갈바닉 부식 차트로 장기 부식 손상 예방하기

갈바닉 부식(이종 금속 부식)은 석유 및 해양 산업뿐만 아니라 습한 환경을 다루는 가정에서도 흔히 볼 수 있는 현상입니다. 갈바닉 부식은 세탁기, 자동차, 배관 장비, 모든 종류의 구조물에 사용되는 금속을 포함해 수천 가지 금속 조합에서 발생할 수 있습니다. 따라서 어떤 금속 조합이 갈바닉 부식에 대한 가장 높은 위험 잠재력을 만들 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.

아래에서는 갈바닉 부식에 대한 간략한 개요와 제작자 및 기계공이 잘못된 금속 조합 사용을 피하는 데 도움이 되는 갈바닉 부식 차트를 제공합니다. 갈바닉 부식을 피하는 다른 유용한 방법들도 제공합니다.

갈바닉 부식 간략 개요

서로 다른 귀금속성(전위 차이)을 가진 두 금속이 결합되어 전해질 환경 내에 놓이면, 덜 귀한 금속이 부식되기 시작합니다. 이 현상을 갈바닉 부식이라고 합니다.

다음 세 가지 요인이 갈바닉 부식 위험을 높이는 데 기여하는 경우가 많습니다:

1. 이종 금속의 결합 사용
2. 전도성 경로
3. 전해질 존재

갈바닉 부식은 종종 두 이종 금속 사이에서 발생하지만, 두 유사 금속 사이에서도 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 볼트 한 부분이 바닷물에 잠기고 다른 절반이 공기에 노출되면 정전위 차이가 여전히 발생해 갈바닉 부식으로 이어질 수 있습니다.

갈바닉 시리즈를 이해하면 기계공과 제작자가 어떤 금속이 다른 금속보다 부식될 가능성이 더 높은지 이해하는 데 도움이 됩니다.

갈바닉 시리즈 이해하기

아래에는 해수에서 다양한 금속과 그 전기화학적 전압 범위를 비교하는 갈바닉 시리즈 차트가 포함되어 있습니다.

여기서 금속 합금들은 가장 귀한 것(상단)부터 가장 덜 귀한 것(하단)까지 배열되어 있습니다. 따라서 마그네슘이 가장 덜 귀한 금속이고, 흑연이 갈바닉 시리즈에서 가장 귀한 금속입니다.

예를 들어, 두 금속이 전해질 용액 하에서 전기적으로 연결되어 있다고 상상해 보세요. 회로에서 전류가 금속 1에서 금속 2로 흐른다면, 금속 1은 음극(cathode)이고 금속 2(양극, anode) 위에 위치합니다.

이를 더 단순화해 보겠습니다.

두 개의 반쯤 스크래치 난 316 스테인리스강 플레이트(활성 상태)를 고려해 보세요. 하나는 주석 도금, 다른 하나는 아연 도금이며, 그 결과 전위는 아래와 같습니다.

첫 번째 경우, 높은 정전위 차이로 인해 전류가 주석에서 스테인리스강으로 흐릅니다. 즉, 전자가 스테인리스강에서 주석으로 이동합니다. 음극 표면적이 더 크므로 스테인리스강의 부식 속도가 높습니다.

두 번째 경우, 아연이 갈바닉 시리즈에서 스테인리스강 아래에 있으며, 여기서는 노출된 음극 면적도 작습니다. 따라서 아연이 부식되지만 첫 번째 경우보다 훨씬 느린 속도입니다.

요약하자면, 갈바닉 부식을 피하려면:

1. 금속 선택은 갈바닉 시리즈에서 서로 가깝도록 해야 합니다.
2. 음극(더 귀한 금속)의 면적은 양극(덜 귀한 금속)의 면적보다 작아야 합니다.

부식 효과는 두 이종 금속 접합부에서 더 크고 원단에서는 덜합니다.

갈바닉 부식 차트에 따른 피해야 할 금속 조합

갈바닉 부식 위험을 완화하기 위해 함께 사용하지 말아야 할 특정 금속들이 있습니다. 아래에서는 가장 높은 위험을 안고 있는 금속 조합을 보여주는 갈바닉 부식 차트를 제공합니다.

