ISO 8044:2010에 따르면, '부식은 금속과 그 환경 사이의 물리화학적 상호작용으로, 금속 특성의 변화를 초래하며, 이들이 부분인 금속, 환경, 또는 기술 시스템의 중대한 기능적 손상을 초래할 수 있다'. 금속 또는 시스템 특성의 변화가 바람직하지 않은 결과를 초래할 때 부식이 관찰됩니다. 이는 단순한 외관 손상에서부터 큰 경제적 손실을 초래하고 사람들에게 위험을 줄 수 있는 기술 시스템의 완전한 고장에 이르기까지 다양합니다.
부식은 금속이 환경과 직접 화학적 및 전기화학적으로 반응하여 파괴되거나 열화되는 것으로 광범위하게 정의될 수 있습니다. 가장 간단히 말하면, 금속 부식은 도금의 역반응입니다. 부식되는 금속이 양극을 형성하는 반면, 음극은 도금되는 쪽입니다. 자연에서 발견되는 금속 광석의 예에서 알 수 있듯이, 많은 환경에서 대다수 금속은 본질적으로 안정적이지 않고 더 안정적인 조합으로 되돌아가려는 경향이 있기 때문에 금속 부식이 발생합니다.
탄소강(연강 포함)은 본질적으로 제한된 합금 함량을 가지며, 일반적으로 모든 첨가 요소의 합계가 중량 기준으로 2% 미만입니다. 불행히도 이러한 첨가 수준은 일반적인 부식 거동에 현저한 변화를 일반적으로 생성하지 않습니다. 이 진술에 대한 한 가지 가능한 예외는 내후성 강철로, 구리, 크로뮴, 니켈, 및/또는 인의 소량 첨가가 특정 환경에서 부식 속도를 크게 감소시킵니다. 탄소강에 존재하는 다양한 원소 수준에서, 이 원소들은 대기, 중성수, 토양에서 부식 속도에 유의미한 영향을 미치지 않습니다. 산 공격의 경우에만 효과가 관찰됩니다. 이 경우 인과 황의 존재가 공격 속도를 현저히 증가시킵니다. 실제로 산성 시스템에서 순철이 공격에 대한 최상의 저항성을 보이는 것으로 나타납니다.
부식 반응은 화학 반응이 열역학적으로 유리한 조건에서 일어납니다. 이것이 발생하면, 다른 잠재적 요인들이 반응 속도(반응 동역학)를 주도합니다. 부식 속도는 탄소강이 사용되는 환경에 크게 의존합니다. 특정 부식 문제를 해결할 때, 부식 환경을 변경함으로써 공격 속도의 극적인 변화를 종종 달성할 수 있습니다. 부식이 다면적 현상이므로, 환경적 기반(대기 부식, 수중 부식, 토양 부식, 콘크리트 부식, 보일러 부식 등)에 따라 다양한 유형을 분류하려는 시도가 일반적으로 유용합니다.
금속과 환경 간 상호작용을 설명하는 부식 유형과, 부식의 현상적 외관을 설명하는 부식 형태 사이에는 구분이 있습니다.
화학 반응 - 금속이 뜨거운 가스와 반응하여 산화층을 형성하는 고온에서 발생하는 전형적인 화학적 부식 반응입니다.
금속-물리 반응 - 금속-물리 반응의 예는 금속으로 확산되는 수소에 의한 취성화로, 부품 고장으로 이어질 수 있습니다. 취성화는 부주의한 제조 공정의 결과일 수 있습니다. 또한 부식 공정(금속 용해)에 의해 개시될 수도 있습니다. 예: 부식 유도 수소 보조 균열.
전기화학 반응 - 가장 일반적인 부식 반응 유형입니다. 이 반응은 금속 내 전자와 전도성 전해질(표면의 수막 등) 내 이온에 의한 전기적 교환을 암시합니다.
