ガルバリウム鋼板コイル：優れた耐腐食性

Galvalume鋼板コイルとは何か、そしてどのように腐食を防ぐのか？

Galvalumeの組成：55％Al、43.4％Zn、1.6％Si

Galvalume鋼板コイルは、アルミニウムの耐久性と亜鉛の犠牲陽極保護を、精密に設計された合金によって組み合わせています。このコーティングは以下の成分から構成されています。

この三元合金は、溶融めっき処理中に鋼材基板と冶金的結合を形成します。シリコンの役割は特に重要であり、研究により、金属間化合物による脆化を防ぐことで、コーティングが剥離せずに機械成形に耐えることができると確認されています。

アルミニウム富化表面層によるバリア保護

材料の約半分がアルミニウムで構成されており、これは鋼材表面に厚い酸化皮膜を形成します。この保護層により、水や空気、金属を侵食する腐食性イオンの侵入が防がれます。通常の亜鉛めっきと比べて、特に海水が至るところに浸透する沿岸地域では、はるかに優れた耐久性を発揮します。実験室での試験では、酸化皮膜に傷がついても、時間とともに自己修復することが確認されています。凍結以下から沸騰以上までの極端な温度変化や長期間の日光照射にさらされても、何年もの間良好な状態を維持する点が特に注目されています。

合金中の亜鉛による犠牲陽極保護

43.4％の亜鉛含有量は、切断部や表面の損傷といった脆弱な部位に特有のカソード保護と呼ばれる効果を提供します。鋼材が露出することがありますが、その場合、亜鉛がまず酸化しやすくなります。これは、通常の溶融めっき鋼板のコーティングで見られる年間約0.2mmの損失と比較して、保護層が年間約0.05mmしか消費されないことを意味します。ここには実際には二重の防御機構が協働しており、バリア保護と犠牲陽極作用が組み合わさっています。このため、ASTM B117規格に基づく加速塩水噴霧試験において、ガルバリウム鋼板コイルは一般的に従来の標準的な溶融めっき鋼板よりもおよそ2〜4倍長持ちするのです。

ガルバリウム鋼板コイルの長期耐久性メカニズム

アルミニウムと亜鉛の相互作用による相乗的防食性能

ガルバリウム鋼板コイルが従来の鋼板と比べて際立っている点は、その耐久性の高さにあります。その秘密は、特殊な防護構造にあります。アルミニウムが湿気から守るバリアとして働き、一方で亜鉛は傷ついた際に自ら修復するという優れた特性を持っています。素材の約半分がアルミニウムで構成されており、これが強固な酸化皮膜を形成して水分の侵入を防ぎます。表面が傷ついた場合でも、まず亜鉛が犠牲となって鋼板本体の腐食を防ぎます。試験結果では、塩水環境などの過酷な条件下でも、通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べて2〜4倍の寿命を持つことが示されています。海岸沿いや工業地帯にある建物にとっては、将来的に交換やメンテナンスの手間が大幅に減るというメリットがあります。

微量合金元素（Si、Mn、Cr）の酸化抵抗性における役割

約1.6％のシリコンがコーティングとその下の鋼材との間に強い結合を形成するのを助けます。これは、繰り返しの加熱および冷却条件下で特に重要です。マンガンとクロムも、安定性を保つために非常に効果的です。実環境条件下での試験結果によると、こうした微量成分により、湿気の多い地域での酸化問題が約38％低減されることが確認されています。これは通常のAl-Zn合金では十分に実現できない性能です。これまでのフィールドテストの結果から、この特殊な化学組成により、異なる気候条件において赤錆が事実上20年から35年の間発生しなくなると、多くのメーカーが述べています。

さまざまな環境における保護性酸化皮膜の形成

ガルバリウムの耐腐食性は、環境に応じた不動態化によって適応します：

• 海洋性気候：塩化物の浸透に抵抗性を持つ層状のアルミニウムオキシ水酸化物（AlO(OH)）を形成します
• 工業地帯：硫酸塩化合物を中和する硫酸亜鉛複合体を形成
• 温帯地域：自然炭酸化により安定した炭酸亜鉛皮膜を生成

