녹이란 무엇이며 어떻게 방지할까?

녹이란?

녹은 산화철, 일반적으로 물 또는 공기 습기의 촉매 존재 하에서 철과 산소의 반응에 의해 형성되는 적갈색 산화물입니다. 녹은 함수 산화철(III) 산화물(Fe2O3·nH2O)과 철(III) 산화물-수산화물(FeO(OH), Fe(OH)3)로 구성되며 일반적으로 정제된 철의 부식과 관련이 있습니다.

충분한 시간이 주어지면 물과 산소가 있는 상태에서 모든 철 덩어리는 결국 완전히 녹으로 변할 수 있습니다. 표면 녹은 일반적으로 벗겨지기 쉬우며 구리 표면에 녹청이 형성되는 것과 달리 기본 철에 부동태화 보호 기능을 제공하지 않습니다.

부식은 철과 강철과 같은 합금의 부식에 대한 일반적인 용어입니다. 많은 다른 금속들이 유사한 부식을 겪지만 생성된 산화물은 일반적으로 "녹"이라고 불리지 않습니다.

 

러스팅이란?: 자세히 살펴보기

부식은 산화 반응입니다. 철은 물 및 산소와 반응하여 수화된 산화철(III)을 형성하며, 이를 녹으로 간주합니다.

다음은 반응에 대한 단어 방정식입니다. 철 + 물 + 산소 → 수화된 산화철(III)

철과 강철은 물과 산소와 접촉할 때 녹이 발생하기 위해 둘 다 필요합니다. 아래 실험에서 못은 공기(산소 함유)나 물이 없을 때 녹슬지 않습니다.

철과 강철은 물과 산소와 접촉할 때 녹이 발생하기 위해 둘 다 필요합니다.
물을 끓이면 산소가 제거되고 기름 층은 산소가 다시 들어가는 것을 방지합니다. 무수 염화칼슘은 공기에서 수증기를 제거합니다.

알루미늄은 표면이 산화알루미늄 보호층으로 보호되어 있기 때문에 녹슬거나 부식되지 않습니다. 이것은 아래의 금속이 공기(산소 함유)와 접촉하는 것을 방지합니다. 철 및 강철 물체의 표면에서 벗겨질 수 있는 녹과 달리 산화알루미늄 층은 벗겨지지 않습니다.

 

철의 부식이란?

철의 녹은 철 물체나 구조물의 표면에 산화철의 혼합물인 녹이 형성되는 것을 말합니다. 이 녹은 물을 포함하는 환경(예: 높은 수준의 수분을 포함하는 공기)에서 산소와 철 사이의 산화환원 반응으로 형성됩니다.

철의 부식은 가루로 쉽게 부서지는 적색의 벗겨지기 쉬운 물질 층이 형성되는 것이 특징입니다.

이 현상은 금속 표면이 화학적으로 안정한 산화물로 분해되는 금속 부식의 좋은 예입니다. 그러나 '녹슬다'라는 용어는 일반적으로 철 또는 철 합금으로 만들어진 물체의 부식을 지칭하는 데 사용됩니다.

 

철이 녹슬게 하는 화학작용은 무엇인가?

습기가 있는 상태에서 철(또는 철 합금)이 산소에 노출되면 녹이 발생합니다. 이 반응은 즉각적이지 않으며 일반적으로 상당히 긴 시간에 걸쳐 진행됩니다. 산소 원자는 철 원자와 결합하여 산화철을 형성합니다. 이것은 물체/구조의 철 원자 사이의 결합을 약화시킵니다.

철의 부식 반응은 전자의 손실과 함께 철의 산화 상태의 증가를 수반합니다. 녹은 대부분 철 원자의 산화 상태가 다른 두 가지 철 산화물로 구성됩니다. 이러한 산화물은 다음과 같습니다.

산화철(II) 또는 산화제1철. 이 화합물에서 철의 산화 상태는 +2이고 화학식은 FeO입니다.