전체 반응은 두 부분 반응으로 분리될 수 있습니다. (i) 금속 용해, 산화 또는 양극 반응(Fe = Fe²⁺ + 2e⁻), (ii) 환원 또는 음극 반응, 주로 공기 중 산소와 물의 반응(O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻). 이 두 부분 반응은 금속 표면에서 상당히 균질한 분포로 일어나 균일한 공격을 초래하거나, 국소적으로 분리되어 발생하여 점식 부식과 같은 국부 부식 형태를 초래할 수 있습니다.
부식 반응의 메커니즘과 전기화학적 본질은 부식이 발생하기 위한 필수 조건을 정의합니다(그림 2). 이 조건들은 (i) 도전성 금속, (ii) 전해질(표면의 얇은 수분막으로도 충분), (iii) 음극 반응을 위한 산소입니다.
그림 2 탄소강의 부식 반응
그림 2는 물방울 아래 철의 기본 부식 메커니즘도 보여줍니다. 철 용해와 산소 환원 반응이 표면에서 약간 분리되어 일어나며, 그 생성물(Fe 이온과 OH 이온)이 물방울에서 반응하여 적색 녹(부식 생성물)을 형성합니다. 그림 2의 부식 반응 단순 모델은 많은 부식 형태를 설명하고 부식 저감 대책을 도출하는 데도 도움이 됩니다. 부분 반응 중 하나를 방지하거나 늦춤으로써 전체 부식 속도를 감소시킬 수 있습니다.
여섯 가지 주요 부식 형태가 있습니다(그림 3). 이들은 (i) 균일 부식/얕은 점식 부식, (ii) 점식 부식, (iii) 환경 유도 균열, (iv) 틈새 부식, (v) 결정간(입계) 부식, (vi) 갈바닉 부식입니다.
그림 3 부식 형태
균일 부식은 표면이 거의 균일하게 제거되는 부식 형태입니다. 부분 반응(금속 용해와 산소 환원)이 표면 전체에 통계적으로 분포하여 금속의 다소 균질한 용해와 부식 생성물의 균일한 형성(예: 탄소강의 적색 녹)을 초래합니다. 이 부식 형태의 정도는 보통 이전 경험을 바탕으로 잘 추정할 수 있습니다. 부식 속도는 보통 마이크로미터/년으로 주어집니다. 이러한 평균값을 사용하여 부품 수명을 계산할 수 있으며, 두께를 늘려 수명을 연장할 수 있습니다.
균일 부식은 무방비 탄소강과 아연 도금 강철에서 대기 조건 하에 발생합니다. 현실에서는 순수하게 균질한 부식 공격은 일어나기 어렵습니다. 복잡한 강철 부품에서는 항상 다른 영역보다 더 빨리 부식되는 영역이 있어 다소 거친 표면과 불규칙한 부식 생성물 피복이 생깁니다.
점식 부식은 강철에 작은 구멍이나 피트를 생성하는 국부 부식 형태입니다. 이 부식 형태는 주로 표면의 얇은 산화층(두께 몇 나노미터)에 부식 저항성을 의존하는 비활성태 금속에서 발견됩니다. 부식 개시 과정은 수동태 피막의 국부 파괴로 시작됩니다. 국부 부식 공격은 예를 들어 염화물 이온에 의해 강철에서 개시될 수 있습니다. 점식 부식은 꽤 문제가 될 수 있습니다. 균일 부식은 표면에서 명확히 보이는 반면, 점식 부식은 표면에 작은 핀홀로만 나타나는 경우가 많습니다. 핀홀 아래 제거된 물질량은 일반적으로 알려지지 않았으며, 숨겨진 공동이 형성될 수 있어 점식 부식을 검출하고 예측하기 더 어렵게 만듭니다. 기술적으로 점식 부식을 제어할 합리적인 방법은 없습니다. 이 부식 형태는 설계 고려사항과 올바른 소재 사용을 통해 처음부터 배제해야 합니다.
그림 4 점식 부식 단계와 환경 유도 균열에 필요한 요인들
환경 유도 균열에는 두 가지 유형이 있습니다. (i) 응력 부식 균열, (ii) 수소 보조 균열(그림 4).
