現代の製造業では、構造用鋼から精密鋳造品に至るまで、あらゆる金属部品が次のような基本的な課題に直面している。 腐食.無防備な鋼材は過酷な環境下で急速に錆び、構造物の腐敗や高額な交換費用につながる。
これを解決するためだ、 亜鉛メッキ は、堅牢で費用対効果の高い表面処理として普遍的に採用されています。耐久性のある保護バリアを形成し、耐久性を飛躍的に高めます。 屋外耐久性 鋼鉄の寿命を数十年延ばすことができる。この方法によって、鋼鉄の寿命が大幅に短縮される。 ライフサイクルコスト 本書は、建設、輸送、エネルギーの各分野における重要なインフラストラクチャーの概要について体系的にまとめたものである。本ガイドは、技術者に以下の体系的な概要を提供する。 亜鉛メッキの 最適な材料決定をサポートするための原理、プロセス、アプリケーション。
亜鉛メッキとは何か？
亜鉛メッキは、腐食を防ぐために鋼鉄や鉄に保護用の亜鉛メッキを施す工程です。
この亜鉛層は湿気と酸素を遮断し、犠牲的保護も提供する。つまり、亜鉛が先に腐食して下地の金属をシールドする。
溶融亜鉛めっきと電気亜鉛めっきの原理を示す断面図。
エンジニアリングの実践において、 亜鉛メッキ は、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、熱拡散、ジンクリッチコーティングなど、いくつかの亜鉛コーティング技術を含む広範な用語である。
亜鉛メッキはどのように錆を防ぐのか？
の有効性 亜鉛メッキ は、長期的な保護を提供するために連動する4つの主要メカニズムに基づいている。
一つ目は バリア保護.亜鉛層は緻密で不浸透性の物理的バリアを形成し、鋼鉄の表面を水分や酸素などの腐食性要素から隔離します。この層が無傷である限り、スチールは錆びることはありません。
第二に、 亜鉛メッキ を使用している。 犠牲陽極 メカニズム。亜鉛は鉄よりも電気化学的に活性であるため、コーティングに傷がついたり損傷したりすると、露出した亜鉛は優先的に腐食する（自身を犠牲にする）。 カソード保護 を露出したスチールに塗布する。つまり、表面損傷後も保護効果が持続する。
大気にさらされた亜鉛は、時間の経過とともに反応し、丈夫で安定した炭酸亜鉛の層を形成する。 パティーナ.このPatina層は、Patinaが提供する長期的な保護に不可欠である。 亜鉛メッキ亜鉛自体の消費速度が遅くなるからだ。
最後に 溶融亜鉛メッキこのプロセスによって、強い力が生み出される。 鉄亜鉛合金層 この合金層は、亜鉛と鋼鉄基材との間に金属結合を形成する。これらの合金層は、優れた 粘着 耐摩耗性に優れ、コーティングの剥がれや剥離を防ぐ。
亜鉛めっきの歴史
鉄を亜鉛で保護するという概念は何世紀も前から知られていたが、工業的に応用されるようになったのは最近のことである。
鉄の保護に溶融亜鉛を使用した最古の正式な記録は、次の時代にさかのぼる。 1742フランスの化学者P.J.マルアンが発見した。この発見が、後の 溶融亜鉛メッキ プロセスだ。
産業上のブレークスルーが起きたのは 1836フランス人技師が スタニスラウス・ソレル は、鉄の表面を整えるための塩化アンモニウム・フラックスの使用を含む、近代的な製法に関する最初の特許を取得した。
この製法は産業革命の時期に急速に普及し、耐久性のある金属製インフラの需要がヨーロッパと北米で急増した。 亜鉛メッキ は、鉄や初期の鋼鉄構造物を保護するための、実用的で費用対効果の高いソリューションとなった。
による。 20世紀, 溶融亜鉛メッキ は、世界の主要なエンジニアリング規格（ASTMやISOなど）において、構造用鋼や屋外部品の防錆処理として標準化され、義務付けられていた。
亜鉛めっきプロセス
について 溶融亜鉛メッキ (HDG) プロセスは、完璧な冶金的結合と均一な亜鉛皮膜を保証するために設計された精密な多段階作業である。
1.表面処理
清潔さは品質の基礎 亜鉛メッキ.このプロセスは、3つの洗浄ステップから始まる。まず 脱脂 はアルカリ性溶液を使用して、油や汚れのような有機汚染物質を除去する。第二に 酸洗 は、酸浴（通常は塩酸）に鋼材を浸し、錆やミルスケールを除去して表面を化学的に洗浄する。最後に、鋼材を フラックス溶液 (塩化亜鉛アンモニウム）は、部品が亜鉛浴に入る前に、残留酸化物の表面を洗浄し、再酸化を防ぐ。
2.溶融亜鉛浴
