ステンレス鋼は、接触しても、アルミニウムや銅と化学反応を起こしません。リスクはガルバニック腐食で、これが本当の問題になるのは、2つの金属が直接電気的に接触し、かつ、水や塩水噴霧のような電解質が存在する場合だけです。アルミニウムは、よりリスクの高い組み合わせで、銅は、日常的なほとんどの用途で、はるかに低いリスクです。
仕組みの概要
ガルバニック腐食は、電解質(水、湿気、塩水噴霧)の存在下で、2種類の異なる金属が接触したときに起こります。一方の金属(アノード、ペアの中で、より「貴でない」もの)が、電子を放出して腐食し、もう一方(カソード、より貴)は保護され、ほとんど影響を受けません。電解質が存在しない、異種金属の乾燥した接触は、どの金属が関わっていても、一般に、意味のある腐食を引き起こしません。
ステンレス鋼+アルミニウム
アルミニウムは、ステンレス鋼よりも、かなり貴でないため、ガルバニックな組み合わせでは、腐食するのはアルミニウムであり、ステンレス鋼は、ほとんど保護されます。
| 環境 | リスクレベル |
|---|---|
| 屋内/乾燥 | 低い — 腐食のきっかけとなる湿気が、ほとんどない |
| 屋外/湿潤 | 中程度 — 絶縁(誘電体による分離)を推奨 |
| 海洋/融雪塩 | 高い — 絶縁なしでは、アルミニウムが急速に劣化する |
面積が重要です。大きなアルミパネルに小さなステンレス鋼のファスナーを使うのは、一般的で、通常は問題なく成立する配置です。大きなステンレス鋼の面積が、小さなアルミ部品に接触する場合は、リスクが急激に高まります。その不均衡が、腐食の影響を、より小さなアノード面積に集中させるためです。
実際にどう管理されているか。ステンレス鋼とアルミニウムは、日常的に一緒に使われます(太陽光パネルの取付金具や、船舶用のゲートのヒンジが、記録された2つの例です)が、リスクを無視してではなく、意図的な設計によって行われています。金属の間の絶縁(ナイロン、EPDM、ゴムのワッシャー/ブッシュ/ガスケット)、接触点を覆う保護コーティングやシーリング材、そして、接合部に水が溜まる設計を避けることです。
ステンレス鋼+銅
同じガルバニックの仕組みが当てはまりますが、リスクははるかに低くなります。ステンレス鋼と銅は、ガルバニック系列で比較的近くに位置するため、両者の間の電位差は小さく、銅がアノードとなり、技術的には優先的に腐食しますが、通常の条件での影響はわずかです。
配管が、最も明確な現実世界の証拠です。飲料水用のプッシュフィット式システムで、銅や真ちゅうと直接接触している304ステンレス鋼の継手は、30年以上使われており、関わる合金のアノード指数の差が、およそ0.15〜0.25 V以内の場合、ガルバニックの影響は、取るに足らないものとされています。とはいえ、塩水、酸性の水、あるいは高温では、リスクは高まります。低リスクという結論は、主に、通常の淡水と、乾燥/屋内での接触に当てはまり、海洋環境や強い化学薬品の環境には当てはまりません。
アルミニウムと銅:リスクの並列比較
| 組み合わせ | 一般的なリスク | 最も重要になる場所 |
|---|---|---|
| ステンレス鋼+アルミニウム | 中程度から高い。環境による | 屋外用金物、船舶用継手、太陽光パネルの取付 |
| ステンレス鋼+銅 | ほとんどの条件で低い | 配管、飲料水用継手 |
どちらの組み合わせでも、問題を防ぐ方法
- 金属を絶縁する:ナイロン、プラスチック、またはゴムのワッシャー/ブッシュ/ガスケットで、金属同士が直接触れないようにします。
- 接合部をコーティングまたはシールする:焼き付き防止剤、プライマー、またはシーリング材で、湿気を遮断します。
- 面積比を管理する:可能であれば、アノード側(より反応しやすい)金属の露出面積を、カソード側金属の面積に対して、大きく保ちます。
- 乾燥状態を保つ:接触点に水が溜まらないように、接合部を設計します。湿気は、そもそもガルバニック腐食を可能にする電解質です。
結論
ステンレス鋼は、アルミニウムとも銅とも使えます。問いは、絶対的な意味で「互換性があるか」ではなく、「この接合部が、どのような環境にさらされ、それに対処するように設計されているか」です。乾燥した屋内での使用は、どちらの組み合わせでも、特別な予防策がほとんど不要です。屋外、海洋、融雪塩の環境では、特にアルミニウムの場合、意図的な絶縁が必要です。
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