응력 부식 균열은 특정 재료에 균열을 초래하는 기계적 및 전기화학적 부식 결합 공정입니다. 일반적으로 연성 금속이 항복 강도 훨씬 아래의 응력 수준에서 예기치 않은 갑작스러운 취성 파단으로 이어질 수 있습니다. 소재 내 잔류 응력만으로도 응력 부식 균열 공격을 개시하기에 충분할 수 있습니다.
응력 부식 균열은 단순히 부식과 기계적 응력의 중첩이 아니라, 높은 금속 용해 속도(양극 반응)로 이어지는 자기촉매적, 자기가속적 공정으로 이해할 수 있습니다. 처음에는 작은 피트가 형성되고, 소재의 가동 또는 잔류 응력으로 인해 균열로 발전합니다. 균열 형성은 새로운 활성(비수동태) 금속 표면을 열어주며, 이는 다시 매우 쉽게 부식됩니다. 이는 추가 균열 전파와 균열 내 새로운 고활성 금속 표면 노출로 이어집니다. 균열 내 금속 용해는 기계적 파단이 발생할 때까지 빠르게 진행됩니다.
응력 부식 균열은 다음 세 가지 다른 요구사항이 동시에 충족될 때만 발생하는 매우 특정한 부식 형태입니다(그림 4). (i) 기계적(하중, 응력), (ii) 재료(감수성 합금, 예: 강철), (iii) 환경(고부식성, 염화물). 특정 강종이 실내 수영장 같은 가혹한 환경에서 응력 부식 균열을 겪을 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 이들 대부분에서 부식은 염화물이 수동태 피막을 공격하면서 개시됩니다.
수소 보조 균열은 수소 원자가 강철로 확산되어 발생합니다. 격자 내 수소 존재는 금속의 기계적 무결성을 약화시키고 항복 강도 이하 응력 수준에서 균열 성장과 취성 파단으로 이어집니다. 응력 부식 균열과 마찬가지로, 감지 가능한 경고 신호 없이 강철 부품의 갑작스러운 고장으로 이어질 수 있습니다. 일반적인 용도에서 수소 손상은 보통 인장 강도 약 1MPa 이상 고강도 강철에만 관련됩니다.
응력 부식 균열과 마찬가지로, 세 가지 다른 조건(그림 4)이 동시에 존재해야 합니다. (i) 기계적(하중, 응력), (ii) 재료(경도 구조), (iii) 환경(외부 수소, 내부 수소).
수소 소스는 제강, 산세, 전기 아연 도금 같은 생산 공정일 수 있습니다(1차 수소). 2차 소스는 부식 공정 중 형성되는 수소일 수 있습니다. 부식 공정 중 수소가 형성되어 소재로 확산됩니다. 이 수소 흡수는 강철의 인성 또는 연성 감소를 초래합니다.
틈새 부식은 두 표면 사이(동일 금속, 다른 금속, 금속과 비금속)에 형성된 균열이나 틈새에서 발생하는 부식을 말합니다. 이 부식 유형은 공기 중 산소의 틈새 영역으로의 확산 제한적 진입으로 인해 공통 전해질(소위 통기 전지)에서 용존 산소 농도가 달라지면서 개시됩니다. 다시 두 부분 반응이 표면의 다른 부분에서 일어납니다. 산소 환원은 주변 공기로 쉽게 접근 가능한 더 높은 산소 농도의 외부 영역에서 일어나며, 양극 금속 용해는 틈새 영역에서 일어나 국부 공격(예: 점식)을 초래합니다. 물의 유입이 방지되지 않으면 와셔나 가스켓 아래에서도 발생할 수 있습니다.
부식을 유도할 수 있는 틈새 크기에는 하한과 상한이 있습니다. 틈새가 너무 빡빡하면 부식용 전해질이 도입되지 않습니다. 틈새가 너무 넓어 산소 진입 감소가 없으면 통기 전지와 그에 따른 산소 농도 차이가 발생할 수 없습니다. 그러나 임계 틈새 폭은 관련 강철 유형, 부식 환경, 습/건조 사이클 등 여러 요인에 따라 달라집니다.
