금속의 부식 메카니즘

목차
부식의 원인
금속의 내부에 기인하는 것
금속 표면의 상처, 표면의 엉성함에 기인하는 것
신선유제에 기인하는 것
이중 금속의 접촉
변색 요인의 종류
부식의 프로세스

부식의 원인

  부식은 금속이 환경(기체·액체·고체)과 접하고 있는 계면에서 농담(濃淡)전지가 형성되어 일어난다.
  즉, 자유전자를 가지는 금속 구조 그 자체가 불확정 요인을 가지고 있으므로 고정적인 행위를 하는 것은 할 수 없기 때문이다. 그 불확정의 강약은 금속 자신이 가지는 전자를 받아 들이는 강도(표준전극전위)로 결정된다.

금속의 내부에 기인하는 것

  위에서 살펴본 금속 자신이 가지는 자유전자의 존재에 의해서 일으켜지는 부식 이외에 금속 내부에도 문제가 있다.

  금속의 내부는 ①전위(傳位)(나사, 인장) ②전위(傳位源) ③공공(空孔) ④스텝(단차) ⑤불순물 ⑥피트 ⑦킹크 ⑧격자결함 등의 불안정 요소의 존재를 발단으로 해서 일어나는 것으로 알려져 있으며, 그 예를 들면 가공에 의한 표면스립의 결정 노출이나, 가공 경화에 의한 결정입도의 변화에 의해 표면활성이 높아지는 것등이 있는데 이러한 원인의 부식은 금속의 가공에 의한 소성변형이력과 크게 관계해 위에서 먼저 나온 원인을 가속시킨다.

금속 표면의 상처, 표면의 엉성함에 기인하는 것

  금속의 표면 에너지 상태는 전위적으로 불안정하고 그 전위를 중화 하는 기능이 있는 대기 및 수분·물에 이온화 한 무기물소금이나 유기물이 금속 표면과 흡착·반응해 안정된 표면으로 는 되지만, 부식의 문제에 가장 많은 문제를 가지고 있는 장소가 된다.

신선유제에 기인하는 것

  일반적으로 신선유는 금속 가공에 필요한 윤활 효과를 목적으로 하고 있어 금속의 표면 에너지를 저하시키는 흡착·반응 물질(이온성을 가지는 것)이 다량으로 포함되어 있고, 표면과 반응해 부식 요인 물질이 형성된다.
  윤활성이 나쁜 유제의 경우는, 표면이 크게 손상해 유막의 부착량이 증대해 부식 요인 물질이 깊게 침투하게 되어 부식의 정도는 보다 심각하 게 된다. 따라서 윤활 효과를 우선해 손상을 최소로 하는 것이 부식의 촉진을 막게 된다. (이온성을 나타내지 않는 비이온계는 윤활 효과의 결핍과 동시에 물을 잡아 당기는 성질이 있어 매우 위험하다.)

이중 금속의 접촉

  이종 금속을 접촉시켰을 경우, 농담전지 작용에 의해 전류가 흐른다. 그 정도(부식 속도)는 놓여진 환경에 따라서 크게 변동한다.
 

변색 요인의 종류

▶ 주위 상황 및 부식성 가스
  전기 도금 공정으로 인한 산성·알칼리 상황, 주석도금 사전 처리액(플럭스) 공정 에서 발생하는 염소가스, 염화비닐 피복 공정에 발산하는 염소가스, 자동차의 배기가스등으로 전면 혹은 표면 변색 발생.
 

▶ 비에 젖음 및 안개
  대기중의 각종의 변색 요인 분위기를 용존 간직하고 있어 반점 혹은 전면 변색.
 

▶ 실내의 습기
  대기중의 각종의 변색 요인 분위기를 용존 간직하고 있어 반점 혹은 전면 변색.
  ① 신선유보다 빨리 증발하는 수분이나, 특히 장마·가을 우기의 습기.
  ② 보빈에 감을 때 수분 (특히, 동이온을 포함한 경우는 변색이 큼)이 코일 중에 포함되어 앙꼬 형태로 변색.
  ③ 건조 방법의 미비.
 

▶ 신선유
  ① 노화물의 축적 : 저장 중 변색.
  ② pH저하 : 신선유의 산성으로의 변화에 의해 저장 중에 균일 변색.
  ③ 신선유중 동이온의 증대 : 저장 중에 균일 변색.
  ④ 신선유의 조성 : 특히 활성제의 비율이 높은 제품은 저장 중에 균일 변색.
  ⑤ 박테리아 : 균의 종류에 의해 산성화해 저장 중에 균일 변색.
  ⑥ 수질 : 사용물에 포함된 중금속류가 부식의 핵이 되어 저장 중에 균일 변색.
 

▶ 신선 후의 선재의 저장 상황
  콘크리트 바닥 위에 보관하는 경우의 변색은 참깨소금 반점 변색이라고 말하는데, 토양 또는 석회가루 부착에 의한 변색이며, 보빈에의 권취 경우는 표면의 2~3층의 선을 풀면 그 아래는 변색되어 있지 않다.
 

▶ 신선액의 물보라
  사상다이스 전에서 발생한 신선유의 물보라가 선재에 부딪혀, 파포되어 차바퀴 형태의 변색 또는 반점 변색을 일으킬 수 있다.
  이 경우는 신선기에서 나와 물보라가 완성되어 선의 보관 장소에 비산해 가지 않도록 하든지 마감 선재 위에 비닐등으로 가리는 것으로 해소한다.
 

▶ 소둔시의 문제 및 결함
  ① 사용하는 냉각수의 문제(우물물·공업용수·그 외·염류용존 등).
  ② 아닐라의 건조 불충분.
 

▶ 공장 부지의 문제
  바람이 불었을 때에 적색 반점이 많이 발생했다.
  변색 부위를 조사했는데 철이 검출되었으며 이것은 인근 차밭에서 유입되었는데, 차밭에는 철분(산화철)을 산성토양개량제로서 살포하고 있고, 그 철분이 원인인 것으로 판명되었다.
  대책으로서 잔디를 심어 모래의 비산을 막아 변색 방지에 성공했다.
 

▶ 해안선의 인근이나 태풍에 의해 옮겨져 오는 염분(염해).
 

▶ 인근에 비정상으로 분진의 발생하는 공장의 유무.
 

※부식의 방지는 이러한 환경에 보관하지 않는 방법을 모색하고,
보조 방법으로는 적절한 방청제의 사용에 의해 회피 할 수 있다.※

부식의 프로세스

▶ Step 1
  여기에서는 부식 요인인 산소나 물의 단순계로의 부식을 그림으로 표현해 거기에서의 반응식을 나타냈습니다


 

▶ Step 2
  시간이 경과하면 금속 표면이 물에 의해서 농담전지가 형성되어 물의 전기 분해가 일어나 수산화물이 생성된다. (부식의 시작)


 

▶ Step 3
  물이 증발해 금속 산화물이 남는다. 이것을 변색이라고 부른다.

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