철 원자가 +3의 산화 상태를 나타내는 산화철(III) 또는 산화제2철. 이 화합물의 화학식은 Fe2O3입니다.

산소는 매우 좋은 산화제이고 철은 환원제입니다. 따라서 철 원자는 산소에 노출되면 쉽게 전자를 포기합니다. 화학 반응은 다음과 같이 주어진다.

Fe → Fe2+ + 2e–
철의 산화 상태는 물이 존재할 때 산소 원자에 의해 더욱 증가합니다.

4Fe2+ + O2 → 4Fe3+ + 2O2-

이제 철 양이온과 물 분자 사이에 다음과 같은 산-염기 반응이 발생합니다.

Fe2+ ​​+ 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+
Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+
철의 수산화물은 또한 철 양이온과 수산화물 이온 사이의 직접적인 반응에서 형성됩니다.

O2 + H2O + 4e– → 4OH–
Fe2+ ​​+ 2OH– → Fe(OH)2
Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3
생성된 철 수산화물은 이제 탈수되어 녹을 구성하는 산화철이 생성됩니다. 이 과정에는 많은 화학 반응이 포함되며 그 중 일부는 아래에 나열되어 있습니다.

Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
4Fe(OH)2 + O2 + xH2O → 2Fe2O3.(x+4)H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
위에 나열된 모든 화학 반응 사이의 한 가지 유사점은 모두 물과 산소의 존재에 의존한다는 것입니다. 따라서 금속을 둘러싸고 있는 산소와 물의 양을 제한하여 철의 부식을 제어할 수 있습니다.

 

부식이 바람직하지 않은 현상인 이유

녹이 슬면 철이 벗겨지고 약해져서 강도, 외관 및 투과성이 저하됩니다. 녹슨 철은 철의 바람직한 특성을 유지하지 않습니다. 철이 녹슬면 자동차, 난간, 그릴 및 기타 많은 철 구조물이 손상될 수 있습니다.

1967년 은교와 1983년 미아누스강 교량이 붕괴된 것은 교량의 강철/철 부품이 부식되었기 때문입니다. 철근콘크리트로 이루어진 많은 건물들도 오랜 시간 동안 녹으로 인한 구조적 파괴를 겪는다.

녹슨 철은 파상풍을 일으키는 박테리아의 온상이 될 수 있습니다. 피부를 관통하는 이러한 물체의 절단은 위험할 수 있습니다.

습한 환경에서는 부식이 가속화되기 때문에 수도관 및 탱크 내부는 부식되기 쉽습니다. 이로 인해 파이프가 안전하지 않은 양의 산화철을 포함하는 갈색 또는 검은색 물을 운반합니다.

 

 

철의 부식에 영향을 미치는 요인

환경의 수분 함량 및 주변 지역의 pH와 같은 많은 요인이 철의 부식을 가속화합니다. 이러한 요인 중 일부는 아래에 나열되어 있습니다.

수분
철의 부식은 환경에서 물의 가용성으로 제한됩니다. 비에 대한 노출은 부식의 가장 흔한 원인입니다.

산
금속을 둘러싼 환경의 pH가 낮으면 부식 과정이 빨라집니다. 철의 부식은 산성비에 노출되면 더 빨라집니다. 높은 pH는 철의 부식을 억제합니다.

소금
철은 다양한 염분이 있기 때문에 바다에서 더 빨리 녹이는 경향이 있습니다. 바닷물에는 전기화학 반응을 통해 부식 과정을 가속화하는 많은 이온이 포함되어 있습니다.

불결
순수한 철은 철을 함유한 금속 혼합물과 비교할 때 더 천천히 녹이 발생하는 경향이 있습니다.

철제 물체의 크기도 녹이 슨 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 큰 철 물체는 제련 과정의 결과로 약간의 결함이 있을 수 있습니다. 이러한 결함은 환경에서 금속에 대한 공격을 위한 플랫폼입니다.

