합금강: 정의, 종류, 응용 분야 등!
합금강이 일상 생활과 산업 분야에서 그토록 중요한 이유는 무엇일까요? 크롬 및 니켈과 같은 원소를 첨가한 합금강은 강도, 인성 및 내마모성이 향상되어 ...
어떤 철 구조물은 왜 녹슬지 않고 수십 년 동안 지속되는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 철과 탄소가 혼합된 강철에 고강도 및 내식성과 같은 놀라운 특성을 부여하는 원소를 첨가한 합금강의 비밀을 공개합니다. 이러한 원소들이 어떻게 일반 강철을 극한의 환경에서도 견딜 수 있는 재료로 변화시키는지 알아보세요.
합금강은 철과 탄소 외에 다른 합금 원소를 포함하는 철-탄소 합금의 일종입니다.
일반 탄소강에 하나 이상의 적절한 합금 원소를 첨가하고 적절한 가공 기술을 채택하면 첨가 원소와 가공 방법에 따라 고강도, 인성, 내마모성, 내식성, 저온 저항성, 고온 저항성, 비자성 등의 특수한 특성을 얻을 수 있습니다.
부식
부식에는 앞서 언급한 요인과 기계적 또는 생물학적 요인의 복합적인 영향도 포함됩니다.
의 물리적 용해와 같은 일부 물리적 현상은 금속 재료 특정 액체 금속에서 발생하는 것도 금속 부식으로 분류할 수 있습니다.
일반적으로 녹은 산소와 물의 작용으로 주로 수화된 산화철로 구성된 녹 생성물을 형성하는 강철 및 철 기반 합금을 지칭합니다.
비철금속과 그 합금은 녹이 슬지 않고 부식될 수 있지만, 대신 구리 및 구리 합금 표면에 구리 녹청과 같은 녹과 유사한 부식 생성물을 형성하여 구리 녹이라고도 합니다.
녹 또는 금속 녹
금속 녹은 금속이 주변 매체와 접촉할 때 발생하는 화학적 또는 전기 화학적 반응으로 금속이 파괴되는 현상입니다.
주요 합금 원소가 강철의 성능에 미치는 영향.
표 1-38의 주요 합금 원소가 강철의 성능에 미치는 영향에 대한 설명입니다.
| 요소 이름. | 성능에 미치는 주요 영향. |
| Al | 주요 기능은 곡물을 정제하고 탈산하는 것입니다. In 질화 강철의 질화 층 형성을 촉진할 수 있습니다. 다량으로 존재하면 고온 산화 저항성과 H2S 가스 부식에 대한 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 강력한 고용체 강화 효과가 있고 내열 합금의 열 강도를 향상시키며 흑연화 경향을 촉진합니다. |
| B | 미량의 붕소는 강철의 경화성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 탄소 함량 가 증가하면 경화성 개선 효과가 점차 약해져 결국 사라집니다. |
| C | 콘텐츠가 증가함에 따라 경도 및 강도 도 증가합니다. 하지만 그에 따라 가소성과 인성은 감소합니다. |
| C0 | 고용체 강화 효과가 있어 강철에 붉은 경도를 부여하고 고온 성능, 내산화성 및 내식성을 향상시킵니다. 고온 합금 및 초경량 고속강의 중요한 합금 원소입니다. 또한 Ms 포인트 강철의 경화성을 감소시킵니다. |
| Cr | 강철의 경화성을 향상시키고 2차 경화 효과가 있어 다음과 같은 내마모성을 증가시킵니다. 고탄소강. 함량이 12%를 초과하면 강철에 우수한 고온 산화 저항성과 산화 매체 부식에 대한 내성을 부여하여 강철의 열 강도를 향상시킵니다. 스테인리스 내산성 강철 및 내열성 강철의 주요 합금 원소입니다. 그러나 함량이 너무 높으면 취성을 유발할 수 있습니다. |
| Cu | 소량으로 존재할 때는 니켈과 유사한 기능을 합니다. 그러나 함량이 높으면 열간 변형 가공에 해로울 수 있습니다. 예를 들어, 함량이 0.30%를 초과하면 열간 변형 처리 중에 고온 구리 취성을 유발할 수 있습니다. 함량이 0.75%보다 높으면 고용체 처리 및 노화 후 노화 경화가 발생할 수 있습니다. 저합금강에서 특히 인이 함유된 경우 대기 부식에 대한 강철의 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 스테인리스강에서 2%-3% 구리는 황산, 인산, 염산 등에 대한 내식성과 응력 부식에 대한 안정성을 향상시킬 수 있습니다. |
| Mn | 강철의 낮은 임계점을 낮추고 과냉각의 정도를 증가시킵니다. 오스테나이트 냉각하고 펄라이트 구조를 개선하여 기계적 특성을 향상시킵니다. 저합금강에서 중요한 합금 원소로, 강철의 경화성을 크게 향상시킵니다. 그러나 입자가 거칠어지고 성질이 취해지는 해로운 경향도 있습니다. |
| Mo | 강철의 경화성을 향상시킵니다. 0.5%의 양으로 존재하면 템퍼 취성을 감소시키고 2차 경화 효과가 있습니다. 함량이 2%에서 3% 사이일 경우 강철의 열강도와 크리프 강도는 물론 유기산 및 환원 매체에 의한 부식에 대한 내성을 증가시킵니다. |
