금속의 내식성과 분류

금속은 내식성에 따라 여러 종류로 나눌 수 있으며, 각각 특징이 있습니다. 금속의 내식성이 높을수록 그 금속은 녹슬지않고 부식하기도 어렵습니다. 그렇다면 금속의 내식성 및 분류에 대해 좀더 살펴 보도록할까요?

금속의 내식성

금속은 종류에 따라 잘 부식하지 않는 것도 있습니다. 예를 들어, 일반 금속의 경우 중성의 물에 탄소강을 담가두면 바로 녹이 슬지만, 스테인리스 또는 아연은 잘 부식되지 않습니다. 이러한 스테인리스 또는 아연과 같은 부식하기 어려운 재료의 것을 내식성이 우수하다고 표현하는 것입니다.

금속마다 부식의 정도 또한 다릅니다. 그 이유는 열역학적으로 부식 반응이 진행하기 쉬운 금속과 그렇지 않은 금속이 있기 때문입니다. 그리고 부식 반응의 속도에 따라 금속의 내식성(어떤 환경에서 금속이 부식에 견디는 성질)이 다릅니다.

참고로, 부식시에는 금속이 부동태 피막라는 것을 생성하여, 부식하지 않는 경우도 있습니다. 부동태 피막은 스테인레스 등에 존재하는 얇은 피막입니다. 결정 구조를 가지지 않는 물질이고, 치밀하며 안정되어 있습니다. 이 피막이 존재함으로써 금속 이온이 떠나는 것을 막기때문에, 녹이나 부식으로부터 금속을 보호 할 수 있습니다. 또한 부동태 피막의 특징으로 치유 기능 또한 들 수 있습니다. 부동태 피막을 파손되어도, 즉시 같은 피막을 재생하기 때문에, 장기간 녹이 발생할 수 없는 구조인거죠.

내식성의 분류

앞에서 금속은 각각 내식성이 있다고 설명했는데요. 이 내식성에 의해 금속은 4 가지로 나눌 수 있습니다. 각각의 특징을 4그룹으로 나눠서 살펴 보도록하죠.

첫 번째 그룹은 금이나 백금 등의 귀금속입니다. 귀금속은 안정된 성질을 가지고 있기 때문에 열역학적 영향을 받지 않으며, 예외적인 환경 외에는 부식이 발생하지 않습니다. 

2 그룹은 스테인레스를 비롯한 내식성이 우수한 금속입니다. 스테인리스 제품 등은 광택을 유지하고 부식하는 경우는 거의 없습니다. 이것은 앞서 소개 한 부동태 피막의 작용에 의한 것입니다. 그러나 부동태 피막은 염화물 이온에 약하고, 대기 중에 이물질이 존재하면 국부적으로 부식 방지 효과를 발휘할 수 없게되어 버려, 공식이라고 불리는 부식이 발생하게 됩니다. 부동태 피막의 저항은 금속에 따라 다르며, 스테인리스 및 알루미늄은 비교적 약하고, 티타늄과 크롬은 강한 것으로 알려져 있습니다.

3 그룹에 포함 된 금속은 구리와 아연 등입니다. 위의 두 그룹과는 달리 부식이 발생하지만, 진행 속도는 느려서  내식성도 좋은 것이 특징이라고 할 수 있습니다. 이것은 부식 초기에 생기는 부식 생성물이 보호 피막으로 표면을 덮고 금속에 대해 산화제로 발생하는 용존 산소를 차단하기 때문입니다. 동전이 노화로 색이 바뀌어 버리는 것은 이 문제가 관련되어 있습니다.

마지막 그룹은 철과 강철 등의 금속입니다. 물 등에 닿으면 녹 피막을 만들지만, 용존 산소를 차단하는 능력이 낮기 때문에 계속해서 부식이 발생합니다. 그러나 제한된 환경에서는 금속에서 부동태 피막을 형성하여 우수한 내식성을 발휘할 수도 있습니다. 예를 들어 철과 강철은 질산 · 황산 등 산화성의 산이나 크롬 산염 등, 산화성 소금 용액에 부동태 피막을 형성하여 부식을 방지 할 수 있습니다.

또한 pH가 일정 이하의 수용액이나 염산 · 묽은 황산 속에서는, 부동태 피막과 보호 피막은 녹아 버리기 때문에 작동하지 않습니다. 따라서 2 · 3의 그룹에 속하는 금속은 부식하게됩니다.