 

녹을 방지하는 방법: 모든 상황에 대한 9가지 방법

녹은 곧 큰 문제가 될 수 있습니다. 이는 중요한 기계의 기능과 안정성을 망치고 수천 개의 비즈니스 비용을 초래할 수 있습니다. 녹을 효과적으로 방지하는 방법을 알면 비용을 절감하고 심각한 문제를 예방할 수 있습니다.

많은 경우와 마찬가지로 사전에 몇 가지 작은 예방 조치를 취하면 나중에 많은 돈, 시간 및 좌절감을 절약할 수 있습니다. 우리는 녹을 방지하는 가장 좋은 방법을 모았으므로 장비 또는 부품에 가장 적합한 전략을 찾을 수 있습니다.

 

◇ 어떤 상황에서도 녹을 방지하는 방법

간단히 말해서, 녹을 방지하는 가장 좋은 방법은 습기가 금속에 닿지 않도록 하거나 더 천천히 부식되는 재료를 사용하는 것입니다. 녹을 방지하는 가장 좋은 방법은 다음과 같습니다. 포스트 뒷부분에서 각 전략을 사용하여 녹을 방지하는 방법에 대해 자세히 설명합니다.

합금 사용
스테인리스강과 같은 합금을 사용하는 것은 녹을 방지하거나 녹이 슬게 하는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 스테인리스 스틸은 모든 용도에 적합하거나 경제적이지 않지만 많은 경우에 사용할 수 있습니다.

오일 바르기
오일 코팅은 수분이 금속의 철에 도달하는 것을 방지하기 때문에 녹을 방지하거나 녹을 늦추는 데 도움이 됩니다. 그러나 기름진 표면은 일부 도구나 기계에 문제가 될 수 있으며 환경 및 인체 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다.

건식 코팅 적용
특수 방청 제품은 잔류물 없이 건조되며 금속 부품 및 장비에 보호 장벽을 형성합니다. 사용 중인 제품, 배송, 보관 등에 효과적입니다.

금속 페인트
좋은 품질의 도료는 습기가 금속에 닿지 않도록 하여 녹이 슬지 않습니다.

적절하게 저장
금속 부품 또는 제품을 습기가 적은 장소 또는 온도 및 습도가 조절되는 환경에 보관하여 녹을 크게 늦추십시오. 이 저장고에 건조제를 사용하는 것도 도움이 됩니다.

아연 도금
아연 도금은 철 또는 강철을 아연으로 코팅하여 녹으로부터 보호합니다. 아연은 철이나 강철보다 훨씬 느린 속도로 부식되기 때문에 녹을 늦추는 데 매우 효과적입니다.

청소법
이 공정은 녹을 방지하기 위해 금속 위에 자철석 층을 생성합니다. 녹 저항을 유지하려면 금속에 정기적으로 기름을 발라야 하며, 그 과정에서 파란색 또는 검은색으로 변합니다.

분말 코팅
아크릴, 비닐, 에폭시 또는 기타 물질의 층은 습기가 금속에 도달하는 것을 방지하여 녹을 방지합니다.

VCI 패키징
VCI(Vapor Corrosion Inhibitors)는 다양한 포장재에 주입될 때 밀폐된 공기 공간에 녹을 제거하는 증기를 방출하여 금속 표면의 부식을 방지함으로써 금속을 보호하는 화합물의 일종입니다.