| N | 미묘한 고용체 강화 효과가 있으며 강철의 경화성을 개선하고 크리프 강도를 높일 수 있습니다. 다른 강철의 요소를 첨가하면 강수량 경화 효과를 얻을 수 있습니다. 강철 표면을 질화하면 경도와 내마모성, 내식성이 향상될 수 있습니다. 저탄소 강재에서 잔류 질소는 성질 취화를 유발할 수 있습니다. |
| Nb | 상당한 고용체 강화 효과가있어 강철의 경화성을 향상시킵니다 (용해시 오스테나이트), 템퍼링 안정성을 높이고 이차 경화 효과가 있습니다. 또한 강철의 강도와 충격 인성을 높일 수 있습니다. 함량이 높으면(탄소 함량의 8배 이상) 강재의 내수소성이 우수해지고 내열강의 고온 성능(크리프 강도 등)이 향상됩니다. |
| Ni | 강철의 연성과 인성을 증가시키고 저온 인성을 더욱 크게 개선합니다. 또한 내식성도 향상됩니다. 크롬 및 몰리브덴과 함께 사용하면 강철의 열 강도를 향상시킬 수 있습니다. 내열강 및 스테인리스 내산성 강의 주요 합금 원소 중 하나입니다. |
| P | 고용체 강화 및 냉간 가공 경화 효과가 우수합니다. 구리와 함께 사용하면 저합금 고강도강의 대기 중 내식성을 향상시킬 수 있지만 냉간 스탬핑 성능이 저하될 수 있습니다. 황 및 망간과 함께 사용하면 가공성은 향상되지만 템퍼 취성 및 냉간 취성에 대한 민감도가 증가합니다. |
| Pb | 가공성이 향상됩니다. |
| RE | 여기에는 란타나이드 원소와 이트륨, 스칸듐 등 총 17가지 원소가 포함됩니다. 이들은 강철의 주조 구조를 개선하는 탈산, 탈황 및 정화 효과가 있습니다. 0.2%의 함량은 내산화성, 고온 강도, 크리프 강도 및 내식성을 향상시킬 수 있습니다. |
| S | 가공성을 향상시킵니다. 그러나 고온 취성을 유발하여 강철의 품질을 악화시킬 수 있습니다. 유황 함량이 높으면 다음에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 용접성. |
| Si | 일반적인 탈산제는 고체 융점 강화 효과, 전기 저항 증가, 자기 히스테리시스 손실 감소, 자기 투과성 향상, 경화성 및 내열성 향상 등의 효과를 가지고 있습니다. 전반적인 기계적 특성을 개선하고 탄성 한계를 증가시키며 자연 조건에서 내식성을 향상시키는 데 유용합니다. 하지만 함량이 높으면 용접성이 떨어지고 냉간 취성을 유발할 수 있습니다. 중탄소강과 고탄소강은 템퍼링 중에 흑연화가 발생하기 쉽습니다. |
| Ti | 강력한 고용체 강화 효과가 있지만 고용체의 인성을 감소시킬 수 있습니다. 오스테나이트에 용해하면 강철의 경화성을 향상시킬 수 있지만 다음과 결합하면 티타늄와 결합하여 강철의 경화성을 감소시킵니다. 템퍼링 안정성을 개선하고 2차 경화 효과가 있어 내열강의 내산화성 및 내열강도(크리프, 지속 강도 등)를 높이고 용접성을 향상시킵니다. |
| V | 오스테나이트에 용해되면 강철의 경화성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 바나듐이 화합물 상태로 존재하면 강철의 경화성을 떨어뜨릴 수 있습니다. 바나듐은 템퍼링 안정성을 높이고 강력한 2차 경화 효과가 있습니다. 페라이트에 용해되면 매우 강력한 고용체 강화 효과가 있습니다. 입자를 정제하여 저온 충격 인성을 향상시킵니다. 바나듐 카바이드는 가장 단단하고 내마모성이 뛰어난 금속 카바이드로 공구강의 수명을 크게 연장합니다. 또한 강철의 크리프와 지속 강도를 향상시킵니다. 바나듐 대 탄소 비율이 5.7을 초과하면 고온 및 고압 수소 부식에 대한 강철의 저항성을 크게 높일 수 있지만 고온 산화 저항성은 약간 감소할 수 있습니다. |
| W | 이차 경화 효과가 있어 강철을 적색으로 단단하게 만들고 내마모성을 향상시킵니다. 강철의 경화성, 템퍼링 안정성, 기계적 특성 및 열 강도에 미치는 영향은 몰리브덴과 유사합니다. 그러나 강철의 산화 저항성을 약간 감소시킬 수 있습니다. |
| Zr | 지르코늄은 강철에서 니오븀, 티타늄, 바나듐과 유사한 효과를 발휘합니다. 소량으로 탈산, 정화 및 입자 정제 효과가 있어 강철의 저온 인성을 개선하고 노화 현상을 제거합니다. 또한 강철의 스탬핑 성능을 향상시킬 수 있습니다. |
금속 부식은 금속이 산성 용액, 산성 기체, 용매, 중간체, 알코올, 지방 등에 노출된 후 부식으로 인해 유효 특성을 잃는 현상을 말합니다.
금속은 외부 환경 요인의 영향으로 화학 및 전기 화학 반응을 일으켜 부식을 일으키고, 이는 금속을 손상시켜 안전 위험으로 이어질 수 있습니다.
금속 부식으로 인한 고장은 실험실 연구에서 흔히 볼 수 있는 현상입니다.
예를 들어 철 구조물이 대기 중에 녹슬고, 선박 금속 선체가 바닷물에 부식되고, 산성 또는 염기성 액체를 저장하는 금속 용기가 부식되고, 지하 금속 파이프에 구멍이 뚫리고, 화력발전소 보일러가 손상되고, 화학 공장의 금속 용기가 손상되는 등의 현상이 발생합니다.
