異種金属によるチタンの腐食

Question

チタンが溶融亜鉛とアルミニウムとの共晶反応によりチタンが解けるかどうか教えて下さい。
鉄鋼製品の溶融亜鉛めっきのめっき工程で、溶融亜鉛のめっき浴から鉄鋼製品を引き上げる直前に溶融亜鉛の酸化皮膜を除去するのですが、除去する際にチタンの道具（野球場でグランド整備に用いる道具のようなもの）で、最表面の酸化亜鉛を一皮除去しています。溶融亜鉛とチタンの接触部分が4日でクレーター状および溝状に溶けてしまいました。以前は3ヶ月程度大丈夫だったのですが・・・。
チタンの材質による影響なのか当社のアルミの濃度によるものなのか分かりません。また、チタンの道具の寿命を延ばす方法はありますか？（例えば、熱処理を行えば寿命が延びる等）
チタンの材質はJIS H  4600　2種　TP340C（肉厚：1.5mm）を使用しています。加工方法はL型のPLを2枚組み合わせて溶接し、角P状のしたものです。

溶融亜鉛めっき浴中の成分（％）は以下のとおりです。ただし、2時間毎にアルミのインゴット（99.7％：1kg）を投入している為、めっき浴表面のAｌ濃度は若干高くなっています。

溶融亜鉛めっき浴中の成分（％）
Zn	Pb	Cd	Fe	Cu	Sn	Al
98.7	1.09	0.08	0.021	0.017	0.032	0.0032
 めっき浴温度は約440～450℃です。

Accepted Answer

溶融金属による?溶損?という現象です。
亜鉛ダイカスト、アルミダイカスト金型で問題になり、当サイトでも『金型』内で検索すると数件あります。

異説、酸化という説も
　　No.6430 チタン製ハンダ槽の腐食
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=31907&event=QE0004

金型で有効とされる処理
　　オリエンタルエンヂニアリング?　TiN/TiAlN/TiAlSiCNO 多層コーティング
　　http://www.oriental-eg.co.jp/gijyutu_pdf/praz4.pdf
　　図4 各種試験片のAl 合金溶湯中への浸漬時間と溶損量との関係
　　TiAlN/TiN　　　　　ほぼ溶損ゼロ
　　TiAlSiCNO/TiAlN/TiN

Alに関するデータだが、Znも同じかと。
母材はステンレスででも試されたらどうでしょう。

腐蝕が従来より速くなった件は、チタンの側が変わったのではと推測します。
TP340Cとは純チタン。合金が良いのかどうか、上記回答にもコメント有るがよく判りません。

http://www.kobelco.co.jp/titan/files/details.pdf
　　貴金属被覆処理
　　チタン表面にPdOとTiO2の混合皮膜を被覆することで耐全面腐
　　食性および耐すきま腐食性が向上します（図２３）。
これも？

チタンに窒化チタン．．．の処理を施すのはどうなのかと思っただけで．．．
セラミックスを使うのも有力です。

http://www.khk.or.jp/activities/technical_standards/sc_ffs/dl/FFS_Annex_4.pdf

215 液体金属腐食

溶融金属による材料の損傷は、?単純な溶解、?質量移行、?不純物の反応、?液体金属脆化、
?液体金属による合金化、?液体金属元素の粒界への侵入に分類される。ここで、単純な溶解及
び質量移行が減肉に該当する。
溶融金属中への合金金属成分の溶解度が大きい場合に溶解が進むのは当然であるが、溶解度が
ppm オーダーである場合でも溶解が進行する場合がある。溶融金属中に溶解した金属が飽和すれ
ば溶解は停止する。しかし、同一系内に温度勾配があると高温部と低温部で溶解度に差があるた
めに、一般に高温部で溶解が進み、低温部では析出が生じて溶解は継続し、温度差質量移行現象
により腐食が生じる。このような質量移行現象は温度が一定の場合でも異種金属が使用されてい
ると共通成分元素の活量差に起因して質量移行（等温質量移行現象）が生じる。

＞半導体のＷＥＴプロセス・・・・
＞・・・高圧過熱水や水蒸気の機械的作用・・・と化学的作用による腐食・・・

溶融亜鉛めっき工程はウエットでなく乾燥しまくり、電気的化学的作用でもない、酸化／還元雰囲気とも無関係な物理現象。
水は構造体ポケットに残ってると爆発する危険。

Answer

再出です。

大きな意味では、エロージョン・コロージョン作用での減肉現象ではないでしょうか？
エロージョン・コロージョンとは、配管を通る高圧過熱水や水蒸気の機械的作用による侵食
(erosion)と化学的作用による腐食(corrosion)との相互作用によって生じる減肉現象のこと
を言う。この現象が生じる代表例は、給湯用の鋼管のエルボやチーズなどの曲がり部で
生ずる減肉現象である。ですが、
機械的作用による侵食(erosion) ⇒ チタンの道具で、最表面の酸化亜鉛を一皮除去する
機械的作用侵食　　　　と
化学的作用による腐食(corrosion)等 ⇒ 前出のような内容での化学的作用腐食等
の相互作用になるかと思います。

URLの解説には、
エロージョン・コロージョンは鋼管だけでなく銅合金管やチタンでも生ずる
とも記述があります。

Answer

異種金属接触による電蝕ではありませんか？腐食電位を参照してください。

http://www.sofutemu.co.jp/page3.html
http://www.valtech.to/photo/36112/HP/fusyoku.htm

Answer

専門家ではありませんが、半導体のＷＥＴプロセスで経験したことを記述します。

ａ）溶融亜鉛のめっき浴から鉄鋼製品を引き上げる直前に溶融亜鉛の酸化皮膜を除去する際は、
　　チタンが鉄鋼製品に接触しているので、チタンが酸化還元反応をしていませんか？
ｂ）チタンの電池腐食作用が鉄鋼製品との間で発生していませんか？
ｃ）溶融亜鉛酸化皮膜がコンデンサー的な役割をはたして、ａ）やｂ）に寄与していませんか？
等々の考察とアカデミックナ確認は可能ですか？

表面等を分析しないのでしょうか？(分析に出さないのでしょうか？)

小生は、住化分析センター等へ分析に出し、化学的なサポートもしてもらいました。
(化け学屋ではないものですから、)

異種金属によるチタンの腐食