 

◇ 녹을 방지하는 9가지 방법

1. 합금 사용
모든 금속은 부식되지만 각각 다른 속도로 부식됩니다. 이것이 두 가지 이상의 다른 금속으로 만들어진 합금이 녹슬지 않는 이유입니다. 기술적으로 모든 유형의 강철은 철과 탄소로 만들어지기 때문에 이미 합금입니다. 그러나 크롬, 니켈, 망간 등과 같은 다른 금속을 추가하면 다양한 유형의 강철 합금이 생성됩니다.
이들 중 일부는 스테인리스 스틸과 같이 녹을 완전히 방지하기 위해 만들어졌습니다. 그것들이 완전히 부식 방지되는 것은 아니지만 훨씬 더 천천히 녹슬게 될 것입니다. COR-TEN 강철과 같은 다른 합금은 녹이 슬지만 올바른 조건에서 녹이 멈춥니다.
강철의 구성을 변경하면 인성, 전도성, 외관 및 기타 여러 특성도 변경됩니다. 녹을 방지하는 방법을 고려하는 것이 중요하지만 강철 합금이 적용 분야에 적합한지 확인하십시오. 또한, 사용된 용접 기술과 주변 환경을 고려하십시오. 모두 부식 속도에 영향을 미치기 때문입니다.

2. 오일 바르기
대부분의 총기 소유자는 무기를 사용하지 않을 때도 총기에 기름을 잘 발라야 하는 중요성을 알고 있습니다. 오일은 금속 부품을 윤활하고 마찰을 줄여 움직일 뿐만 아니라 녹에 대한 보호 장벽을 형성합니다. 여기의 원리는 매우 간단합니다. 오일 코팅으로 습기가 금속의 철과 반응하지 않아 녹이 발생합니다.
오일 코팅은 녹을 방지하는 간단하고 효과적인 방법일 수 있지만 완벽하지는 않습니다. 또한 기름은 물체를 잡기 어렵게 만들고 부품이 미끄러지거나 균형을 잃게 만들 수 있습니다. 또한 작업하기가 더럽고 불쾌할 수 있습니다. 마지막으로 기름칠을 반복해야 하므로 시간과 에너지가 필요합니다.

3. 드라이 코팅 적용
일부 제품은 녹 방지를 위해 특별히 제작되었습니다. 이 제품은 녹에 대한 보호 장벽을 만드는 오일과 동일한 원리로 작동하지만 잔류물을 남기지 않습니다. 깨끗한 상태를 유지하거나 견고한 그립을 제공해야 하는 금속 부품 또는 구성 요소의 경우 녹 방지 건식 코팅이 이상적입니다.
ARMOR의 Dry Coat Rust Preventative와 같은 건식 코팅 방청 제품은 스프레이, 침지 또는 세척을 통해 적용할 수 있습니다. 건조되면 보호 장벽이 제 위치에 있습니다. 금속은 다르게 보이거나 느껴지지 않으므로 응용 프로그램은 동일하게 유지됩니다. 건식 코팅은 녹을 방지하기 위해 다른 방법과 함께 사용할 수도 있습니다. 예를 들어, 보호 수준을 높이기 위해 페인트 칠하거나 분말 코팅된 물체 위에 건조 코팅을 사용할 수 있습니다.

4. 금속 페인트
페인트는 또한 금속 물체 위에 보호 층을 만들어 습기가 금속 물체에 닿지 ​​않도록 합니다. 물론 어떤 장벽도 습기가 통과하는 것을 완전히 막을 수는 없지만 페인팅은 녹을 늦추는 간단하고 쉬운 방법이 될 수 있습니다. 이미 물체를 다른 색상으로 칠하거나 다른 마감 처리를 원할 경우 이것이 이상적인 솔루션입니다.
녹을 방지하려면 올바른 페인트를 사용하는 것이 중요합니다. 페인트는 금속에 달라붙을 수 있어야 하므로 사용 중인 페인트 유형과 금속에 이미 칠해진 마감재를 염두에 두어야 합니다. 또한 과도한 수분이나 오염 물질이 보일 것으로 예상되는 경우 수용성 페인트가 아닌 유성 페인트가 필요합니다. 마지막으로 용접 조인트나 볼트에 주의하십시오. 도색된 레이어에 약한 부분이 있거나 채워지지 않은 틈새가 있으면 이 부분이 녹슬기 시작합니다.

