アルミ合金（鋳物）の耐食性試験（＃117589関連）

質問

アルコール燃料「ガイアックス」関連の質問ですが、以前の質問の続きです。
１．自動車部品（主にエンジン周り）で使用されているアルミ合金（鋳物）において、耐食性試験はJISに基づいて行われているものと思われますが、どのような試験方法なのでしょうか？
２．「ガソリン」では、考えられないような成分（有機酸）に対する試験は、規格外の試験になるのでしょうか？
３．上記に関連する試験方法の記載のURLがあればご教示下さい。

http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=117589

回答No.1

anisol · ベストアンサー

アルミ、アルミ合金の耐食性試験方法はJISにはないようです。陽極酸化皮膜の耐食性試験方法はあるのですが。アルミ合金の化学組成が決まれば、つまりアルミ合金の種類が決まれば耐食性はわかるので、個別の製品について試験する必要はないという理由かもしれません。ASTM規格もweb上で探してみましたが、探し方が悪いのか今のところぴったりな規格は見つかっていません。

御質問の内容とは外れますが、ガイアックスの問題、これはいささか情けないと思います。アルコールがアルミニウムを腐食する可能性は充分予見できたはずです。

アルミニウムは普通は酸化皮膜に覆われて本性が隠れていますが、実はかなり活性な金属です。表面を水銀でアマルガムにしてやるとすぐわかります（空気中の酸素で酸化されて酸化アルミニウムがにょきにょき成長する）。

私はガイアックスの問題は

■活性点を持った、または酸化皮膜が除かれたアルミニウムが、アルコールと反応し、アルミニウムアルコキシドを生成して腐食されたもの

と断定してよいと思います。

アルミニウムが反応性が高いということはすでに公知の事実です。特にハロゲン化炭化水素に対しては反応性が高く、文献（※）には多数の事例があげてあります。25の事例等のうち一例だけ挙げると

「アルミニウム製のベアリング表面は荷重がかかるとポリクロロトリフルオロエチレンのグリースやオイルと爆発的に反応する。摩擦により不活性な酸化皮膜が金属表面から取り除かれ、その結果、活性点で反応が開始する。」

アルミニウムとアルコールの反応は、メーヤワイン-ポンドルフ還元などに使うアルミニウムアルコキシドの製法（無水アルコールとアルミニウムを四塩化炭素や塩化水銀を触媒として反応させる）を見るとわかるように、触媒（開始剤）を用いればアルミニウムとアルコールは容易に反応するものです。文献（※）には

「メタノール-四塩化炭素（9:1）溶液にアルミニウム、マグネシウムまたは亜鉛を溶かす反応は早い自触媒反応で、潜在危険性があるとみなされるほど十分に激しいものである。」
（四塩化炭素は開始剤と思います）

「約100℃のオートクレーブ中での合成に、溶媒として用いたブタノールがアルミニウム製のガスケットに著しい損傷を与え、水素を発生し、急激な圧力上昇をもたらした。他のアルコール類も同様な挙動を示し、アルミニウムアルコキシドを生成するであろう。」

とはっきり書かれています。ガイアックスでは四塩化炭素などの開始剤は入っていないと思いますが、ピストンなどの摺動部品では酸化皮膜が除かれ、活性点を持つようになることは自明と思います。

ところが、ガイアエナジー社のサイトを見るとアルミニウムアルコキシドの生成に関して何も考慮していないようで驚いてしまいました。事故発生後にはもちろん気づいているはずだと思っていたのですが…。まあ隠しているのかもしれませんが。実使用状態を考慮していない腐食試験では意味がなく、耐えず摺動が起こり、活性点ができている状態での腐食試験が不可欠と思います。

以上、御質問の内容とは直接関係ないことをくどくど書いてしまいましたが…。何かの参考になれば幸いです．

（※）参考文献
L. bretherick著，吉田，田村監訳：危険物ハンドブック，丸善，昭和62年．

お礼

有益な情報ありがとうございました。
anisolさんは「メッキ」等に関しても詳しいようなので、補足に関しては、新しく質問致します。

宜しくお願いします。

補足

anisolさん、はじめまして！丁寧な回答ありがとうございます。
anisolさんの過去の回答をみると、無機から高分子までテリトリーが広いですね！！でも、どちらかと言うと、無機の方が・・・？