결정간 부식은 금속 구조에서 입계를 따라 우선적으로 아주 좁은 경로에서 부식 공격이 일어나는 특수한 국부 부식 형태입니다. 이 부식 형태의 가장 일반적인 효과는 재료의 급속한 기계적 분해(연성 상실)입니다. 보통 올바른 소재와 생산 공정 사용으로 예방할 수 있습니다.
잘 알려진 예는 스테인리스강의 소위 민감화입니다. 이 소재의 특정 강종이 상당한 시간 동안 500~800°C 온도 범위에서 유지될 때(예: 용접 공정 중), 크롬 풍부 탄화물이 형성되어 입계에서 크롬 고갈을 초래합니다. 결과적으로 입계는 잔여 소재보다 낮은 부식 저항성을 가지게 되어 국부 부식 공격으로 이어집니다.
갈바닉 부식은 두 이종 금속이 전기적 도통 연결을 가지고 공통 부식성 전해질과 접촉할 때 발생하는 부식 손상을 말합니다. 부식의 전기화학적 모델에서 두 부분 반응(양극 금속 용해와 음극 산소 환원) 중 하나가 거의 전적으로 한 금속에서 일어납니다. 일반적으로 덜 귀한 금속이 용해(양극 금속 용해)되는 반면, 더 귀한 부분은 부식에 의해 공격받지 않습니다(산소 환원을 위한 음극 역할만 함). 갈바닉 부식이 발생하는 곳에서는 덜 귀한 금속의 부식 속도가 다른 금속과의 접촉 없는 자유 부식 환경에서의 속도보다 높습니다.
열역학적 데이터와 전형적 응용에서 얻은 일반적인 경험을 사용하여, 어떤 소재 조합이 갈바닉 부식 영향을 받는지 예측할 수 있습니다. 갈바닉 부식 현상의 긍정적 예는 아연이 탄소강과 저합금강을 보호하는 방식입니다. 아연은 덜 귀한 금속으로, 스스로 부식됨으로써 강철을 적극적으로 보호합니다.
탄소강의 대기 및 많은 수중 환경에서의 부식은 피막 형성과 파괴 관점에서 가장 잘 이해됩니다. 철이 산소 및/또는 물 존재 시 그 산화물에 대해 열역학적으로 불안정하다는 것은 피할 수 없는 사실입니다. 따라서 질문은 강철이 부식할 것인지 여부가 아니라, 어떤 속도로 부식할 것인가입니다. 피막 형성 없이 일정한 환경에서는 산화 속도가 일정할 것으로 예상됩니다. 반면, 형성된 부식 생성물 피막이 강철을 부식 환경으로부터 격리하면, 초기 피막 형성 기간 후 부식 속도 제로가 예상됩니다. 반응물의 확산 전달만 허용하는 단단히 부착된 피막은 노출 시간의 제곱근에 반비례하여 부식 속도가 감소하는 특징이 있습니다. 위의 이상화가 탄소강 부식에서 드물게 마주치므로, 안정한 피막 형성을 방해하는 다른 요인들이 작용함이 분명합니다. 이러한 요인들은 바람이나 비에 의한 침식 같은 외부 요인일 수도 있고, 금속과 산화물의 다른 비체적에 의한 응력 같은 피막 내부 요인일 수도 있습니다.
대기 중 철의 부식은 수화 산화물 형성에 의해 진행됩니다. 반쪽 전지 반응은 (i) ½O₂ + H₂O + 2e⁻ = 2(OH)⁻ (음극), (ii) Fe = Fe²⁺ + 2e⁻ (양극) 식으로 표현할 수 있습니다. 추가 반응이 발생할 수 있습니다. (i) Fe²⁺ + 2(OH)⁻ = Fe(OH)₂, (ii) 2Fe(OH)₂ + H₂O + ½O₂ = 2Fe(OH)₃.
