ウルトラファインバブルによるサビ発生の軽減で金属の寿命を延長！環境にも優しく化学薬品を使わない！クリーンな水でコストダウン！

私たちにとって金属は欠かせない存在です。

ただし、その宿命として避けられないのが「サビ」の発生になります。

サビが発生すると、金属が本来持っている力を奪い、設備や機器の寿命を大幅に縮めてしまいます。

また金属製品の美観、資産価値、強度を低下させていくので、そのままにしておくわけにはいきません。

そこでおすすめするのが「ウルトラファインバブル」です。

今回は、ウルトラファインバブルによるサビ発生の軽減で金属の寿命を延長についてどこよりもわかりやすくご紹介します。

 

ウルトラファインバブルでサビ発生を軽減できるのか？

結論、ウルトラファインバブルでサビの発生を軽減できます。

その理由は、ウルトラファインバブルには次の3つの効果があるからです。

1,酸化還元電位が低い

2.金属全体に均一に付着

3.腐敗の抑制

3つの効果についてはのちほど解説します。

 

ウルトラファインバブルとは何か？

ウルトラファインバブルとは、「超微細気泡」のことです。

直径は「0.000001mm（100万分の1ｍｍ）」しかありません。

そのため肉眼では見えません。

またあまりにも小さいため、水中で浮上せず、数週間から数ヶ月にわたり液体中に残り続けるという特殊な性質を持っています。

この特性により、気泡内に封入したガスを効率よく水中で保持・運搬できます。

この小さな泡は、化学薬品を使わずにサビの発生を軽減し、金属の寿命を延長させるという、環境とコストに優しい革新的な解決策を提供することが可能です。

 

サビとは何か？

サビとは、金属が周囲の環境と反応し、元の金属とは異なる化合物に変化して劣化していく現象のことです。

サビの正体は、金属の「酸化反応」によって生じる生成物です。

これは、金属原子が水や空気中の酸素などと電気化学的に反応し、電子を失ってイオンとなり、その結果、安定な酸化物や水酸化物などの化合物に変わるプロセスです。

特に鉄がサビる現象は「腐食（ふしょく）」の中でも「赤錆（あかサビ）」と呼ばれます。

鉄原子が水と酸素の存在下で酸化され、最終的に水和酸化鉄などの化合物になります。

 

なぜサビは発生するのか？

そもそもなぜ金属はサビてしまうのでしょうか。

金属が水や酸素といった環境要因にさらされることで、この反応は急速に進行します。

こちらでは「赤サビ」を例に、鉄サビが発生するメカニズムについてステップ形式でわかりやすく解説します。

①鉄の表面に水と酸素が同時に触れる

②鉄は水と酸素に触れると「電子」を放出する

③鉄が電子を失うと「酸化」し、鉄イオンになる

（鉄が電子を失う現象は、化学において酸化）

④水に放出された「電子」は水と酸素に受け取られ、水酸化物イオンが生成

⑤水酸化物イオンが鉄イオンと結びつく

⑥さらに酸化が進行することで「赤褐色のサビ（酸化鉄や水酸化鉄）」が生成される

⑦サビの反応は非常にゆっくりとすすむ

⑧この反応によって金属の表面はボロボロになる

⑨最終的には内部まで腐食が進行して強度を失い、赤サビが生成される

 

サビを促進させる4つの要因

金属のサビは、水と酸素があれば起こる自然現象のように思われがちです。

ところが進行速度や被害の大きさは、環境要因によって異なります。

こちらではサビを促進させる4つの要因について解説します。

 

①水の溶存酸素濃度が高いこと

電子の受け取り手は水中の溶存酸素です。

溶存酸素の濃度が高ければ高いほど、電子の受け渡しが活発になり、鉄の酸化（サビ）が早く、深く進行します。

 

②水のpHが低いこと（酸性である）

中性やアルカリ性の水では、鉄の表面に「水酸化鉄」の保護層が形成されやすく、サビの進行が抑えられます。

しかし、水が酸性になると、この保護層が溶解しやすくなり、鉄の表面が常にむき出しになります。

すると、イオンが電子を受け取る反応が優位になり、腐食速度が劇的に加速します。

 