이 모든 것은 금속 표면과 환경 매체 사이의 화학적 또는 전기 화학적 반응으로 인해 금속이 파괴되거나 열화되는 금속 부식 실패의 예이며, 이를 금속 부식으로 알려져 있습니다.
금속 부식을 방지하려면 화학적 부식과 전기 화학적 부식을 모두 방지해야 합니다.
화학적 부식은 금속 표면과 주변 매체 사이의 화학 반응으로 인한 손상으로, 부식 과정에서 전기가 통하는 전해질 용액이 존재하여 전류가 생성됩니다.
이러한 유형의 부식은 가장 흔하며 대기 부식, 토양 부식, 해수 부식, 전해질 용액 부식, 용융염 부식을 포함합니다.
금속이 녹슬게 되는 세 가지 주요 원인은 다음과 같습니다:
1. 습도: 많은 금속의 임계 습도 수준은 50%에서 80% 사이이며, 강철은 약 75%입니다. 환경 습도가 금속의 임계 습도보다 낮으면 금속의 산화 및 부식 속도가 느려집니다. 반대로 습도가 높으면 금속의 녹 발생이 가속화됩니다.
2. 온도: 일반적으로 금속의 작동 온도가 녹는점(절대 온도)의 30%-40%에 도달하면 고온 부식 환경으로 간주할 수 있다고 알려져 있습니다. 온도가 높을수록 금속이 부식될 확률이 높아지고 부식 속도도 빨라집니다.
3. 부식 요인: 특정 금속을 처리하는 동안 염화물 및 황화물과 같은 부식성 가스가 생성될 수 있으며, 이는 금속 산화 및 부식을 가속화하는 직접적인 요인입니다.
합금강은 강철 재료에 합금 원소를 첨가하여 형성됩니다. 이 과정에서 기본 강철의 요소즉, 철과 탄소가 새로 추가된 합금 원소와 상호 작용합니다.
이러한 상호 작용에 따라 강철의 구조와 물질이 특정 변화를 겪게 되고 강철의 전반적인 성능과 품질도 향상됩니다.
따라서 합금강의 생산이 증가하고 있으며 그 적용 범위가 점점 더 광범위해지고 있습니다.
내식성 합금은 매체 부식에 저항하는 능력이 있지만 불소가 포함된 환경에서는 사용할 수 없습니다.
그 중 금속 부식 방지 재료에는 주로 철 기반 합금(예: 스테인리스 스틸), 니켈 기반 부식 방지 합금, 반응성 금속의 세 가지 유형이 있습니다:
1. 내식성 스테인리스 스틸은 주로 다음과 같은 300 시리즈 스테인리스 스틸을 말합니다. 304로 대기 또는 바닷물 부식에 강한 하스텔로이 C-276, 316L, 317L 등 가장 일반적으로 사용되는 내식성 합금, 904L, 254SMO 등 내식성이 강한 오스테나이트계 스테인리스강, 듀플렉스강 2205, 2507 등, Cu 함유 내식 합금 20 합금 등 다양한 내식성 소재가 있습니다.
2. 니켈 기반 내식성 합금에는 주로 하스텔로이 합금과 Ni-Cu 합금이 포함됩니다.
니켈 자체의 면 중심 입방체 구조로 인해 결정학적 안정성으로 인해 Fe보다 Cr, Mo와 같은 합금 원소를 더 많이 수용할 수 있어 다양한 환경에 견딜 수 있는 능력을 갖췄습니다.
동시에 니켈 자체는 일정한 내식성, 특히 염화물 이온으로 인한 응력 내식성을 가지고 있습니다.
부식성이 강한 환경, 복잡한 혼합 산성 환경 및 할로겐화 이온이 포함된 용액에서 하스텔로이로 대표되는 니켈 기반 내식성 합금은 철 기반 스테인리스강보다 절대적인 이점을 가지고 있습니다.
3. 내식성이 뛰어난 반응성 금속은 일반적으로 Ti, Zr, Ta로 대표됩니다. 티타늄이 가장 대표적인데, 티타늄 소재는 주로 스테인리스 스틸이 적응할 수 없는 부식성 환경에서 광범위하게 사용되고 있습니다.
티타늄 소재의 내식성 원리는 산화 분위기에서 고밀도 산화막을 형성하여 보호 기능을 제공하는 것입니다.
따라서 일반적으로 환원성이 높거나 밀폐성이 높은 부식성 환경에서는 사용할 수 없습니다.
동시에 티타늄 소재의 적용 온도는 일반적으로 섭씨 300도 미만입니다. 불소가 포함된 환경에서는 반응성 금속을 사용할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.
내식성 합금 사용의 장점은 다음과 같습니다:
1. 합금은 고무 및 수지 라이닝만큼 온도에 민감하지 않으며 비정상적인 작동 조건에서 손상될 가능성이 적습니다.
2. 일반적으로 모든 합금 장치는 비상 냉각 시스템이 필요하지 않습니다.
3. 코팅 손상 걱정 없이 코팅보다 훨씬 쉽게 합금 부품을 세척하고 석회질을 제거할 수 있습니다.
4. 합금 표면의 검사 및 수리도 훨씬 쉬워졌으며 수리 작업에는 자격을 갖춘 용접공만 필요합니다.
5. 합금 부품의 제작 방법 및 환경에 대한 특정 요구 사항이 있지만 고무 및 수지 라이닝에 대한 요구 사항보다 훨씬 덜 엄격합니다.