北米の設置事例からの実測データによると、沿岸地域において17年後でも表面健全性が97％維持されており、亜鉛めっき鋼板の平均63％を上回っています。この適応型保護機能により、2023年の建設資材調査では建築仕様決定者の78％が重要インフラプロジェクトにおいてガルバリウム鋼板コイルを好んで選択しています。

沿岸部および工業地域での実用性能

海洋環境および高塩分気候におけるガルバリウム鋼板コイルの耐久性

ガルバリウム鋼板コイルは、塩分を含んだ空気や湿気が材料を侵食する沿岸地域の過酷な環境に特に耐える性能を持っています。その高い耐久性の理由は、アルミニウムと亜鉛の特殊な配合によって、腐食性の塩化物イオンから金属を守る強固な保護層が形成されるためです。老化プロセスを加速して行う実験室試験では、模擬された海洋環境下において、ガルバリウム鋼板は通常の溶融亜鉛めっき鋼板よりも約3〜5倍長持ちすることが示されています。実際に海洋近くに建設された構造物の観測結果によると、潮間帯のような塩水が金属表面を絶えず攻撃する環境でも、15年後においても年間0.5ミリメートル未満のコーティング摩耗率しか測定されていません。

工業地帯における硫黄および汚染物質に対する耐性

ガルバリウムは、酸性汚染物質に対して実際に抵抗する特殊なシリコン豊富なコーティングのおかげで、化学工場や繁忙な工業地帯といった過酷な環境で実績を上げてきました。硫黄化合物を排出する施設周辺で実施された研究では、非常に印象的な結果が明らかになっています。すなわち、通常の溶融亜鉛めっき鋼板に比べて腐食の発生率がわずか14%にとどまるのです。その理由は、この材料が時間の経過とともに硫化による損傷に遥かに強く耐えるアルミナ保護層を形成するためです。工場や交通量の多い地域など、大気質が定期的に粒子状物質50マイクログラム／立方メートルを下回るような場所で建築プロジェクトを手掛ける人にとって、屋根材や換気システムなどの用途では、ガルバリウムが明らかに最適な選択となります。この素材はこうした厳しい条件下でも単純に長持ちするのです。

現場データ：錆の発生率 vs. 無塗装および溶融亜鉛めっき鋼板

42か所での独立試験が示したガルバリウムの性能上の優位性：

亜鉛成分はコーティングに損傷が生じた部分で犠牲陽極保護を提供し、アルミニウムは健全な領域でバリア保護を維持します。

ガルバリウム鋼板と亜鉛めっき鋼板・アルミめっき鋼板の性能比較

耐腐食性：ガルバリウム鋼帯と亜鉛めっき鋼

試験結果によると、ガルバリウム鋼板コイルは、実験室で行われる塩水噴霧試験（ASTM B117規格2023年版）において、通常の亜鉛めっき鋼板よりも約2〜4倍長持ちします。通常の亜鉛めっき材は、亜鉛がまず腐食されることで下地の金属を保護する仕組みです。一方、ガルバリウムはアルミニウムと亜鉛の特殊な混合層により、水分の侵入に対してはるかに強い耐性を発揮します。実際に沿岸地域での使用状況を観察すると、その差はさらに明確になります。ガルバリウムは重大な劣化が現れるまで約25〜40年持ちますが、通常の亜鉛めっき鋼板は海岸線付近の同様の環境下ではわずか12〜18年後に劣化し始める傾向があります。

熱反射性および耐候性：ガルバリウムとアルミめっき鋼板の比較

Galvalumeは実際に太陽放射の約80％を反射するため、アルミメッキ鋼板の65％反射率と比べてかなり優れています。この違いは表面温度にも明確な影響を与え、夏の暑い日に強い日差しが降り注ぐとき、表面温度を約14華氏度（約8摂氏度）低下させます。これはこれまでに確認した各種の熱性能試験に基づくものです。ただし、温度が750華氏度（約400摂氏度）を超えるような極端な高温環境では、アルミメッキ材の方が耐久性が高い傾向にあります。このような高温下では、Galvalumeに含まれる亜鉛成分が酸化反応によって分解され始めます。一方で長期的な耐久性を見ると、どちらの材料も時間の経過とともに非常に頑健です。国内のほとんどの地域で通常の気象条件に15年間さらされた後でも、いずれの素材もほとんど劣化が見られず、ISO 9227の腐食抵抗試験で規定される5％未満の劣化レベルを維持しています。

