코팅 아래의 선상 부식을 방지하는 방법

Filiform 부식은 필라멘트와 같이 무작위로 분포된 스레드의 얇은 코팅 아래에서 발생하는 특정 형태의 부식입니다. Filiform 부식은 underfilm 부식, 필라멘트 부식 또는 웜 트랙 부식으로도 알려져 있습니다. 이 기사에서는 실상 부식의 원인, 일반적으로 나타나는 위치, 진행 방식, 감지 방법 및 발생 방지 방법을 조사합니다.

사상 부식이란 무엇입니까?

선상 부식은 따뜻하고 습한 대기에 노출될 때 일반적으로 0.05~0.1mm(2~4밀) 두께의 얇은 유기 필름으로 코팅된 금속 표면에서 발생합니다. Filiform 부식은 항상 스크래치와 같은 코팅 결함과 수염, 절단 모서리 및 구멍과 같은 약점에서 시작됩니다. (무료 코팅 실패 및 결함 가이드를 확인하세요.)

그림 1. 사상식 부식의 필라멘트 특성(왼쪽). 코팅 아래에서 형성되는 실상 부식 터널(오른쪽).
출처:NASA 부식 공학 연구소

Filiform 부식이 발생하는 방법

여러 면에서 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)의 실상 부식은 강철의 부식과 유사합니다. Filiform 부식은 코팅된 기판의 결함 부위에 차등 폭기 셀이 형성되면서 발생합니다.

사상 세포는 적용된 코팅의 균열을 통해 산소와 응축된 수증기를 받는 활성 헤드와 꼬리로 구성됩니다. 헤드가 매우 산성인 경우 헤드는 알루미나 겔과 알루미늄의 기포로 채워질 수 있습니다. 마그네슘은 마그네슘 에칭으로 인해 헤드가 검게 보이지만 헤드가 부러지면 부식성 유체가 투명합니다. 알루미늄과 마그네슘의 실 모양 꼬리는 외관상 희끄무레합니다. 부식 생성물은 각각 알루미늄과 마그네슘의 수산화물과 산화물입니다. 양극 반응은 Al ³⁺ 을 생성합니다. 또는 Mg ²⁺ 이온은 꼬리에서 주로 발생하는 산소 환원 반응에서 생성된 하이드록실 이온과 반응하여 불용성 침전물을 형성합니다.

알루미늄 및 마그네슘의 개시 및 활성화 메커니즘은 본질적으로 코팅된 강철의 경우와 동일합니다. 산성화된 머리 부분은 움직이는 전해질 풀이지만 꼬리 부분은 알루미늄 이온이 이동하고 수산기 이온과의 점진적인 반응이 일어나는 영역입니다. 최종 부식 생성물은 다공성 꼬리에서 부분적으로 수화되고 완전히 팽창됩니다. 꼬리의 머리 부분과 중간 부분은 다양한 초기 반응 이온과 수성 매질에서 부식되는 알루미늄의 중간 생성물에 해당하는 위치입니다. (자세한 내용은 알루미늄 부식:알아야 할 5가지 놀라운 사실을 참조하십시오.)

강철과 대조적으로 알루미늄과 마그네슘은 산성 매질에서 기포를 형성하는 경향이 더 크며 헤드 영역의 음극 반응에서 수소 가스가 발생합니다. 꼬리의 부식 생성물은 삼수산화알루미늄 Al(OH)₃입니다. , 희끄무레한 젤라틴 침전물 또는 수산화마그네슘 Mg(OH)₂ , 희끄무레한 침전물.

선상 부식에 영향을 미치는 요인

다음과 같은 다양한 요인이 사상 부식의 시작에 영향을 미칩니다.

코팅의 특성

실상 부식은 아크릴 래커, 에폭시-폴리아미드, 에폭시-아민 및 폴리우레탄과 같은 모든 유형의 페인트와 액체 페인트 또는 정전기 분말과 같은 고전적인 적용 모드에서 발생합니다. 전기공용 테이프와 같은 밀봉된 코팅 아래에서는 발생하지 않습니다.