6. 합금 제품의 성능 변화는 일반적으로 수명이 있는 고무 및 수지보다 작습니다. 또한 합금 소재의 검사는 비교적 간단합니다.
내식성: 금속 재료가 주변 매체의 부식성 파괴에 저항하는 능력을 내식성이라고 합니다. 이는 재료의 구성, 화학적 특성 및 구조적 형태에 의해 결정됩니다. 크롬, 니켈, 알루미늄, 티타늄은 강철에 첨가하여 보호막을 형성할 수 있으며 구리는 전극 전위를 변화시키고 티타늄과 니오븀은 입계 부식을 개선하여 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
소개
금속 소재는 다용도성과 접근성으로 인해 다양한 분야에서 널리 사용되고 있지만 부식에 대한 취약성은 성능에도 영향을 미쳐 금속 소재의 사용을 제한합니다.
이 문제를 해결하기 위해 금속 사용량을 줄이거나 반응성 매체와의 직접적인 접촉을 최대한 피할 수 있습니다. 금속 소재.
또한 음과 양의 편광 효과를 이용해 전기 화학적 부식 방지를 수행하여 금속 재료에 대한 보호 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이는 금속 소재의 수명 연장, 도장 비용 절감, 도장 효율 향상에 있어 매우 실용적인 의미가 있습니다.
1. 금속 재료의 부식과 그 위험성
1.1 금속 재료의 부식
금속 재료의 부식은 금속 재료가 주변 매체와 접촉할 때 화학적 또는 전기화학적 반응에 의해 손상되는 현상을 말합니다.
자연에서 대부분의 금속은 다양한 형태의 화합물로 존재하며, 다음과 같은 화학적 활성을 가지고 있습니다. 금속 요소 는 일반적으로 화합물보다 높습니다.
따라서 이러한 금속은 자연적인 존재 상태로 자연적으로 진화하므로 금속 부식은 피할 수 없는 자연스럽고 보편적인 현상입니다.
의 메커니즘에 따르면 금속 소재 부식, 부식은 일반적으로 화학적 부식과 전기 화학적 부식으로 나눌 수 있습니다.
화학적 부식은 금속 재료가 주변 매체의 비전해질과 접촉하여 산화-환원 화학 반응을 일으킬 때 발생하는 부식 현상을 말합니다.
이것은 금속 재료가 유기 용액(방향족 탄화수소, 원유 등)에 있을 때 발생하는 부식입니다.
전기화학적 부식은 주로 금속 재료가 전해질과 접촉할 때 발생하는 부식 현상을 말하며, 금속 표면이 전해질 용액과 화학적으로 반응하여 수소 흡수 부식 또는 수소 진화 부식을 형성합니다. 예를 들어 탄소강은 공기 중의 산소, 이산화탄소, 물과 반응하여 녹을 형성합니다.
1.2 부식의 위험
부식은 강도를 약화시키고 금속의 기계적 특성 재료를 부식시켜 수명을 단축시키고 심지어 금속 재료의 효용성을 떨어뜨려 경제적 손실을 초래합니다. 보고서에 따르면 2014년 부식으로 인한 중국의 경제적 손실은 이미 2,000억 위안을 넘어섰다고 합니다.
전 세계적으로 부식으로 인한 경제적 손실은 상상을 초월합니다. 부식으로 인한 손실에는 금속 제련 및 재활용 과정에서 소비되는 에너지도 포함됩니다.
동시에 부식은 토지와 수자원의 오염을 유발할 수도 있습니다. 또한 부식은 산업 장비, 교량 구조물, 선박에 손상을 입혀 경제적 손실을 초래하거나 개인의 안전까지 위협할 수 있습니다. 많은 사고가 부식으로 인해 직간접적으로 발생합니다.
따라서 금속 재료의 부식 방지에 대한 연구는 매우 중요합니다.
2. 부식에 영향을 미치는 요인
2.1 금속의 본질적인 이유
금속 부식은 금속 재료의 표면에서 발생하는 힘, 내부 특성 등 금속 자체와 밀접한 관계가 있으며, 이 모든 것이 금속 부식과 직접적인 관련이 있습니다. 외부 모양이 규칙적이고 구조적으로 온전한 금속은 일반적으로 표면에 결함이 있는 금속보다 부식에 대한 저항력이 더 우수합니다.
내부 힘이 집중되면 금속의 부식 속도가 빨라져 금속의 품질이 위협받고 금속 표면에 더 큰 손상이 발생할 수 있습니다.
2.2 금속의 외부 조건
금속 부식을 가속화하는 주요 외부 원인은 다음과 같습니다:
(1) 작동 매체. 작동 매체에서 강재에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 전해질 용액을 구별하는 중요한 지표인 pH 값입니다. 따라서 pH 값이 부식 정도에 미치는 영향은 복잡합니다.
(2) 온도 변화. 일반적으로 온도가 높을수록 금속 부식 속도가 빨라집니다.
(3) 압력의 차이. 일반적으로 압력이 증가하면 용액에서 가스의 용해도가 향상되어 금속의 부식 영역이 점차 금속 표면 전체로 퍼질 때까지 확장됩니다.
3. 금속 부식 방지
3.1 금속 표면 보호
처리 방법에는 인산염 처리와 염소 처리의 두 가지 방법이 있습니다.
금속의 인산염 처리:
철강 제품에서 기름과 녹을 제거한 후 금속과 탄산염 이온으로 구성된 용액에 담급니다. 아연, 마그네슘, 크롬, 철 등의 인산염이 포함된 용액으로 처리한 후 금속 표면에 불용성 인산염 염막이 형성되어 물에 녹지 않는 성분을 형성합니다.
