なぜ、ステンレスは錆びにくいのか？その秘密を徹底解説
「ステンレス」といえば、スプーンやプライパンといった家庭用品から、工業分野での大型貯蔵容器まで、大小を問わず幅広い製品に使用されている金属です。
ステンレスの最大の利点は、錆びにくいこと。他の金属よりも耐食性に優れているため、衛生面が重視される医療分野でも、ピンセットなどステンレス製の医療器具が多く使用されています。今回は、ステンレスに注目し、なぜ錆びにくいのか、その秘密に迫ります。
ステンレスとは？
「Stainless(ステンレス)」が、Stain（錆び）less（ない）という意味であることを知っている方が多いかもしれません。もともとは、「stainless steel（ステンレススチール）」と呼ばれており、正しくは「ステンレス鋼（こう）」といいます。鉄（steel）を主原料として、一定以上のクロムを含んだ鉄合金の一つです。現在、ISO規格では、「クロム含有量が10.5％以上、炭素含有量が1.2％以下」と定義されています。
クロムのみを主要成分とするものだけでなく、ニッケルやカーボンを含んだステンレス鋼などもあります。生産技術の進歩により、材質の比率や加工方法などを変えることができて、多くの種類を持つのがステンレス鋼の特徴です。
ステンレスが錆びにくい理由――クロムの特性
クロムは酸化しやすく、鉄よりも速く酸素に反応します。そして、表面に薄い膜を形成するという特性があります。「不動態皮膜（ふどうたいひまく）」と呼ばれるこの膜は、鉄が空気中の水分に触れて酸化＝錆びを防ぐという役割を果たしてくれます。
本来、鉄は酸素と結合してイオン化し、酸化物となりやすい性質を持つ金属。しかし、表面に皮膜が形成されることで、酸素還元作用に抵抗することが可能となり、酸化が抑制された状態（不働態）となるのです。被膜は、透明で厚さが1から3ナノメートル（nm）程度といわれています。1nm＝100万分の1mmですから、大変薄い膜です。
不動態皮膜の特性
・自動的に形成される
不動態皮膜は、クロムが酸素に反応すると自動的に形成されます。クロムによって形成された被膜は、化学的にも安定した物質で、内部の鉄と外の空気を遮断してくれるのです。
・自己修復機能がある
被膜が傷ついたり、剥がれたりした場合でも、クロムは酸素と反応することで、再び不動態皮膜を生成できます。短時間での生成が可能なため、酸化の進行が抑えられるのです。
ステンレス鋼は絶対に錆びないのか
不動態皮膜が形成されるからといって、ステンレス鋼が絶対に錆びないとはいえません。ステンレス鋼の中には、もらい錆びになりやすい種類もあります（カーボンが少ないマルテンサイト系など）。もらい錆びとは、他の製品に発生した錆びに触れることで、錆びが移ってしまう現象をいいます。不動態皮膜が壊れてしまうため、再生できなくなってしまうのです。
塩分にも注意が必要です。塩素イオンが被膜を破壊してしまうため、孔食（こうしょく）が起きやすくなります。孔食とは、点状に錆びが起きて、金属が腐食してしまう現象です。例えば、海岸地域では、海水から浮遊した微粒子が飛んでいるので、孔食が起きやすくなります。
まとめ
ステンレス鋼は、錆びにくいだけでなく、熱伝導率や電気伝導率が低いという利点もあり、それを活かした製品の利用が航空宇宙産業まで広がっています。
一方で、ステンレス鋼には、加工が難しいという側面も。加工工程で応力を加えると、硬さが増してしまうのです（加工硬化）。不動態皮膜があることも、加工を難しくしている一因です。
ステンレス鋼の種類は現在、海外を含めると100種類とも200種類以上ともいわれており、どの種類を選ぶかについては、専門的な知識と経験が必要です。
「銅加工.com」を運営している株式会社ハタメタルワークスは、創業80年。銅加工・金属加工に豊富な知識と経験があり、素材の特性を活かした加工技術が強みの会社です。銅加工、金属加工のご相談は、お気軽に当社までお問い合わせください。
監修者情報
代表取締役 畑 敬三
株式会社ハタメタルワークスは、産業用電池や車輌機器向けの「銅加工」を専門とし、昭和10年の創業以来「誠実な対応」と「確かな製品」で信頼を築いてきました。迅速な対応により最短翌日納品が可能で、小ロットにも対応します。「小さな一流企業」を目指し、「銅加工ならハタメタルワークス」と評価されるまで成長。今後も独自の価値を提供し続けます。
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