스테인리스강(활성) + 알루미늄

스테인리스강은 음극, 알루미늄은 양극 역할을 합니다. 알루미늄은 스테인리스강에 부정적으로 반응하지만 양호한 환경(해양 환경)에서 알루미늄 표면적이 스테인리스강보다 크면 알루미늄 표면 부식이 발생할 가능성이 큽니다. 이 점에서 무거운 알루미늄 장비를 스테인리스강 패스너로 해양 선박에 매달면 위험이 있습니다. 점차 알루미늄이 결합 지점에서 부식되기 시작하고 신속히 조치하지 않으면 떨어질 수 있습니다.

구리 + 강철

구리 수도관이 어댑터를 통해 강철 파이프에 연결되고 내부의 물이 전해질 역할을 하는 경우를 생각해 봅시다. 강철이 구리에 대해 전기음성적이므로 전자가 강철에서 구리로 흐르고 강철 파이프가 부식됩니다. 경제적 이유로 전 구리 시스템을 만드는 것은 대부분 어렵습니다. 절연 소재로 만든 두꺼운 6인치 커플링으로 전기적 접촉을 차단하는 것이 갈바닉 부식을 피하는 더 쉬운 방법입니다.

구리 + 알루미늄

알루미늄은 가볍고 저렴하며 구리와 유사한 열전달 특성을 가져 알루미늄-구리 조인트가 대부분의 HVAC 용도에 흔히 사용됩니다. 비보호 습한 환경에서 알루미늄은 희생 양극, 구리는 음극 역할을 합니다. 알루미늄이 부식돼 조인트 실패로 이어집니다. 그러나 조인트에 아연 코팅을 적용하면 아연이 구리와 알루미늄 모두에 대한 희생 양극 역할을 해 알루미늄을 보호합니다.

갈바닉 부식 방지 팁

갈바닉 부식 차트를 참조하는 것이 위험한 금속 조합을 피하는 가장 쉽고 빠른 방법 중 하나지만, 갈바닉 부식을 피하는 다른 방법들도 있습니다.

올바른 금속 선택

귀금속성 차이가 작은 금속(0.2볼트 이하)을 선택하는 것이 필수적입니다. 예를 들어 니켈과 은 사이에는 0.15볼트 차이가 있어 꽤 허용 가능합니다.

음극 표면적 최소화

갈바닉 반응 속도는 음극 면적에 직접 의존합니다. 양극에 비해 큰 음극 표면적을 최소화하면 음극의 부식 속도를 낮출 수 있습니다.

음극과 양극을 덜 귀한 금속으로 코팅

음극과 양극을 덜 귀한 금속으로 코팅하면 둘 다 갈바닉 부식으로부터 보호됩니다. 강철 구조물에 아연을 적용하는 것이 갈바닉 코팅의 일반적인 예입니다.

억제제 사용

요즘 갈바닉 부식 억제제도 모든 산업에서 인기 있습니다. 이종 금속 조인트와 전기 연결 사이에 적용할 수 있는 아연 풍부 코팅입니다. 강력한 포뮬러가 습기와 이종 금속 반응으로 생성된 에너지를 쉽게 흡수합니다.

희생 양극 사용

베이스 소재보다 전기화학적으로 더 반응성이 높은 희생 양극을 사용하면 보호 소재를 구할 수 있습니다. 예를 들어 아연 코팅 대신 강철 플레이트 근처에 아연 블록을 배치하면 갈바닉 부식으로부터 보호할 수 있습니다.

이종 금속 절연

갈바닉 부식을 피하는 또 다른 방법은 두 이종 금속 결합 사이에 유전체 절연을 추가해 전기적 접촉을 차단하는 것입니다. 예를 들어 네오프렌이나 나일론 와셔와 볼트 슬리브는 스테인리스강 볼트를 알루미늄이나 아연도금 강철 부재로부터 완전히 격리합니다. 그러나 고강도 연결을 다룰 때는 유전체 소재를 하중 조건에 맞춰 확인해야 합니다.

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