이 과정을 인산염 처리라고 합니다. 인산염 필름의 색상은 짙은 회색에서 검은 회색으로 변하며 두께는 5~20미크론으로 부식 방지 내식성이 강합니다.
인산염 필름의 구조는 기공이 많고 페인트를 쉽게 흡착하며, 페인트 층의 바닥에 사용하면 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
금속의 염소 처리: 철강 제품은 열처리 후 염화나트륨과 아질산나트륨 용액의 혼합물로 처리되며 표면에 파란색 산화철 막이 형성되어 "파란색"이라고 불립니다. 이 수소막은 유연하고 윤활성이 있으며 부품의 정확도에 영향을 미치지 않습니다.
광학 장비 부품뿐만 아니라 스프링 스틸, 미세 철선과 같은 정밀 장비도 청색 처리에 사용할 수 있습니다.
또 다른 부식 방지 방법은 비금속 코팅입니다. 플라스틱으로 코팅 된 금속 표면은 페인트보다 낫고 플라스틱 덮개 층은 섬세하고 매끄럽고 색상이 매우 밝으며 부식 침식 및 장식 기능을 가지고 있습니다. SiO 함유 세라믹2의 함량이 높은 유리 세라믹과 같은 세라믹은 부식 방지 침식 효과가 우수합니다.
3.2 고강도 부식 방지 코팅 기술
고강도 부식 방지 코팅의 코팅 공정은 매우 우아하고 간단하며 여전히 많은 곳에서 사용되고 있습니다. 코팅 기술의 발전에 따라 강철 교량 표면의 부식 방지 코팅은 강철 교량의 부식 방지의 핵심입니다.
이와 관련하여 외국 브랜드 코팅과 국내 구 브랜드 코팅은 모두 유사한 부식 방지 코팅 공정과 유형을 가지고 있으며 프라이머, 중간 코팅 및 탑 코트를 포함한 많은 코팅 시스템으로 구성됩니다.
코팅의 종류는 에폭시 리치 아연 프라이머, 에폭시 운모 산화철 중간 코팅, 에폭시 폴리우레탄 및 에폭시 컬러 탑코트, 염소 처리 고무 탑코트 등입니다. 강철과 부식성 환경은 코팅의 코팅으로 분리됩니다.
코팅 시스템의 수동적 부식 방지 효과에서 첫 번째 공장 프라이머는 수동적 부식 방지 효과가 있지만 살균 효과는 이상적이지 않습니다.
부식 방지 프라이머의 음극 보호 하에서 아연 분말과 풍부한 아연 프라이머를 첨가하면 강철의 음극 보호에 도움이됩니다.
3.3 핫 스프레이 부식 방지 기술
스프레이 코팅에는 화염 스프레이와 아크 스프레이의 두 가지 유형이 있습니다. 화염 스프레이: 열원은 가연성 가스이며, 금속 와이어와 분말을 녹인 다음 분무하여 물체 표면에 분사하는 방식입니다.
O2 및 C2H2 화염 스프레이는 유럽과 미국의 강철 교량의 초기 부식 방지 스프레이로 상당한 부식 방지 효과를 달성했습니다.
아크 스프레이: 아크 스프레이 장치를 사용하여 두 개의 하전된 금속 와이어를 가열, 용융, 분무 및 분사하여 부식 방지 코팅과 유기 밀봉으로 오래 지속되는 부식 방지 복합 코팅을 생성하는 것이 아크 스프레이의 부식 방지 원리입니다.
3.4 이온 주입 기술
이온 주입 기술은 1970년대에 개발되었으며 전기 도금, 전기 리튬 도금, 화학 기상 증착과 같은 일반적인 코팅 기술과는 다른 표면 개질 기술입니다.
고속 고에너지 충격을 사용하여 표면 특성을 변화시키는 새로운 기술로, 진공 상태에서 고에너지 이온을 기판 표면에 빠르게 주입하여 표면 구조를 조밀하게 만들고, 고포화 고체 용액, 준 안정상 및 비결정 및 평형 합금을 기판 표면에 주입하여 기판 표면의 부식 방지 및 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
예를 들어, 금속의 이온 주입은 표면의 화학적 특성을 개선하고 금속 표면의 부식 방지 침식 기능을 향상시키는 데 사용됩니다. 알루미늄과 아연 합금 표면의 개질은 이온 주입 기술이 개발될 당시 이미 연구 분야였습니다.
최근에는 마그네슘 합금의 내식성을 개선하기 위해 이온 주입 기술이 점차적으로 적용되고 있습니다.
3.5 용융 아연 도금 부식 방지 기술
용융 아연 도금은 아연, 주석, 납 및 기타 저융점 금속과 같은 금속 코팅에 사용되는 부식 방지 기술입니다.
금속 코팅은 금속을 용융 금속 용액에 담그는 방식으로 생산됩니다. 이 기술은 얇은 강판과 식품 저장 용기를 생산할 뿐만 아니라 전기 케이블의 화학적 내식성 및 코팅에 널리 사용됩니다.
알루미늄의 용융 아연 도금은 주로 강철 부품의 고온 산화를 방지하기 위해 사용됩니다.
제조 공정에서 부식 방지 코팅 및 비용 관리에 대한 수요가 증가함에 따라 용융 아연 도금 기술은 점차 금속 합금 코팅 기술의 발전으로 진화하고 있습니다.
