台所のシンクや鍋、建物の手すりには、ステンレスがよく使われている。水に濡れても、普通の鉄より赤いさびが生じにくい。
その秘密は、ステンレスの表面にある。肉眼では見えないほど薄い膜が、金属を外の水や酸素から守っている。
鉄にクロムを混ぜる
ステンレスは純粋な一種類の金属ではない。鉄を主成分とし、クロムなどを加えてつくった合金の仲間だ。
ステンレスの国際的な業界団体worldstainlessは、ステンレス鋼の共通する特徴として、質量の10.5%以上のクロムを含むことを挙げている。
クロムには、空気中の酸素と反応して、表面に非常に薄い酸化物の膜をつくる性質がある。この膜は丈夫で、金属の内部へ水や酸素が入り込み、腐食が進むのを抑える。
鉄にも酸化物はできるが、一般的な赤さびは表面を守り切れず、腐食が進みやすい。ステンレスではクロムを含む保護膜が働くため、長く使える。
傷ついても、表面がつくられ直す
この膜にはもう一つ便利な性質がある。表面に傷がついて膜の一部が失われても、酸素がある環境では、新しく膜が形成されることだ。
ステンレスは、目に見えない保護膜を自分でつくり直せる金属なのである。工業の世界ではこの性質を「不動態」と呼ぶ。
ただし、海水に長く触れたり、塩分がたまったりすると、保護膜が局所的に壊れ、点状のさびが生じる場合もある。ステンレスには用途に応じて多くの種類があるのは、そのためだ。
毎日使う台所のシンクの表面にも、肉眼では見えない薄い膜がある。その耐食性を支えているのは、合金そのものが酸素と反応してつくる薄い保護層だ。