さて本題ですが、ASTMまで検索して頂いて恐縮です！

>ガイアックスの問題、これはいささか情けないと思います。
どうも、技術スタッフが足らないのか、素人でもおかしいなと思うようなデータで問題ないと言っているように見受けられます？

質問の前に下調べした結果は以下のようでした。
==================================
自動車の排気系のアルミ合金（鋳物）について、「腐食防食データブック、丸善、1995」によると、
・エキゾーストマニホールド：800-900℃
・センターパイプ：溶融アルミメッキ鋼鈑
の二ヵ所にアルミが使用されているようです。

防食試験に関しては、Aluminium Associationによるものが、アルミ合金の一部で表が掲載されていました。
ただ、その試験方法はNaCl溶液（濃度・温度等不明？）で間欠スプレーあるいは浸漬
による方法です。

さらに探せば文献等があるかもしれませんが・・・？
いずれにしても、上記方法でも「僅かに孔食発生」となっていますので、排気温度もエンジン近傍では900℃以上と考えられます。

自動車関係のアルミ合金は6000系でAl-Mg-Siのようです。
===================================
>アルミニウムは普通は酸化皮膜に覆われて本性が隠れていますが、実はかなり活性な金属です。

「酸化皮膜」に関して、アルミニウム単体では教科書レベルでは理解できます。アルミ合金に関しては素人質問になりますが、単体と同様に酸化皮膜は形成されるのでしょうか？
（例えば、上記のAl-Mg-Siで）

>アルミニウム製のガスケット
このガスケットもアルミ合金でしょうか？

>まあ隠しているのかもしれませんが。
アメリカのドッグカーレース（？）のメタノール車のことは当然情報は持っていたと思いますが・・・？
それでも、ガソリン等を混合しているから問題ないと考えてのか・・・？
いずれにしても、役所が動いているので近いうち（？）に結論はでるでしょうね？

今回のガイアックスの火災に関しては、素人発想では、
・有機酸（高温・高圧での反応）による腐食
・有機酸（保存・貯蔵時に微生物のコンタミによるもの）による腐食

これ以外に、新聞報道等はあるのですが、メカ音痴で原因部位が良くわからないのですが、以前から燃料周りのゴム製品も気になってます。

情報がありましたら、再度ご教示ください。

今後とも宜しくお願いします。

回答No.2

rei00

rei00 です。

　直接の回答ではありませんが，いつもお世話になっている MiJun さんの御質問ですので，チョット調べてみましたら，「ALUMINUM」という（社）日本アルミニウム協会のペ－ジ（↓）がありました。

　「アルミニウム材料データベース」→「アルミニウムハンドブックの目次」と進むと，「06　化学的性質」としてアルミニウム材料の耐食性に関する事が出ています。また，「アルミニウムの用途に関する技術資料の資料検索」で化学的性質を耐食性にして検索すると，「自動車用アルミニウム合金の耐食性調査 促進腐食試験結果」というものがヒットします。詳細で出てくる内容からは試験方法ものっていそうですが，ネットでは見られないようです。

　これらの記載をみると，「低級アルコ－ルが水の存在しない場合に，高温でアルミニウムと反応して，アルコキシドを作る」ことは既知の事実のようですね。

　MiJun さんの事ですから既に御存知かとは思いますが，失礼ながら一応御連絡しておきます。

参考URL：

http://www.aluminum.or.jp/

お礼

rei00さん、「教育」のカテゴリーで再度トップとるように頑張ってください！

別途質問も考えてますので、また宜しくお願いします！

補足

rei00さん、こちらこそお世話になってます。
学会（生薬？）も終わられましたか？
クラブの方は追加投稿がないので、どうするか迷ってます（新しく質問を起こしましょうか・・・？）。
紹介頂いた論文は一応（理解できたかどうか？）目を通しました。さらに孫引きしております・・・。

ご紹介のサイトは、検索で引っかかってきたような気もしますが、記憶にありません。
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=127436
この関連質問でZicerさんにも教えて頂き、アクセスしましたが、利用できそうです。

>失礼ながら一応御連絡しておきます。
どうも、化学関連でも基礎的なこととかが弱いし（忘れているのもありますが）、少し分野が異なると勉強不足を痛感してます。
どしどし、突っ込み入れてください（＾O＾）！