수화 산화물은 건조 기간 동안 물을 잃고 무수 제1산화철과 제2산화철로 되돌아갈 수 있습니다. 또한 자철석(Fe₃O₄) 또는 FeO·Fe₂O₃ 층이 산화철(FeO)과 적철석(Fe₂O₃) 층 사이에 자주 형성됩니다. 실제로 철의 다양한 산화물과 수산화물은 꽤 복잡한 화합물 시스템을 형성합니다. FeOOH 화합물은 세 가지 다른 결정 형태와 비정질 형태로 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 다양한 산화물 유형의 발생은 pH, 산소 가용성, 다양한 대기 오염 물질, 탄소강 조성(구리와 인을 함유한 내후성 강철 등)에 의존합니다. 실제 부식 피막의 성질은 중요합니다. FeO와 FeOOH는 Fe₃O₄와 Fe₂O₃보다 더 잘 부착되는 것으로 보여 부식 공격을 늦출 가능성이 더 높지만, 더 높은 산화물과 산화수산화물은 박리되기 쉽습니다.
탄소강의 부식 속도가 다양한 대기 환경(농촌, 도시, 산업, 해양 등)에서 크게 다르므로, 이러한 차이에 기여하는 요인들이 무엇인지 결정하는 것이 논리적입니다. 부식성을 예측하는 것은 불가능하지만, 습도, 온도, 염화물, 황산염, 그리고 아마도 다른 대기 오염 물질 수준이 각각 탄소강 부식 속도에 영향을 미치는 것으로 보입니다.
대기 부식은 전해질 공정이므로 전해질의 존재가 필요합니다. 이는 강철 표면이 물로 흥건해야 함을 의미하지 않습니다. 사실, 흡착된 매우 얇은 수막만 있으면 됩니다. 실제 노출 동안 강철은 비나 튀김 때문에 물에 잠긴 상태로 일부 시간을 보내고, 얇은 흡착 수막으로 덮인 상태로 일부 시간을 보냅니다. 얇은 수막으로 덮인 시간 비율은 노출 위치의 상대 습도에 꽤 강하게 의존합니다. 여러 연구에 따르면 습윤 시간은 중요한 요소지만, 부식 속도 추정 시 고립되어 고려될 수는 없습니다. 이 사실의 예가 그림 5에 나와 있는데, 0.01% 이산화황을 함유한 분위기에서 55일 노출된 철의 중량 증가가 상대 습도 함수로 그려져 있습니다. 그림 5 오른쪽 하단에는 이산화황 없는 환경에서 99% 상대 습도로 동일 시간 노출된 철의 측정된 부식 속도가 있습니다.
또 다른 흥미로운 특징은 임계 습도 수준이 존재하여 그 아래에서는 부식 속도가 작다는 것입니다. 이산화황 함유 환경에서 임계 습도는 약 60%입니다. 이 거동은 해염 입자와 접촉한 강철의 경우와 대조됩니다(그림 5 참조). 그림 5에서 부식 속도는 습도 증가와 함께 꾸준히 증가합니다. 데이터는 부족하지만, 환경 내 질소 산화물도 탄소강 부식에 가속 효과를 보이는 것으로 보입니다. 실제로 강한 전해질 활성을 가질 수 있는 모든 기체 대기 성분은 탄소강 부식 속도를 증가시킬 수 있는 것으로 의심됩니다. 요약하면, 대기 부식에서 염화물 이온의 가속 효과가 있음을 알 수 있습니다.
그림 5 상대 습도가 탄소강 부식에 미치는 영향
탄소강을 특정 구조 용도로 선정할 때 부식 방지(그림 6)는 종종 필수적 고려사항입니다. 부식은 부품의 하중 지지 능력을 일반적으로 크기(단면) 감소나 점식으로 감소시킬 수 있는데, 점식은 점식 영역에서 유효 단면을 감소시킬 뿐만 아니라 균열을 개시할 수 있는 응력 상승체를 도입합니다. 분명히 부식을 감소시키거나 제거하는 모든 조치는 부품 수명을 연장하고 신뢰성을 높입니다. 경제성, 환경 조건, 부품 예상 수명에 필요한 보호 정도, 예기치 않은 가동 고장의 결과, 외관 중요성 등이 강철 부품에 부식 방지가 필요한지 여부뿐만 아니라 그 보호를 달성하는 가장 효과적이고 경제적인 방법을 결정하는 주요 요소입니다.
