腐食と電着
腐食と電着は、金属が電極反応を通じて溶解または析出する応用電気化学プロセスであり、材料の劣化や金属コーティング技術を支配しています。
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Definition
金属の電気化学的溶解（腐食）と電気化学的析出（電気めっき）、およびそれらを制御する表面皮膜と方法に関する応用電気化学の分野。
Scope
この分野は、金属と環境の相互作用における電気化学を扱います。すなわち、アノード溶解とカソード還元が結合した金属の自然腐食、電気めっきによる金属の意図的な析出、不動態皮膜と保護コーティングの形成、および腐食保護戦略です。熱力学的安定性、電極反応速度論、表面化学を工学的な実践に結びつけます。
Sub-topics
Core questions
- アノード反応とカソード反応の結合は、どのようにして金属の自然腐食を促進するのでしょうか？
- 電解質に電流を流すことによって、どのようにして金属を制御された方法で析出させるのでしょうか？
- 不動態皮膜とコーティングは、どのようにして腐食を遅らせたり防いだりするのでしょうか？
- 金属が腐食するか、保護された状態を保つかを決定する熱力学的および速度論的要因は何でしょうか？
Key theories
- 腐食の混合電位理論
- 自由に腐食する金属は、アノード金属溶解とカソード還元（酸素またはプロトン）の速度が等しくなる腐食電位をとります。この腐食電流が金属損失の速度を決定します。
- 析出のファラデー制御
- 電着では、析出する金属の量はファラデーの法則によって支配されますが、核生成、成長、および添加剤がコーティングの形態、密着性、品質を制御します。
Clinical relevance
腐食はインフラ、輸送、産業において莫大な経済的および安全上の損失を引き起こす一方で、電着は保護的および装飾的なコーティング、電子機器の相互接続、金属の電解採取を可能にします。これらのプロセスを制御することは、材料工学と資源利用の中心的な課題です。
History
ファラデーの電気分解の法則（1830年代）は析出と溶解を定量化しました。エバンスは20世紀初頭に腐食を電気化学的プロセスとして確立し、プルベの電位-pH図（1940年代～1960年代）は金属の熱力学的安定性領域をマッピングしました。
Key figures
- Marcel Pourbaix
- Ulick R. Evans
- Michael Faraday
Related topics
Seminal works
- jones1996
- paunovic2006
- bard2001
Frequently asked questions
- 腐食は単なる錆びのことですか？
- 錆びは鉄と鋼の特定の腐食であり、腐食はより広範には、環境との酸化還元反応が結合したあらゆる金属の電気化学的劣化を指します。
- 電着はどのように腐食の逆なのですか？
- 腐食は金属がイオンに自然にアノード溶解することであり、一方、電着は印加電流を用いて金属イオンを表面に還元析出させるものです。どちらも同じ電極反応とファラデーの法則によって支配されます。