調製された成分は、ゆっくりと液中に浸漬される。 溶融亜鉛浴.亜鉛の温度は厳密に管理され、約80℃に保たれる。 $450^{\circ}\text{C}$.この温度で、鋼鉄の鉄は溶融亜鉛と化学反応し、何層もの強固な層を形成する。 鉄亜鉛合金.これらの合金層は、接着強度と耐久性のために重要である。 亜鉛メッキ コート
3.冷却と不動態化
必要な膜厚に達したら、余分な亜鉛を排出させながら、ゆっくりと部品を取り出す。その後、自然空冷または水冷で冷却します。時には 不動態化 湿潤保管汚れ」（白錆）の発生を防ぐため、特に湿度の高い状態で保管する場合は、冷却後すぐに処理を行う。
4.検査
最後のステップは 検査.の厚さである。 亜鉛メッキ コーティングは、ASTM A123やISO 1461のような国際規格に準拠していることを確認するために、非破壊方法（磁気ゲージのような）を使用して測定されます。
エンジニアは、コーティングの厚さによる精密部品の寸法変化を考慮しなければならない。 特大 以前 亜鉛メッキ.さらに、すべての密閉された構造物は、適切な設計がなされていなければならない。 通気孔 そして 水抜き穴 亜鉛の完全な被覆を確保し、ディッピング中の安全上の危険を防止するため。
さまざまな亜鉛めっき方法
一方 溶融亜鉛メッキ (HDG) はヘビーデューティー・プロテクションの業界リーダーである。 亜鉛メッキ の方法は、部品のサイズ、寸法公差、必要な寿命に関連する特定のニーズに応えるものである。
1.溶融亜鉛めっき（HDG）
HDGは最も厚いコーティング（通常$50㎠～$150㎠）と最も長い寿命（25～50年）を提供します。$は優れた冶金学的結合を形成し、優れた耐摩耗性と、パイプや密閉形状の完全な内部被覆を提供します。インフラストラクチャーや構造物用途の標準です。
2.電気亜鉛メッキ
この方法は、電気めっきプロセスを使用して、純亜鉛の薄い層（通常$5㎤～$25㎤）を析出させます。滑らかで美観に優れ、寸法への影響も最小限に抑えられるため、腐食のリスクが低い精密ファスナーや屋内部品に最適です。ただし、保護寿命はHDGより大幅に短い。
3.冷間亜鉛メッキ／ジンクリッチペイント
と呼ばれることが多い。 亜鉛リッチ塗料これは高濃度の亜鉛パウダーを含むコーティングである。それは真実ではない 亜鉛メッキ が、導電性による犠牲的保護を提供する。主な用途は以下の通り。 修理 現場で損傷したHDGコーティング（ASTM A780に準拠）、および小規模なタッチアップ用。
4.熱拡散亜鉛メッキ（シャーダイジング）
この方法では、密閉されたドラムの中で亜鉛粉末で部品を加熱し、全合金で均一性の高い亜鉛皮膜を形成します。皮膜の厚みが均一で、相手ネジ山への影響を最小限に抑えることができるため、寸法安定性が最も重要な小型で複雑な部品やネジ部品に最適です。
| 方法 | 厚さ（μm） | 腐食寿命 | 理想的な使い方 | コスト |
| 溶融亜鉛メッキ (HDG) | 50 – 150 | 最長（25～50年） | 構造用鋼、大型鋳物 | ミディアム |
| 電気亜鉛メッキ | 5 – 25 | ショート（インドア／マイルド） | 精密部品、小型ファスナー | 低い |
| 熱拡散 | 30 – 100 | 素晴らしい | ネジ部品、小ロット部品 | 高い |
亜鉛めっきと粉体塗装の比較
亜鉛コーティング-一般にエンジニアリングではこう呼ばれる。 亜鉛メッキ-と粉体塗装は、広く使用されている2つの腐食防止システムだが、基本的に異なるメカニズムで作動するため、工学的目的も異なる。
亜鉛メッキ は 大分類 溶融亜鉛メッキ（HDG）、電気亜鉛メッキ、熱拡散亜鉛メッキ、ジンクリッチコーティングなどです。溶融亜鉛メッキ（HDG）、電気亜鉛メッキ、熱拡散亜鉛メッキ、ジンクリッチコーティングなどです：
- バリア保護亜鉛層は鋼鉄を水分や酸素から物理的に隔離する。
- 犠牲的保護亜鉛が優先的に腐食し、塗膜が傷ついたり損傷したりした場合に、露出した鋼鉄を保護する。
この犠牲的挙動により、亜鉛めっき鋼板はわずかな塗膜損傷後でも腐食に抵抗し続ける。すべての亜鉛めっき方法の中で 溶融亜鉛メッキ (HDG) は、標準的な大気環境では通常25～50年という、最も長い屋外耐久性を実現します。