그림 6 강철 부식 방지
강철 부식을 최소화하는 두 가지 방법이 있습니다. 첫째는 반응 상들을 분리하는 것이고, 둘째는 반응 상들의 반응성을 감소시키는 것입니다. 반응 상 분리는 금속, 무기, 유기 코팅, 피막 형성 억제제로 달성할 수 있습니다. 반응성 감소는 합금화, 양극 또는 음극 보호, 환경 화학 처리로 달성할 수 있습니다. 일부 보호 방법은 두 가지 이상의 형태를 결합합니다.
대부분 환경에서 탄소강 부식 속도는 일반적으로 농촌 옥외 대기에서 약 20μm/년, 해안 환경에서 100μm/년 이상입니다. 이는 보통 만족스러운 용도에 비해 너무 높습니다. 제품 설계는 일반적으로 기본 소재 손실을 고려하지 않습니다. 따라서 탄소강에는 비용 효율적인 부식 방지 솔루션이 필요합니다. 알칼리성 환경에서는 강철이 일반적으로 안정적입니다. 이는 예를 들어 주변 콘크리트의 알칼리성 환경에서 탄소강 철근이 이미 부식에 대해 매우 잘 보호되는 이유를 설명합니다.
탄소강의 내식성을 향상시키기 위해 여러 유형의 코팅이 적용됩니다. 코팅 관행은 저비용 임시 보호를 위한 오일링부터 장기 내식성, 내열성, 내마모성을 위한 증착까지 다양합니다. 경제적 이유로 코팅 선택 전에 원하는 보호 정도를 결정해야 합니다.
출하 또는 보관 중 효과적인 임시 보호는 탄소강을 광물유, 억제제 결합 용제, 석유계 코팅 에멀전, 왁스로 코팅하여 얻을 수 있습니다. 이러한 코팅 유형은 산세 또는 코팅 공정 사이에 적용됩니다. 이러한 코팅은 장기 부식 보호를 제공할 것으로 기대되지 않습니다.
모든 코팅 공정에서 표면 준비가 중요합니다. 강철 표면의 산화물은 산세 또는 블라스팅으로 제거해야 합니다. 탈지는 산화물 제거 후 또는 강철에 임시 코팅이 주어진 후 필요하며, 여러 수단으로 달성할 수 있습니다. 이상적으로 코팅 공정 첫 단계는 세척 직후 시작되어야 합니다.
아연, 알루미늄, 납, 주석, 이들 금속 합금 코팅을 탄소강에 적용하는 데 사용됩니다. 용융 도금 공정은 강철을 코팅 금속 용융욕에 담그는 것으로 구성됩니다.
아연 코팅 또는 아연 도금은 탄소강 부식 보호에 좋은 선택입니다. 강철에 아연 코팅을 적용하기 위한 여러 적합한 공정을 사용할 수 있습니다. 아연 부식 속도는 농촌/도시 대기에서 약 0.5μm/년, 해안 환경에서 최대 약 5μm/년으로 강철보다 10배 이상 낮습니다. 낮은 부식 속도는 공기 중 CO₂에서 유래한 탄산염과 대기 중 존재하는 경우 염화물을 함유한 안정적인 부식 생성물 층 형성 결과입니다. 이러한 불용성 부식 생성물 형성이 불가능한 조건에서는 훨씬 높은 부식 속도가 발생하여 아연의 보호 코팅으로서 적합성을 제한합니다. 이들은 영구적으로 젖은 조건이나 이산화황 같은 산업 오염 물질 고농도 노출을 포함합니다. 이러한 환경에서는 용해성 부식 생성물이 우선적으로 형성되어 강우에 의해 씻겨 나갈 수 있습니다. 부식 속도 감소 외에도 아연은 기저 강철에 음극 또는 희생 보호도 제공합니다. 긁힘, 칩핑 또는 기타 아연 코팅 손상으로 강철이 노출되면 특수한 형태의 갈바닉 부식이 발생합니다. 아연은 강철보다 덜 귀한 금속이므로 강철을 보호하기 위해 우선적으로 부식됩니다.
