜んでいるんです。
排気ガス、下水、そして潮風など…。
そして、この塩化物イオンは、ほとんどの不動態（バリア）を簡単に破壊してしまいます。
錆びたステンレスを目にするのは、この塩化物イオンにバリアを突破された結果なのです。
しかーし!!
そんななか、チタンの不動態だけは負けないんです。
チタンは強固で安定した酸化被膜に封じられた金属なんです。
チタンが過酷な化学プラントや人体に使われるのは、不動態により外部の影響を受けず、外部に影響を与えないから。