パウダーコーティング対照的に バリアタイプ 保護システムです。優れた外観、均一なカラー・オプション、滑らかな建築仕上げを提供する。しかし、塗膜が欠けたり、ひび割れたりすると、下地の鋼材がすぐに露出してしまう。 ない 犠牲的保護を提供する。
ライフサイクルの観点から見ると、亜鉛メッキ（溶融亜鉛メッキ）は長期的な耐食性に優れているのに対し、粉体塗装は美観、仕上げの品質、色のコントロールに優れています。
長期的な耐久性と高いビジュアル・アピールの両方を必要とするプロジェクトには デュプレックスシステム-亜鉛メッキ＋粉体塗装は、相乗的な性能を発揮し、建築、輸送、インフラ用途に広く使用されている。
亜鉛めっきの利点
が広く採用されている。 亜鉛メッキ は、経済的にも性能的にも魅力的で、長期的な金属保護に最適な選択肢である：
- 優れた長期腐食性能： バリアと犠牲的保護の二重の作用により 溶融亜鉛メッキ は、数十年にわたりメンテナンスフリーの保護を提供し、鉄骨構造の寿命を大幅に延ばします。
- 維持費が安い： の長い耐用年数 亜鉛メッキ コーティングを施すことで、塗装とメンテナンスを繰り返す必要がなくなり、その結果、コストを大幅に削減できる。 ライフサイクルコスト（LCC） 従来のコーティングに比べ
- フルカバレッジ 液浸プロセスとして、 溶融亜鉛メッキ これにより、内部空間、隙間、エッジのすべてに均一なコーティングが施され、スプレーコーティングでよく見られる弱点がなくなります。
- 耐摩耗性： 下層の鉄亜鉛合金層は、母材である鋼よりも硬いことが多い。この冶金的な硬さが 亜鉛メッキ 機械的損傷、衝撃、摩耗に対する優れた耐性を持つ。
- 持続可能だ： 亜鉛メッキ スチールも亜鉛もリサイクル可能な素材であり、頻繁なメンテナンス（およびそれに伴う塗料からのVOC排出）が不要なため、環境に配慮している。
亜鉛めっきの限界
亜鉛メッキは優れた長期防食を提供するが、このプロセスには設計および製造時に考慮しなければならないいくつかの工学的限界がある。これらの限界は、コーティングの厚み制御、熱影響、精密部品との適合性、および環境制約に関するものです。これらの欠点を理解することで、エンジニアは与えられた部品に亜鉛めっきが適切かどうか、または代替のコーティングシステムがより適しているかどうかを判断することができます。
主な欠点は以下の通り：
- 次元の影響： コーティングの厚さ（特に50～150µmのHDG）は公差に影響することがあり、ネジ山のオーバーサイズ、機械加工によるはめあい、精密なはめあい面が必要となる。
- 熱歪みのリスク： 溶融亜鉛メッキは約450℃の浸漬を伴うため、薄肉、大型、非対称の部品では歪みが生じる可能性がある。
- 表面の美学： 亜鉛メッキコーティングは、スパングル、フローマーク、不均一な外観を示すことが多い。
- 複雑な形状への適合性は限定的： 密閉された構造物では、通気孔や排水孔が必要である。そうでないと、亜鉛が自由に流れず、プロセスが安全でなくなったり、不完全になったりする。
- 修理の複雑さ： 一度使用中に損傷すると、補修（通常はジンクリッチペイント）ではHDGの金属合金層を完全に再現することはできない。
- 溶接性の考慮： 亜鉛メッキ鋼は、溶接前に表面処理を行う必要があり、適切な換気を必要とするヒュームを発生させる。
- 環境条件： 特定の腐食環境（強酸、塩水への連続浸漬）では、亜鉛の腐食が予想より早く進み、寿命が短くなることがあります。
- コスト対代替案： 短期間の保護や美観のためのコーティングが必要な部品の場合、亜鉛めっきは標準的な工業用塗料や粉体塗料よりも高価になることがあります。
アプリケーション
亜鉛メッキ は、長期間風雨にさらされることが予想される幅広い産業で不可欠であり、重要な資産に耐久性のある保護を提供します：
- 建築・構造用： 商業施設や産業施設、橋梁、駐車場などの構造用鋼材を保護する中核的なソリューションである。
- 交通とインフラ 過酷な天候に耐えることから、高速道路のガードレール、交通障壁、街灯柱などの標準的な材料として使用されている。 溶融亜鉛メッキ 交通安全のために。
- 電力・通信タワー 亜鉛メッキ は、送電線鉄塔、通信基地局構造物、変電所にとって重要であり、遠隔地での構造的完全性を保証する。
- 海洋環境機器： ドック、プラットフォーム、二次構造物に広く使用されているが、海洋飛沫が直接かかる場所では、より高い亜鉛消費率を考慮する必要がある。
