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부식의 형태

by 똥글뱅이1 2024. 3. 19.

결정립계-부식
결정립계-부식

부식의 형태

부식에는 다양한 종류의 형태를 가진 부식이 있다. 균일부식, 점부식, 탈아연부식, 결정립계부식 그리고 균열 이러한 여러 형태의 부식은 특성상 모두 전기화화반응이고, 부식전지의 양극이 부식된다. 각 전지는 전해액에 의해 분리되어 있고 전기적으로 연결된 양극과 음극을 반드시 가지고 있어야 한다.


균일부식

균일부식에는 녹, 변색, 그리고 고온산화가 포함된다. 노출된 표면의 부식은 균일하게 일어나서 재료가 전체 표면에 걸쳐 점차적으로 없어진다. 양극과 음극은 반드시 전기적으로 연결되어 있어야 하며 전해액에 의해 분리되어 있어야 한다. 양극(-부호)은 점차균일한 형태로 부식을 일으키고, 부식속도는 년간 인치나 하루 당 mg/dm²(mdd)로 측정된다. 균일부식은 부식이 일어나는 재료의 표면이 상당히 넓기 때문에 느리게 진행되는 공정이다. 균일부식의 이러한 느린 속도는 부식속도를 표시하는 단위로부터도 알 수 있다.


점부식

점부식은 바닷물 속의 니켈, 토양속의 철뿐만 아니라 강철과 알루미늄과 같은 특정재료에서 발생한다. 점부직에서는 구멍이 형성된다. 그 구멍은 부식되는 재료와 부직환경에 따라 얕을 수도 또는 깊을 수도 있다. 구멍 바닥부분의 재료는 양극(-)이고, 구멍 가장자리의 재료는 음극(+)이다. 이러한 방법으로, 구멍바닥의 금속원자는 이온화되어 용액속으로 녹아 들어가면서 구멍은 더 깊어진다. 이러한 점부식의 속도는 매우 빨라서, 균일부식에 의해 예측될 수 있었던 것보다 수년 전에 파괴가 일어날 수 있다.


탈아연부식

탈아연부식은 이원계 고용체의 한 성분이 침해받는 부식의 한 형태이다. 아연함량이 높은 황동에서, β고용체는 탈아연부식 된다. 아연원자는 β-상으로부터 걸러져 나가고 스펀지 같은 구리 잔류물이 뒤에 남는다. 탈아연부식은 황동이, 염소 함량이 많은 물에 노출되었을 때 매우 흔하다. 만약 Muntz 금속 송수관이 이런 종류의 물에 사용된다면, 탈아연부식이 발생한다. 그러한 경우 스펀지 같은 구리 잔류물은 기공이 많아 물을 담을 수 없으므로 전체 관을 교체해 주어야 한다.


결정립계 부식

결정립계부식은 특정 형태의 스테인리스 강에서 아주 자주 일어난다. 결정립계는 양극(-)으로 작용하고 결정립 내부는 음극(+)으로 작용한다. 이것은 결정립계 양극 부분에서 재료의 부식이 일어나는 결과가 된다. 부적절한 열처리로 인해, 어떤 종류의 오스테나이트게 스테인리스 강은 예민해질 수 있다. 이는 오스테나이트게 스테인리스 강이 부식이 쉽게 되는 조건을 표현하는 금속학 용어다. 예민화는 450°C 에서 800°C 온도 범위에서 발생한다. 만약 스테인리스 강이 표준량의 탄소를 함유하고 있고 이 온도범위에서 열처리되거나 또는 이 범위에서 서냉되면, 고용체에 용해되어 있던 크롬이 결정립계에 크롬탄화물로 석출한다. 이 석출로 업계에 인접한 부분에 크롬이 결핍되어 이종전극전지의 결과가 된다. 이렇게 미세한 크기의 부식전지에서 결정립계의 결핍된 부분이 양극으로 작용하고 부식된다. 이런 형태의 부식은 개개의 결정립간의 연결을 거의 없애버리기 때문에, 재료가 매우 취약해지고 결정립계파괴가 일어나기 쉽다.

 

오스테나이트계 스테인리스 강에서 예민화를 방지하기 위한 몇 가지 방법이 있다. 그러한 기술 중 하나는 예민화 온도영역에서의 열처리를 피하는 것이다. 그러나 만약 시편이 이 온도구간 이상에서 열처리된다면, 서냉이 아닌 급랭시켜야 한다. 예민화 구간을 급랭시키면 크롬탄화물이 적출하기 위해 필요한 확산을 방지한다. 또 다른 가능성 하나는 탄소농도가 매우 낮은 스테인리스강을 만드는 것이다. 이렇게 만들어진 오스테나이트계 강은 초저탄소등급의 스테인리스 강에 속한다. 세 번째 가능성은 합금에 티타늄이나 니오비움을 첨가해서 탄소를 안정화시키는 것이다. 이들 원소는 탄화물을 형성하므로 크롬탄화물의 형성을 방지한다. 이렇게 처리된 재료를 안정등급의 스테인리스 강이라고 부른다.


균열

균열은 응력과 부식의 조합에 의한 파괴와 관계된 부식의 한 형태이다. 균열은 부식피로와 응력부식균열로 나누어질 수 있다. 일반 대기 중에서 주기적인 하중을 받기 쉬운 철계재료에 있어서는 일반적으로, 피로곡선에 대한 내구한도가 있기 때문에 부식피로는 흥미롭다. 만약 재료가 부직환경하에서 피로에 걸렸다면 주기수가 증가함에 따라 파괴에 필요한 응력은 감소하고, 내구한도와 같은 것은 더 이상 존재하지 않는다. 피로균열이 생김에 따라 부식매개체가 균열에 들어가고 끝부분에서 부식을 유발한다. 이것은 균열저나속도를 증가시킨다.