아연 코팅은 대기 부식 중에 상당히 균질하게 소모됩니다. 따라서 주어진 용도에서 코팅 두께를 두 배로 하면 아연이 소모되고 강철 기재에 적색 녹이 발생할 때까지 시간도 보통 두 배가 됩니다. 아연은 알칼리성 환경에서 안정하지 않으며 pH 10 이상 용액에서 쉽게 공격받습니다.
아연 코팅 방법에는 전기 아연 도금, 용융 아연 도금, 셰라디징이 있습니다. 셰라디징은 열확산 공정을 이용한 아연 코팅 방법입니다.
알루미늄 용융 도금(알루미나이징)은 탄소강에 내식성과 내열성을 모두 제공합니다. 많은 환경에서 아연과 거의 같은 방식으로 아연이 강철을 갈바닉적으로 보호합니다. 아연-알루미늄 및 알루미늄-아연 합금도 용융 도금으로 강철에 적용됩니다. 알루미나이징 강철을 가열하면 약 800°C까지 산화에 저항하는 철-알루미늄 금속간 화합물이 형성됩니다. 알루미나이징 강철은 자동차 배기 시스템 등 내열성이 필요한 곳에 자주 사용됩니다.
주석 용융 도금은 장식적이고 무독성인 배리어 코팅을 제공합니다. 주석은 강철 기재를 갈바닉적으로 보호하지 않습니다. 이 이유로 래커나 기타 유기 코팅을 주석 코팅 기공 충진과 배리어 보호 강화를 위해 자주 사용합니다.
납 용융 도금은 황산 증기나 기타 공격적 화학 환경에 노출된 강철에 때때로 사용됩니다. 테른 플레이트, 납-주석 합금 코팅은 순수 납 코팅보다 더 많은 보호를 제공하며 납땜 가능합니다.
전기도금 코팅은 내식성, 외관, 납땜성, 기타 특수 요구사항을 위해 강철에 적용됩니다. 아연, 알루미늄, 크로뮴, 구리, 카드뮴, 주석, 니켈 등 다양한 소재가 강철에 전기도금될 수 있습니다. 다층 코팅도 전기도금으로 적용 가능합니다. 예: 밝은 자동차 트림에 사용되는 구리-니켈-크로뮴 도금 시스템.
탄소강은 구리, 스테인리스강 등 더 내식성 강한 소재와 냉간 롤 본딩, 열간 롤 본딩, 열간 프레싱, 폭발 본딩, 압출 본딩으로 결합될 수 있습니다. 결과적인 라멜라 복합 소재는 단일 소재에서 얻을 수 없는 특유한 특성을 가집니다.
이 코팅들은 다양한 부식 환경에서 강철에 효과적인 장기 부식 보호를 제공합니다. 와이어 화염 분사, 분말 화염 분사, 아크 분사 등 여러 공정 중 하나로 적용됩니다. 아연, 알루미늄, 아연-알루미늄 합금이 열분사 기술로 적용되는 가장 일반적인 코팅 소재입니다. 오스테나이트 스테인리스강, 알루미늄 브론즈, MCrAlY(M=Co, Ni 또는 Co/Ni) 코팅 소재도 특정 용도에 사용되었습니다. 최대 내식성을 위해 열분사 코팅은 유기 탑코트로 밀봉됩니다. 열분사 코팅은 해양 용도 부식 보호에 자주 사용됩니다.
이들은 때때로 탄소강 보호에 사용되지만, 이러한 코팅 비용이 매우 높을 수 있습니다. 물리적 증착이든 화학적 증착이든 증착에서는 코팅 소재가 개별 원자나 분자 형태로 기판에 전달됩니다. 다양한 코팅 소재를 증착으로 적용할 수 있습니다. 충분한 두께로 적용되면 코팅은 본질적으로 기공이 없고 치밀하여 우수한 배리어 보호를 제공합니다. 강철에 증착 코팅의 잘 알려진 용도는 강철 항공기 및 항공우주 부품에 이온 증착 알루미늄 코팅입니다.