コーティングタイプ別の所有総コストと耐用年数

ライフサイクルコストモデルによると、ガルバリュームは屋根材用途において、アルミニウムコーティングシステムに対して23%のコスト削減を40年間の期間で達成します。

亜鉛めっき鋼板がガルバリウム鋼板よりも優れた性能を発揮する場合：逆説の理解

亜鉛めっき鋼板は、アルミニウムが腐食性硫化物を形成する高硫化物環境（下水処理、製紙工場）において優れた耐食性を示します。2024年の製油所での研究では、硫黄分の多い大気中で、亜鉛めっき鋼板の腐食速度は年間0.12mmであったのに対し、ガルバリウム鋼板は年間0.28mmでした。また、亜鉛の犠牲陽極保護作用により、シーラントを使用しない機械的接合部品における切断端面の腐食をより効果的に抑制できます。

ガルバリウム鋼板の応用における耐食性に影響を与える主な要因

めっき厚さとその寿命への影響

ガルバリウム鋼板コイルの耐腐食性は、コーティングの厚さに大きく依存します。業界テストの研究によると、2022年のASTM規格に基づき、35マイクロ以上厚いコーティングを持つガルバリウム鋼板は、20マイクロ未満のコーティングを持つ従来の亜鉛めっき鋼板と比較して、海岸付近の環境ではるかに長期間持続することが示されています。さらに45〜55マイクロというより厚いコーティングを施した場合、平均的な気象条件の地域では、素材の使用寿命が50年以上になることもあります。これは、より厚い層がアルミニウムを豊富に含む緻密な保護シールドを形成し、有害な塩化物イオンの侵入を防ぎ、表面への水分の浸透を阻止するためです。

表面処理および塗膜付着性のベストプラクティス

適切な表面処理を行うことで、処理されていない鋼材と比較して塗膜の付着強度を300％向上させることができます（SSPC-SP 1 2021）。重要な工程には以下のものが含まれます：

• 微細結晶アンカー模様を形成するためのリン酸処理
• ミルスケールおよび酸化物を除去するための化学的洗浄
• アルミニウム-亜鉛の密着性を最適化するための制御されたパッシベーション
  不十分な下処理は早期の塗膜劣化の73%を引き起こし、腐食性物質が基材界面に浸透することを許容する。

環境要因：湿度、塩分、大気汚染

ガルバリウムの性能は環境によって大きく異なる：

4,000件の設置事例からの現場データによると、湿度が70%を超える環境では亜鉛の消耗が40%加速し、工業地帯の硫黄化合物はアルミニウムを多く含む層に微細なピット腐食を引き起こす（NACEフィールドスタディー2020）。

よくある質問

ガルバリウム鋼板コイルの構成元素は何ですか？

ガルバリウム鋼板コイルは、55%のアルミニウム、43.4%の亜鉛、および1.6%のケイ素で構成されています。

ガルバリウムはどのように腐食を防ぎますか？

ガルバリウムは、アルミニウムによる遮断保護と亜鉛による犠牲陽極保護の両方の組み合わせによって腐食を防ぎます。

海洋環境におけるGalvalume鋼板コイルの耐用年数はどのくらいですか？

海洋環境では、Galvalume鋼板コイルは通常、従来の亜鉛めっき鋼板よりも3〜5倍長持ちします。

Galvalumeと亜鉛めっき鋼板の違いはなんですか？

Galvalumeはアルミニウム・亜鉛合金めっきによって、塩水噴霧試験において一般的に亜鉛めっき鋼板より2〜4倍長持ちします。