5. 적절하게 보관
녹을 방지하는 가장 좋은 방법은 또한 가장 명백할 수 있습니다. 즉, 물체를 습기로부터 멀리 두십시오. 물은 철과 반응하여 녹을 형성하므로 습기가 없는 환경에서는 녹이 발생하지 않습니다. 그러나 일반 공기에도 습기의 형태로 약간의 수분이 포함되어 있음을 명심하십시오. 녹을 완전히 방지하려면 공기 및 방수 밀봉이 필요합니다. 물론 이렇게 하면 물체를 사용하기 어렵게 만들 수 있으므로 보관 또는 운송 중에 녹을 방지하는 것이 더 합리적입니다.

 

6. 아연 도금
아연 도금은 철 또는 강철 위에 아연 보호 코팅을 적용합니다. 아연은 철보다 약 30배 더 느리게 부식되기 때문에 아연 도금은 녹을 방지하는 저렴하고 효과적인 방법이 될 수 있습니다.
녹을 방지하는 모든 방법과 마찬가지로 아연 도금에는 한계가 있습니다. 아연 코팅은 산성비나 염분과 같은 가혹한 환경의 영향을 견디지 못합니다. 아연 도금은 또한 금속의 외관을 변경하고 추가 레이어는 나사의 나사산과 같은 구성 요소의 일부를 덮을 수 있습니다.

7. 블루잉
강철을 청색으로 만드는 과정은 실제로 녹과 유사하지만 훨씬 덜 손상되는 새로운 층을 생성합니다. 청색화는 흑색 산화철이라고도 하는 자철광 층을 생성하고 금속에 흑색 또는 동명 청색 모양을 부여합니다.
청색화는 일반적으로 고온 및 염 용액을 적용하여 수행됩니다. 이 프로세스는 일반적으로 총기류를 녹으로부터 경제적으로 보호하는 데 사용됩니다. 청색광은 강철에도 정기적으로 기름칠을 할 때 가장 잘 작동합니다.

8. 분체도장
분말 코팅은 종종 조립 라인에서 물체를 빠르게 "페인트"하는 데 사용됩니다. 첫째, 정전기는 아크릴, 폴리에스터, 에폭시, 폴리우레탄 등으로 만들어진 가루 물질을 금속 물체에 묶습니다. 그런 다음 분말은 용해로에서 균일하고 단단한 층으로 녹습니다. 관련 액체가 없기 때문에 분말 코팅은 특정 마감재 또는 부품에 이상적입니다.
페인팅과 같은 분말 코팅은 보호 층의 금속 구성 요소를 덮습니다. 이 층은 습기가 금속에 도달하는 것을 방지하여 녹을 방지합니다. 분체 도장이 효과적으로 녹을 방지하려면 도장이 온전해야 합니다. 약한 부분이 있으면 금속이 노출되어 녹이 슬기 쉽습니다.

9. VCI 패키징
VCI Packaging은 금속 및 금속 부품의 녹을 방지하기 위한 사용하기 쉽고 깨끗하며 건조한 포장 옵션입니다. 증기 부식 억제제(VCI)는 폴리 필름, 종이, 이미터, 마분지, 건조제 및 기타 여러 구성 요소를 포함한 포장 재료에 주입되는 녹 및 부식으로부터 철 및 비철 금속을 보호하는 데 사용되는 화합물 유형입니다.
금속 부품이 VCI Packaging 제품과 함께 적절하게 보관되면 VCI가 활성화되어 포장 내부의 증기 공간을 채웁니다. VCI 이온은 금속 표면에 보호막을 형성하여 습기를 제거하고 녹을 제거합니다. VCI Packaging은 지저분한 그리스, 오일, 보호 코팅 또는 기타 시간 소모적인 방법 없이도 보호 금속의 부식을 안전하게 방지합니다.