이들은 강철 내식성 향상에 사용됩니다. 단독으로는 베어 강철보다 약간 더 나은 내식성을 제공합니다. 더 자주, 다른 코팅 시스템과 결합하여 사용됩니다. 전환 코팅은 용융 아연 도금 후 적용되며 유기 코팅 시스템으로 탑코팅될 때 좋은 부식 보호를 제공합니다.
인산염 처리에서 강철은 금속(Zn, Fe) 인산염을 함유한 산성 용액에 담급니다. 용액은 강철 표면과 반응하여 표면에 미세결정 인산염 층을 형성합니다. 이는 우수한 유지력을 가진 거친 표면을 생성합니다.
이 코팅은 페인트로 구성되며, 다른 어떤 코팅 유형보다 강철 부식 보호에 더 자주 사용됩니다. 적절히 적용되면 페인트는 상대적으로 저비용으로 우수한 보호를 제공합니다. 페인트 적용을 위한 다양한 코팅 소재와 적용 방법을 사용할 수 있습니다.
강철 보호용 세라믹 코팅에는 실리케이트 시멘트와 도자기 에나멜이 포함됩니다. 단일체 시멘트 라이닝은 화학물질 저항성과 단열성을 잘 제공합니다. 주입 또는 분사로 적용할 수 있습니다. 도자기 에나멜은 425°C 이상에서 강철 표면에 융합된 유리 코팅으로, 우수한 내식성과 높은 경도를 가진 유리질 코팅을 제공합니다. 에나멜 조성은 알칼리 저항성 개선 등 원하는 특성을 제공하도록 변경할 수 있습니다.
이 코팅들은 때때로 부식 응용에서 강철 코팅 또는 라이닝으로 사용됩니다. 천연 및 합성 고무, 기타 엘라스토머, 에폭시, 페놀, 비닐 같은 플라스틱 소재가 포함됩니다. 특정 환경에 대한 다양한 특성과 저항성을 사용할 수 있습니다. 고무 라이닝은 염산 및 황산용 강철 저장 탱크에 수년간 사용되었습니다. 플라스틱 라이닝은 도금 탱크 등 유사 용도에 사용됩니다.
금속 코팅이 제공하는 부식 보호가 충분하지 않으면, 강철을 추가 코팅으로 더 보호할 수 있습니다. 주로 금속 플레이크 유무에 관계없이 유기 페인트입니다. 예: 전기 아연 합금 코팅에 추가 유기 탑코트가 있는 패스너 다층 코팅.
제조공정
탄소강 및 합금강의 단조 탄소(C)강 및 합금강의 단조는 소재를 원하는 부품 형상으로 성형하면서, 단조 소재의 주조 구조를 정제하고, 수축 공극을 치유하며, 소재의 기계적 특성을 개선하는 금속 가공 공정입니다. 후속 기계 가공량도 줄어들지만, 이는 완제품 형상과 사용되는 단조 공정에 따라 달라집니다. 주조 잉곳은 단조의 전통적인 시작점입니다. 잉곳에서 직접 단조하거나, 잉곳에서 열간 가공된 블룸이나 빌렛에서 단조합니다. 연속 주조 강철의 광범위한 사용으로, 연속 주조 제품이 이제 일반적으로 초기 소재로 사용됩니다. 주조 잉곳 외에도
다른 화학 조성이 강철에 미치는 영향 알아보기 강철은 항공우주부터 주방용품까지 모든 종류의 제품에 사용됩니다. 이러한 다양한 응용 분야에는 다재다능한 소재가 필요하며, 강철이 그 역할을 합니다. 강철은 실제로 수백 개의 응용 분야별 등급을 가진 금속 합금의 전체 제품군을 설명하지만, 대부분의 사람들은 강철을 탄소강과 스테인리스강이라는 두 가지 넓은 범주로 이해합니다. 탄소강과 스테인리스강은 철과 탄소라는 동일한 기본 성분을 가집니다. 주요 차이점은 합금 함량입니다. 탄소강은 합금 함량이 10.5% 미만인 반면, 스테인리스강은 10