- 産業機械と貯蔵タンク： 亜鉛メッキ サポート、フレーム、コンポーネントは、腐食性の化学薬品や高湿度の環境でも動作の継続性を保証します。
- 小型ファスナー： それは普遍的なものである。 小型ファスナーボルト、ナット、ワッシャーなど、主要な構造要素に劣らない耐腐食性を持つ接続部を保証する。
特殊な用途向け、 鋳物と機械加工部品 ポンプ、バルブ、複雑なメカニカル・アセンブリの部品など、屋外での使用を意図した部品は、日常的に以下の方法で保護されている。 溶融亜鉛メッキ または 熱拡散亜鉛メッキ 数十年にわたる信頼性の高いサービスを保証します。
亜鉛メッキのグレードと "7グレード亜鉛メッキ"
亜鉛メッキ 規格では、主に亜鉛皮膜の厚さや重さに基づいて性能が定義されている。
グレードは通常、以下のように指定される。 コーティングの厚さ（μm）。 または 単位面積当たりのコーティング重量 ($ text{g}/text{m}^2$).規格の例としては、次のようなものがある。 ISO 1461 そして ASTM A123.薄鋼板のような連続製品の場合、等級はZを使用する、 Z275 は、コーティングの質量が$^2$であることを示す。
という言葉がある。7グレード亜鉛メッキ” は、世界的に認知され、標準化された業界等級ではない。.これは地域やプロジェクト特有の用語である可能性が高く、正式なエンジニアリング仕様書では曖昧であるため避けるべきである。
品質とコンプライアンスを保証するために、エンジニアは常に正確な仕様を指定する必要があります。 亜鉛めっき法 (例：HDGまたは電気亜鉛メッキ）。 統治基準 (ASTM A123など）、および 最低必要コーティング厚さ または特定の部品の厚さに対する重量。選択された等級は、部品の腐食環境の厳しさに見合ったものでなければならない。
結論
亜鉛めっきは、過酷な環境下で鋼鉄を保護する最も信頼性が高く、コスト効率の高い方法の一つです。バリア保護、犠牲作用、冶金的結合の組み合わせにより、最小限のメンテナンスで長期的な耐食性を実現します。
技術者にとって、正しい亜鉛めっき方法の選択は、部品の暴露条件、構造的要件、および希望する耐用年数によって決まる。 溶融亜鉛メッキ (HDG) は、インフラや重工業用途のベンチマークであり続けている。
耐久性のある屋外性能が必要なプロジェクトでは、設計段階の早い段階で、適切な亜鉛メッキの方法とコーティングの厚さを指定することを検討してください。
また、次のこともできる。 エンジニアリングチームへのお問い合わせ 材料選定やコーティングの仕様に関するサポート
よくあるご質問
亜鉛メッキの耐用年数は？
亜鉛めっき皮膜の寿命は、亜鉛の厚さと環境によって異なります。
典型的な溶融亜鉛メッキの寿命 25～50年 農村部ではさらに長い。
電気亜鉛メッキのコーティングは薄く、通常、穏やかな室内環境では数年しかもたない。
海洋または工業用雰囲気では、亜鉛の消費が速くなるため、耐用年数が短くなる。
金属に亜鉛メッキが施されているかどうかを見分けるには？
溶融亜鉛メッキ鋼板はよく見られる：
- A まだら または結晶表面パターン
- マットグレーまたはブライトメタリック仕上げ
- Fe-Zn合金層による、より硬く、わずかにざらざらした質感。
工学的な識別方法としては、磁性膜厚計、スパークテスト、亜鉛と反応する希酸の塗布などがある。
亜鉛メッキの剥がし方は？
一般的な除去方法には以下のようなものがある：
- 化学的剥離 塩酸などの酸を使用
- 機械的除去 研削、研磨ブラスト、サンディングによるもの
- 熱除去ただし、有害な亜鉛ガスが発生するため、一般的には避けられる。
下地の鋼鉄を傷つけないよう注意が必要である。
錆の上に亜鉛メッキを施すことはできますか？
錆びた表面に直接亜鉛メッキを施すことはできない。
腐食生成物が残っていると、亜鉛が鋼鉄と適切な冶金的結合を形成することができなくなります。
について 溶融亜鉛メッキ溶融亜鉛浴に入る前に、脱脂、酸洗、フラックス処理によって鋼材を完全に清浄にしておかなければならない。
について ジンクリッチペイント（コールドガルバナイジング）そのため、錆を機械的に除去し（研磨、ブラスト、サンディング）、白に近いきれいな金属表面にする必要があります。適切な表面処理をして初めて、ジンク・リッチ・コーティングは効果的な犠牲的保護を提供することができる。