③塩化物イオンの存在

塩分、特に塩化物イオン（塩素イオン）は、サビの進行を最も強く促進する要因の一つです。

海水や凍結防止剤などが原因で塩化物イオンが増加すると、孔食（局所的に穴が開く腐食）など、特に危険な腐食形態を促進します。

 

④高温であること

一般的に、化学反応は温度が高くなると活性化されます。

腐食反応も例外ではありません。

温度が上昇すると、鉄イオンの溶解速度や、反応物質（酸素など）の移動速度が速くなるため、サビの進行速度が加速します。

 

主なサビの種類

サビは、金属の種類によって異なります。

これらのサビの発生パターンを理解することは、金属の寿命を延長し、不要なメンテナンスを見極め、コストダウンにも直結します。

こちらでは主なサビの種類について解説します。

 

①赤サビ

赤サビは、鉄や鋼が腐食する際に見られる最も一般的なサビです。

赤サビは、一度発生すると自らを保護せず、腐食を継続的に進行させます。

金属に深刻な劣化を招く「悪いサビ」の代表例です。

 

②黒サビ

黒サビは、鉄の腐食生成物の中でも特殊で、高温処理や水のない環境で発生するサビです。

高温処理で人工的に生成されることが多く、表面を覆って赤サビの発生を防ぎます。

黒サビは鉄を保護する役割を持つ「良いサビ」の代表です。

 

③緑青（ろくしょう）

緑青は、主に銅や銅合金の表面に発生する美しい青緑色のサビです。

日本では古くから銅像や寺社仏閣の銅板屋根に使われています。

鉄の黒サビと同様に、銅の内部を腐食から守る保護皮膜として機能する「良いサビ」です。

 

④白サビ

白サビは、主に亜鉛やアルミニウムなどの金属に発生する白色のサビです。

亜鉛メッキ製品の表面によく使われます。

白サビも黒サビや緑青と同様に、金属の内部を保護する役割を持つ「良いサビ」です。

 

サビを防ぐ方法とは？

金属の寿命を長持ちさせるには、サビの抑制が重要です。

現在、サビを防ぐ方法の選択肢は幅広く存在します。

こちらではサビを防ぐ方法について解説します。

 

①塗装（有機被膜）

塗装は、最も一般的で手軽な防錆手法です。

塗料に含まれる樹脂などの有機材料で鉄の表面を覆い、サビの発生に必要な要因を物理的に遮断します。

鉄の酸化に必要な水・酸素・電解質を断つことで、サビの進行を抑制します。

 

②メッキ（無機被膜）

メッキは、鉄の表面に別の金属の薄い膜を形成することで、耐久性を向上させる防錆手法です。

特に、亜鉛メッキ（トタン）は、その防錆効果の高さから広く利用されています。

仕組みは鉄より先に亜鉛がサビる（酸化する）ことで、鉄への電子供給源となり、中身の鉄をサビから守ります。

これを犠牲防食と呼びます。

 

③防錆油・防錆紙の使用

防錆油や防錆紙の使用は、主に輸送中や保管中の金属部品を一時的にサビから守るために用いられる防錆手法です。

オイルや気化性防錆剤で、一時的に金属表面を保護するものです。

仕組みは油の中に含まれる防錆添加剤が金属表面に薄い分子の吸着膜を形成します。

この油膜が、サビの原因となる水分や酸素が金属に触れるのを物理的に遮断します。

 

④電気防食

電気防食は、水中に設置された鋼材や地中のパイプラインなど、大規模な構造物を長期的にサビから守るために採用される高度な防食技術です。

これは、金属の腐食を引き起こす電流（腐食電流）そのものを外部から制御することでサビの進行を抑制します。

仕組みは鉄に外部から意図的に電流を流し込むことで、鉄が電子を放出する酸化反応（サビ）を停止させます。

 

ウルトラファインバブルでサビの発生を軽減できる理由

ウルトラファインバブルでサビの発生を軽減することができます。

その理由は、ウルトラファインバブルには次の3つの効果があるからです。

 

