아연도금 강철: 녹에 강한 이유와 특징

아연도금 강철은 부식을 막기 위해 화학 공정을 거친 강철입니다. 강철 표면에 산화아연 층을 입히는데, 이 보호 금속은 쉽게 녹슬지 않습니다. 코팅은 강철을 더 단단하고 흠집에 강하게 만들며, 많은 사람이 선호하는 새틴 광택을 줍니다. 수많은 옥외, 해양, 산업 용도에서 아연도금 강철은 필수 소재입니다.

제조 방법

강철에 녹이 잘 슬지 않는 금속인 아연을 합금하는 것이 가장 일반적인 녹 방지법입니다. 강철을 녹인 아연에 담그면 화학 반응으로 아연이 강철에 영구 결합합니다. 따라서 아연은 페인트 같은 단순한 도료가 아니라 강철의 일부가 됩니다. 최외층은 순수 아연, 그 아래 층은 아연-철 혼합층, 내부는 순수 강철입니다.

이 공정을 '용융 아연도금(Hot-dipped galvanization)'이라 하며 가장 흔한 방법이지만 유일한 방법은 아닙니다. 연속 시트 아연도금은 강철 시트나 와이어를 녹인 아연에 통과시키며, 역시 용융 담금질의 일종이나 보호 금속 층이 더 얇습니다. 강철에 아연을 도장하거나 분사할 수도 있으나 용융 담금질만큼 강한 결합은 형성되지 않습니다. 전기도금(Electrogalvanizing)은 전기로 두 금속 간 결합을 만드는데, 비교적 얇은 아연 층이 생깁니다.

아연도금 정도는 보통 아연 두께 대신 단위 면적당 아연 중량으로 표현합니다. 이게 도포된 금속 양을 더 잘 나타내기 때문입니다. 강철은 브레이스, 못, 나사, 빔, 스터드 등 개별 부품 성형 후 아연도금하는 경우가 많습니다. 그러나 연속 시트 아연도금은 제품 제작 전 시트 상태에서 하며, 어느 정도 굽힘·성형에도 박리되지 않습니다.

아연도금의 이점

아연은 두 가지 방식으로 강철을 보호합니다. 첫째, 아연은 녹에 강합니다. 강철 주성분인 철은 산소·수분과 쉽게 반응해 결국 분해됩니다. 표면 아연 층이 이 요소들의 침투를 늦춥니다. 또한 파티나(아연 산화물, 염류 등 화합물 층)가 생겨 추가 보호막이 됩니다. 아연은 매우 단단하고 흠집에 강하며, 많은 이가 좋아하는 새틴 광택을 냅니다.

외층은 '희생층' 역할도 합니다. 어떤 이유로 아연도금 강철 표면에 녹이 슬어도 아연이 먼저 부식됩니다. 표면이 긁히거나 손상돼도 주변 아연이 강철보다 먼저 부식됩니다. 아연도금 강철 수명은 다양하지만, 산업용으로 3.9밀(0.0039인치, 0.09906mm) 두께 코팅 시 평균 조건에서 무유지보수로 70년 이상 지속됩니다.

용도

아연도금 강철은 어디에나 있습니다. 많은 주택이 강철 골조이며, 건물 지붕에도 쓰입니다. 자동차 여러 부품이 날씨로부터 차체를 보호하며, 염분과 환경에 강한 해양 용도로도 널리 쓰입니다. 저렴하고 내구성 좋고 효과적일 뿐 아니라 재활용·재사용이 여러 번 가능해 인기입니다.

단점

단점은 상대적으로 적으나 모든 강철 제품에 적합하진 않습니다. 너무 크거나 너무 작은 물체는 용융 담금질이 어렵고, 다른 아연도금 방식은 보호력과 지속성이 떨어집니다. 결국 아연도 부식되는데, 코팅 두께와 환경에 따라 기간이 다릅니다. 비나 바닷물에 지속 노출되면 수명이 크게 단축됩니다.

너무 천천히 식히거나 완전히 식기 전 쌓아두면 외층 아연이 벗겨질 수 있습니다. 아연과 하부 합금 사이에 미세 틈이 생겨도 박리 원인이 됩니다. 아연 코팅이 너무 두꺼우면 부서지기 쉽고 벗겨질 수 있습니다.

아연도금 대체재

일부 금속 제품은 효과적으로 아연도금할 수 없습니다. 예: 작은 나사에 아연 코팅이 너무 두꺼울 수 있습니다. 많은 경우 크롬을 함유한 스테인리스강이 대신 쓰입니다. 아연도금 금속과 달리 스테인리스강은 표면 코팅이 아니라 크롬이 강철 합금 조성에 포함됩니다.