표면 준비

이것은 중요한 요소입니다. Filiform 부식은 표면 처리가 되지 않은 금속, 불량 처리 또는 도장 전에 표면이 오염된 금속에서 발생합니다.

합금의 특성

사상 부식은 모든 알루미늄 합금에 영향을 미칠 수 있기 때문에 합금의 특성은 필수 요소가 아닙니다. Alusuisse, Hydro Aluminium 및 Pechiney라는 세 개의 유럽 회사가 수행한 최근 공동 연구에 따르면 건설 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 합금인 알루미늄 6060 및 6063의 경우 구리 농도가 0.1%를 초과하는 경우를 제외하고 합금 조성이 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. .

Filiform Corrosion이 발생할 가능성이 가장 높은 곳

일반적으로 실상 부식은 염분이 떨어지는 따뜻한 해안 및 열대 지역이나 심하게 오염된 산업 지역에서 심각합니다. 거친 표면은 또한 실상 부식의 심각성을 더 많이 경험합니다. 실상 부식은 일반적으로 습도 수준이 75% - 90%이고 온도 범위가 20°C - 40°C(68°F - 104°F)이고 85% 상대 습도에서 성장이 가속화될 때 알루미늄 합금에서 발생합니다. (RH) 수준. 대기의 상대 습도는 사상 부식을 시작하는 가장 중요한 단일 요소입니다. (관련 자료:대기 부식의 5가지 요인.)

사상 부식을 지배하는 다른 주요 매개변수는 합금 조성, 잉곳 및 빌렛의 스캘핑, 열처리, 금속 표면층의 상태, 온도, 연삭, 산세척 및 예비 표면 처리입니다. 유기 코팅의 두께와 온도는 사상 부식을 시작하는 데 작은 역할을 하지만 상대 습도가 임계 범위 내에 있으면 온도를 높이면 필라멘트 성장이 증가합니다.

Filiform 부식을 감지하는 방법

실상 부식은 현미경을 사용하지 않고도 육안으로 식별할 수 있습니다. 이는 주석, 금, 은, 인산염, 에나멜 또는 래커로 얇게 코팅된 코팅된 강철, 알루미늄 및 마그네슘에서 관찰되었습니다.

미국에서 실상 부식에 대한 저항을 확인하기 위한 표준 테스트는 ASTM D 2803, "금속에 대한 유기 코팅의 실상 부식 저항 테스트를 위한 가이드"입니다. 이 테스트에 따라 코팅된 금속 시편을 베어 메탈에 스크라이빙하고 최대 24시간 동안 염무 분위기에 노출시키고 증류수로 헹군 다음 25°C(77°F) 및 85%의 밀폐된 캐비닛에 젖은 상태로 둡니다. RH. 노출 시간은 일반적으로 100~1000시간으로 다양합니다. 테스트 결과는 코팅된 재료가 실상 부식을 일으키는지 여부를 보여줍니다.

사상 부식의 영향을 가장 많이 받는 산업

항공기 구조 부품은 볼트와 리벳으로 고정됩니다. 이러한 패스너 및 기타 날카로운 표면 모서리는 실 모양 부식의 일반적인 시작점입니다. 따뜻한 해양 환경에서 운항하는 항공기는 특히 폴리우레탄 및 기타 코팅으로 코팅된 2024 및 7000 알루미늄 합금에서 상당한 부식 손상을 입는 것으로 보고되었습니다.

습도는 염 이온을 용해하는 데 필요하기 때문에 부식이 전파되는 가장 중요한 변수입니다.

부식은 일반적으로 기질과 코팅층에 결함이 있는 곳에서 시작됩니다. 결함은 긁힘이나 돌 조각으로 인해 기질과 코팅 사이의 접착력을 약화시킬 수 있습니다.

부식은 부식 결함의 헤드를 형성하는 이 궤적에서 시작됩니다. 부식은 일반적으로 코팅 표면 아래에 나타나는 웜 트랙과 같은 뚜렷한 실 모양의 필라멘트로 나타납니다.

손상은 알루미늄에 광범위하지 않지만 특히 트랙이 길고 흰색인 경우 외관상 좋지 않습니다.