①酸化還元電位が低い

ウルトラファインバブル水は通常の水と比べて酸化還元電位（ORP）が低くなる傾向がある水です。

酸化還元電位とは、水溶液が持つ酸化力、すなわち物質から電子を奪って酸化させる力を示す指標です。

ORP値が高い（プラス側に大きい）ほど、その水は酸化力が強く、金属をサビさせる力が強くなります。

逆にORP値が低い（マイナス側に近い）ほど、その水の酸化力が弱く、金属をサビさせる力が弱くなります。

ウルトラファインバブル水は「低いORP」という特性を持つので、金属表面において鉄が電子を放出する酸化反応（錆びる現象）を軽減することができます。

 

②金属全体に均一に付着

ウルトラファインバブルは非常に小さく、かつ表面が負に帯電している特性があります。

この特性により、金属表面（一般に水中で正に帯電）の全体に、高い密度で均一に付着します。

それによりサビの反応に必要な溶存酸素が金属に直接接触するのを物理的に妨げることが可能です。

また、ウルトラファインバブル自体の特性（負の帯電、ORPの低下）により、金属表面の電気化学的な環境を安定させ、腐食の進行を軽減する効果があると考えられています。

サビが局所的に発生し、急速に進行する孔食（穴あき）のような現象も、この均一なバリア層によって抑制されます。

 

③腐敗の抑制

配管内や貯水槽では、水中の微生物の活動がサビを促進することがあります。

特に、酸素がない環境で繁殖する嫌気性菌が生成する硫化水素などが、金属を急速に腐食させる微生物腐食（MIC）の原因となります。

ウルトラファインバブルは、その微細な気泡の内部に高濃度の酸素を長期間閉じ込めることが可能です。

この微生物増殖抑制作用により、微生物腐食（MIC）と呼ばれる特殊なサビの形態を抑えることができるため、配管などのサビの総量を軽減することに繋がります。

 

ウルトラファインバブルでサビの発生が軽減できることで得られるベネフィット

金属のサビの発生は、利用している企業や家庭にさまざまなデメリットを及ぼします。

そのためデメリットの解消が望まれます。

こちらではウルトラファインバブルでサビの発生が軽減できることで得られるベネフィットについて解説します。

 

①製品の寿命が伸びる

ウルトラファインバブルの活用により金属のサビや腐食の発生が抑制されるので、製品や設備の寿命を大幅に伸ばすことが可能です。

金属配管、熱交換器、給湯器、各種タンクなど、水と接触する多様な機器において特に顕著です。

 

②メンテナンス費用の削減

サビや腐食が発生すると、金属製品の強度や機能が低下し、美観にも悪影響が出ます。

この問題を解決し、設備の健全性を維持するためには、メンテナンス作業や部品・設備の交換が必要となり、大きなコストが発生します。

ウルトラファインバブルを活用し、サビの発生自体を根本的に抑制することで、このコストを削減できます。

 

③環境負荷の軽減

従来のサビ対策の多くは、防錆剤といった化学薬品の使用、あるいは電気防食処理に依存してきました。

ウルトラファインバブルは、水と空気という環境負荷の低いものから生成されます。

そのため環境に安全で、従来の対策に代わる、持続可能なソリューションとして注目されています。

 

家庭で簡単にウルトラファインバブルを使うには？

家庭でも簡単にウルトラファインバブルを使って、金属製品のサビの発生を軽減することができます。

やり方は「ウルトラファインバブル生成ノズル」を家庭の水道管につなぎ蛇口をひねるだけです。

たったこれだけでウルトラファインバブルがつくれ、サビの発生を軽減してくれます。

 

まとめ

今回は、ウルトラファインバブルによるサビの発生の軽減で金属の寿命を延長することについてご紹介しました。

従来のサビを防ぐ方法は、赤サビのように進行性の高いサビに対して強力な化学薬品を使うことが主流でした。

ただしそれは高コストと環境負荷という新たな課題を生んでいました。

しかし、ウルトラファインバブルは、化学薬品を使わず、クリーンな水だけで、サビの主要因である溶存酸素をコントロールし、金属の寿命を延長させることが可能です。

もし現在、金属のサビの発生でお困りの方がいれば、ぜひ一度ウルトラファインバブルを活用されることをおすすめします。