3.6 전기 화학적 부식 방지 기술
전기화학의 관련 이론을 바탕으로 금속 장치에 사용되는 '전기화학적 보호 방법'은 부식 전지의 음극이 되어 금속의 부식 및 침식을 방지하거나 감소시킵니다.
첫 번째 방법은 '희생 양극 보호 방법'으로, 보호 금속보다 전극 전위가 낮은 금속 또는 합금을 양극으로 사용하여 보호 금속에 고정하여 '부식 전극'을 형성함으로써 금속을 음극으로 보호하는 방식입니다. 일반적으로 아연, 알루미늄 및 합금이 희생 양극으로 사용됩니다.
이 방법은 주로 선박 선체와 같이 바다에 위치한 각종 금속 장치를 보호하고 기름 탱크, 송유관과 같은 장치의 내식성을 높이는 데 사용됩니다.
두 번째 방법은 보호 금속과 다른 추가 전극을 배터리의 두 극으로 사용하여 외부 전류를 가하여 외부 직류 전류의 작용으로 금속이 음극으로 보호되도록 하는 것입니다.
이 방법은 주로 토양, 바닷물, 강물에 의한 금속 장치의 부식 및 침식을 방지하는 데 사용됩니다.
결론
결론적으로 금속 재료는 중요한 응용 가치를 가지고 있으며, 금속 재료의 부식 방지 또한 기술 종사자들에게 중요한 연구 주제입니다.
최근 금속 재료 부식 작업에 대한 심도 있는 연구로 금속 재료 부식 방지 기술과 공정이 일정한 성과를 거두었습니다.
그러나 일부 신소재 내식성이 강한 소재는 비용 문제로 인해 보급과 사용이 제한되고 있으며, 일부 부식 방지 공정 방식은 환경 유해성, 높은 공정 비용, 복잡한 운영 조건 등의 문제에 직면해 있습니다.
따라서 금속 재료의 부식 방지 대책에 대한 추가 연구는 여전히 중요한 연구 가치와 실용적 의미를 지니고 있습니다.
비철 금속 및 그 합금의 내식성
| 금속 소재 사용 선택 표 | ||||||||||||||
| 유체 | 재료 | |||||||||||||
| 탄소강 | 주철 | 302/304 | 316 | 브론즈 | 모넬 | 하스텔로이 B | 하스텔로이 C | 스테인리스 스틸 | 티타늄 | 코발트 - 크롬 | 416 | 440C | 17-4PH | |
| 스테인리스 스틸 | 스테인리스 스틸 | 20# | Alloy6# | 스테인리스 스틸 | 스테인리스 스틸 | |||||||||
| 아세트알데히드 | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
| 아세트산, 가스 | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | A | C | C | B |
| 아세트산, 기화 | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | C | C | B |
| 아세트산, 증기 | C | C | A | A | B | B | I、L | A | B | A | A | C | C | B |
| 아세톤 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 아세틸렌 | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| 알코올 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 황산납 | C | C | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| 암모니아 | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
| 염화 암모늄 | C | C | B | B | B | B | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| 질산 암모늄 | A | C | A | A | C | C | A | A | A | A | A | C | B | I、L |
| 인산 암모늄(모노염기성) | C | C | A | A | B | B | A | A | B | A | A | B | B | I、L |
| 황산 암모늄 | C | C | B | A | B | A | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
| 아황산 암모늄 | C | C | A | A | C | C | I、L | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 아닐린 | C | C | A | A | C | B | A | A | A | A | A | C | C | I、L |
| 벤젠 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 벤조산 | C | C | A | A | A | A | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
| 붕산 | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 부탄 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| 염화칼슘 | B | B | C | B | C | A | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| 차아염소산칼슘 | C | C | B | B | B | B | C | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| 카볼산 | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| 카볼산 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 이산화탄소(건조) | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 이산화탄소(습식) | A | A | A | A | C | B | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 이산화탄소 | B | B | B | B | A | A | B | A | A | A | I、L | C | A | I、L |
| 사염화탄소 | C | C | B | B | B | A | A | A | A | I、L | I、L | A | A | A |
| 탄산 H2C03 | A | A | B | B | B | A | A | A | A | C | B | C | C | C |
| 염소, 건조 | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | C |
| 염소, 습식 | C | C | C | C | B | C | C | A | B | C | B | C | C | C |
| 염소, 액체 | C | C | C | B | C | A | C | A | C | A | B | C | C | C |
| 크롬산 H2Cr04 | A | A | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 코크스 오븐 가스 | C | C | B | B | B | C | I、L | A | A | A | I、L | A | A | A |
| 황산구리 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 에탄 | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| ether | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 클로로 에탄 | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A | A | A | A |
| 에틸렌 | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | A | I、L | A | A | A | A |
| 글리콜 | C | C | C | C | C | C | C | B | C | A | B | C | C | I、L |
| 염화 제 2 철 | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 메틸케톤 HCHO | I、L | C | B | B | A | A | A | A | A | C | B | C | C | B |
| 포름알데히드 HCO2H | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| 프레온, 습식 | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| 프레온, 건조 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 휘발유, 정제 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 염산, 기화 | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
| 염산, 무료 | C | C | C | C | C | C | A | B | C | C | B | C | C | C |