이러한 유형의 실상 부식은 바퀴, 자동차 차체 및 항공기와 같은 모든 유형의 알루미늄 제품을 손상시킬 수 있습니다. 손상을 복구하려면 샌딩하고 새 코팅층을 적용해야 합니다. 실상 부식을 방지하려면 적절한 표면 전처리가 필요합니다.

사상체 부식은 주로 항공기가 바다 위를 자주 비행하거나 해안 비행장 행거에 기반을 둘 때 금속의 염화물 농도가 높을 때 더 심각했습니다.

알루미늄은 캔 및 기타 유형의 포장에 널리 사용됩니다. 알루미늄 호일은 습기 또는 수증기 장벽을 형성하기 위해 종이나 판지에 자주 적층됩니다. 알루미늄 호일을 실상부식으로 삼킨 경우 수증기 장벽이 파손되어 제품이 오염되거나 건조될 수 있습니다. 호일 적층 판지는 생산 또는 습한 환경에서 보관하는 동안 품질 저하가 발생할 수 있습니다.

자동차 산업에서 트윈 톤 표면(폴리싱 섹션) 및/또는 폴리싱 표면이 있는 독특한 단조 경합금 휠은 실상 부식 경향이 증가합니다.

Filiform 부식 방지 방법

일반적으로 실상 부식은 상대 습도를 60% 미만으로 낮추어 방지할 수 있습니다. 불행히도 항공기 및 자동차와 같이 움직이는 물체의 습도를 직접적으로 줄이는 것은 실용적이지 않습니다. 그러나 장기 보관 시설에 보관된 구성품의 습도 수준은 건조 팬과 가습기를 추가하거나 플라스틱 포장에 건조제를 추가하여 쉽게 제어할 수 있습니다.

두 층의 에폭시 코팅 시스템과 두 개의 폴리우레탄 코팅으로 프라이밍된 구성 요소는 단일 코팅 시스템보다 실상 부식에 더 잘 견딥니다.

강판에 아연도금을 하면 실상 부식 가능성이 줄어듭니다. 아연이 풍부한 프라이머와 크로메이트 및 인산염 처리된 프라이머는 단단하고 천천히 경화되는 폴리우레탄과 에폭시의 중간 코팅으로 강철 모재에 대한 실상 감수성을 감소시켰습니다. 아연 크롬산염 프라이머, 크롬산 아노다이징 및 크롬산염 또는 크롬산염-인산염 변환 코팅은 알루미늄 합금의 사상 부식으로부터 다양한 정도의 완화를 제공했습니다. (또 다른 옵션은 운송 및 재생 에너지 산업을 위한 액체 나일론 다중 중합체 코팅의 발전 기사에서 논의됩니다.)

금속 표면에 여러 번 코팅하면 수분 확산이 느려지고 단일 코팅 페인트 시스템보다 침투 및 결함 부위가 적습니다. 다중 코팅 시스템은 기계적 마모에 의한 침투에 저항하고 언덕과 골짜기가 적습니다. 층 형성 및 느린 경화에 의해 달성된 더 두꺼운 코팅은 산소 및 수분 침투 감소, 용매 포획 감소 및 개시 위치 감소를 통해 실상 부식에 대한 저항성이 실질적으로 더 우수함을 입증했습니다. 분말 코팅 시스템은 또한 열융착으로 인해 투습성에 대한 저항성이 더 좋은 거친 코팅이 되기 때문에 유익합니다. 매끄럽고 잘 준비된 프라이밍된 금속 표면은 일반적으로 거친 표면보다 더 나은 저항성을 갖습니다.

강철, 알루미늄 및 마그네슘은 모두 화학적으로 활성입니다. 그들의 합금은 열간 압연 및 어닐링 동안 분산, 침전 및 응집된 금속간 화합물을 포함합니다. 이러한 합금은 일반적으로 기계적 특성이 개선되었지만 최근 연구에 따르면 이질성(혼합물)과 표면 활성층의 존재가 섬유상 부식에 대한 민감성을 증가시키는 것으로 나타났습니다.