| 불화수소산, 기화 | B | C | C | B | C | C | A | A | B | C | B | C | C | C |
| 불화수소산, 무료 | A | C | C | B | C | A | A | A | B | C | I、L | B | B | I、L |
| 수소 | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A |
| 과산화수소 | I、L | A | A | A | C | B | A | B | A | A | I、L | B | B | I、L |
| 황화수소, 액체 | C | C | A | A | C | C | A | A | B | A | A | C | C | I、L |
| 수산화 마그네슘 | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L |
| 메틸에틸 케톤 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| 천연 가스 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 질산 | C | C | A | B | C | C | C | B | A | A | C | C | C | B |
| 옥살산 염 | C | C | B | B | B | B | A | A | A | B | B | B | B | I、L |
| 산소 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 메탄올 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A |
| 윤활유, 정제 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 인산, 기화 | C | C | A | A | C | C | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
| 인산, 무료 | C | C | A | A | C | B | A | A | A | B | A | C | C | I、L |
| 인산 증기 | C | C | B | B | C | C | A | I、L | A | B | C | C | I、L | |
| 피크린산 | C | C | A | A | C | C | A | A | A | I、L | I、L | B | B | I、L |
| 아 염소산 칼슘 | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| 수산화칼륨 | B | B | A | A | B | B | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
| 프로판 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 로진, 로진 | B | B | A | A | A | A | A | A | A | I、L | A | A | A | A |
| 아세트산 나트륨, 탄산나트륨, 염화나트륨 | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 크로메이트 나트륨 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
| 수산화나트륨 | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | B | B | B |
| 차아염소산나트륨 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 티오황산나트륨 | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | B | A |
| 이산화주석 | C | C | C | C | B-C | B-C | C | A | B | A | I、L | C | C | I、L |
| 경산 | C | C | A | A | C | C | A | A | A | A | I、L | B | B | I、L |
| 황산염 용액 | B | B | C | A | C | B | A | A | A | A | I、L | C | C | I、L |
| 유황 | A | C | A | A | B | B | A | A | A | A | B | B | B | I、L |
| 이황화 산소 건조 | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | I、L | I、L | I、L |
| 이산화황 건조 | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 황산, 기화 | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 황산, 무함유 | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 아황산염 | C | C | C | C | C | C | A | A | A | B | B | C | C | C |
| Tar | C | C | C | C | B | B | A | A | A | B | B | C | C | C |
| 아황산염 | C | C | B | B | B | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| Tar | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 트리플루오로에틸렌 | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 테레빈유 | B | B | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 식초 | C | C | A | A | B | A | A | A | A | I、L | A | C | C | A |
| 물, 보일러 급수 | B | C | A | A | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A |
| 물, 증류수 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 바닷물 | B | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | C | A |
| 염화 아연 | C | C | C | C | C | C | A | A | A | A | B | C | C | I、L |
| 황산아연 | C | C | A | A | B | A | A | A | A | A | A | B | B | I、L |
| 기호: | A - 적용 가능하거나 현재 성공적으로 적용 중입니다. | |||||||||||||
| B - 신청 절차에 대한 주의 | ||||||||||||||
| C - 적용할 수 없음 | ||||||||||||||
| I.L. - 정보 부족 | ||||||||||||||
| 이 표는 유체와 반응할 때 적절한 재료를 선택하는 방법을 간략하게 설명하는 데 사용됩니다. 재료의 부식성은 유체 농도, 온도, 압력 및 불순물과 같은 요소와 관련이 있으므로 표의 권장 사항은 절대적인 것이 아닙니다. 따라서 이 표는 참고 자료로만 사용할 수 있다는 점을 강조해야 합니다. | ||||||||||||||
| 모넬 | ||||||||||||||
| 하스텔로이"B"、（"C"） | ||||||||||||||
| 스테인리스 스틸 # 20-Durimet20 | ||||||||||||||
| 코발트 크롬 합금 # 6-알로이6 (Co Cr) | ||||||||||||||
비철금속 및 합금의 내식성
산업계에서는 강철을 검은 금속이라고 하고 다른 모든 금속을 비철 금속이라고 합니다. 비철금속과 그 합금은 우수한 내식성과 저온 성능으로 인해 수처리 장비, 화학물질 용기 및 관련 장비 부품을 만드는 데 자주 사용됩니다.
구리와 그 합금
구리와 그 합금은 전도성, 열전도성, 가소성, 냉간 가공성이 높고 다양한 매체에서 내식성이 우수합니다.
1. 순수 구리
적색 구리라고도 합니다. 구리는 일반 대기 조건, 산업 대기 조건, 해양 대기 조건에서 비교적 안정적이며 알칼리 및 약산성에서 중강도의 비산화성 산에서도 안정적입니다.
용액에 산소나 산화제가 포함되어 있으면 부식이 더 심해집니다. 구리는 황화물(예: H2S) 부식에 강하지 않습니다.
구리는 전도성, 열전도성, 가소성이 높고 가공성이 좋으며 냉간 가공성도 우수합니다. 하지만 구리는 강도가 낮고 주조성이 떨어지며 일부 매체에서는 내식성이 좋지 않아 구조용 소재로 거의 사용되지 않습니다.
2. 구리 합금
일반적인 구리 합금은 황동과 청동입니다.
1） 황동
구리와 아연의 합금을 황동이라고 합니다. 성능을 향상시키기 위해 주석, 알루미늄, 실리콘, 니켈, 망간, 납, 철 및 기타 원소를 첨가하여 특수 황동 합금을 형성하는 경우가 많습니다.
기능: 기계적 특성은 아연 함량과 밀접한 관련이 있으며 주조성이 우수하고 내식성이 우수하며 아연 함량이 20% 이상인 황동은 습한 대기, 해수, 고온 및 고압수, 증기 및 냉간 가공 후 암모니아가 포함된 모든 환경에서 응력 부식 균열을 일으킬 수 있습니다.
황동은 중성 용액, 바닷물 및 산 세척 용액에서 탈아연화 부식에 취약합니다. 어닐링황동에 0.02% 비소를 첨가하여 예방할 수 있습니다.
2） 브론즈
주요 첨가 원소가 아연이 아닌 주석, 알루미늄, 실리콘 및 기타 원소인 모든 구리 합금을 일반적으로 청동이라고 합니다. 일반적인 청동에는 주석 청동, 알루미늄 청동, 실리콘 청동 등이 있습니다.
기능: 주석 청동은 황동보다 주조성이 떨어지고 순수 구리 및 황동보다 내식성이 우수하지만 산성 부식에 대한 내성이 약합니다.
알루미늄 청동은 황동과 주석 청동보다 기계적 특성이 우수하고 황동과 주석 청동보다 대기, 해수, 탄산 및 대부분의 유기산에 대한 내식성이 높습니다.
실리콘 청동은 주석 청동보다 기계적 특성이 높고 가격이 저렴하며 주조성과 냉온압 가공성이 우수합니다.
알루미늄 및 그 합금
1. 알루미늄
기능: 알루미늄은 비중 2.7로 구리의 약 1/3 수준으로 밀도가 낮고 전도성, 열전도성, 가소성, 냉간 가공성이 좋지만 강도가 낮아 냉간 변형으로 개선할 수 있으며 다양한 압력 가공에 견딜 수 있습니다.
알루미늄은 전극 전위가 매우 낮은 원소이며, 강한 산화 매체와 산화성 산(질산 등)에서도 안정적입니다.
할로겐 이온은 알루미늄 산화막에 파괴적인 영향을 미치므로 알루미늄은 불산, 염산, 바닷물 및 기타 할로겐 이온이 포함된 용액에서 부식에 강하지 않습니다.
애플리케이션: 원자로, 열교환기, 냉각기, 펌프, 밸브, 탱크 카, 파이프 피팅 등의 제조에 널리 사용됩니다.
2. 알루미늄 합금
순수 알루미늄은 강도가 낮지만 알루미늄에 구리, 마그네슘, 아연, 망간, 실리콘 등과 같은 일부 원소를 첨가하면
티타늄과 그 합금:
1. 순수 티타늄:
특성: 순수 티타늄은 반응성 원소입니다. 부동태화 특성이 뛰어나며 안정적인 부동태화 필름을 형성하여 다양한 환경에서 우수한 내식성을 발휘합니다. "바닷물 내식성의 왕"으로 알려져 있습니다.
고온에서 티타늄은 화학적 활성이 매우 높고 할로겐, 산소, 질소, 탄소, 황과 같은 원소와 격렬하게 반응합니다.
티타늄은 일반적으로 피팅 부식을 겪지 않으며, 몇 가지 개별 매체(예: 스모키 질산 및 메탄올 용액)를 제외하고는 다음과 같은 과정을 거치지 않습니다. 입계 부식티타늄은 응력 부식 균열에 대한 민감도가 낮고 부식 방지 피로 특성이 우수하며 틈새 부식에 대한 저항성이 우수합니다.
2. 티타늄 합금:
특성: 티타늄 합금의 기계적 및 내식성 특성은 순수 티타늄에 비해 크게 향상되었습니다.
산업계에서는 순수 티타늄 대신 티타늄 합금을 사용합니다. 티타늄 합금의 주요 부식 형태는 다음과 같습니다. 수소 분해 응력 부식 균열.
니켈과 그 합금:
1. 니켈:
특성: 니켈은 모든 온도 및 농도 범위의 알칼리 용액과 모든 유형의 용융 알칼리에서 매우 높은 내식성을 가지고 있습니다.
그러나 니켈은 유황 가스, 농축 암모니아수, 강하게 폭기된 암모니아 용액, 산소산 및 염산이 포함된 환경에서는 부식에 잘 견디지 못합니다.
니켈은 강도가 높고 가소성이 높으며 내한성이 강해 매우 얇은 시트로 냉간 압연하여 가느다란 와이어로 만들 수 있습니다.
니켈은 희귀하고 고가이며 주로 수처리 공학 및 화학 공학에서 알칼리성 매체용 장비를 제조하거나 철 이온이 촉매 간섭을 일으키고 스테인리스강을 사용할 수 없는 공정에 사용됩니다.
2. 니켈 합금:
Ni-Cu 합금의 모넬 합금은 기계적 성질과 가공성이 우수하고 압력 하에서 가공 및 절단이 용이하며 내식성이 우수합니다. 주로 고온 하중에서 작동하는 부식 방지 부품 및 장비에 사용됩니다.
Ni-Mo 합금의 하스텔로이 합금(0Cr16Ni57Mo16Fe6W4)은 상온에서 모든 농도의 염산 및 불산에 내성이 있습니다.
Ni-Cr 합금의 인코넬 합금(0Cr15Ni57Fe)은 고온에서 기계적 특성이 우수하고 내산화성이 높으며, 농축된 MgCl2의 부식에 저항할 수 있는 몇 안 되는 소재 중 하나입니다.
이 기사에서는 합금이란 무엇인지 소개하고 부식과 녹의 차이점을 설명하며 내식성 합금의 장점과 내식성 합금의 사용에 대해 자세히 분석합니다. 또한 금속 재료의 내식성에 영향을 미치는 요인에 대해서도 자세히 설명합니다. 마지막으로 주요 금속 재료의 내식 성능 표를 제공하고 비철금속과 그 합금의 내식성을 분석합니다.
이 글을 읽으셨다면 이제 "합금은 녹이 슬나요?"라는 질문에 대한 명확한 답을 얻으셨을 것입니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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