탈성분 부식 (Demetallification : Selective leaching) 의 개념

탈성분 부식(Demetallification : Selective leaching)

탈성분 부식(Demetallification : Selective leaching)은 선택 부식이라고도 하며, 고용체 합금 안에 한 성분이 선택적으로 이탈, 소실해서 발생되는 부식이다. 그 결과 탈성분 부식 부분은 변색되는 것이 특징이며, 재료에 구멍이 나기도 하고, 얇게 변하게 되어 인장이 강하거나 연성이 크게 변하기 때문에 조금만 힘을 가하면 파단된다.

 

가장 흔한 탈성분 부식으로는 탈아연 부식(dezincification)이 있다. 탈아연 부식은 보통 황동(70% Cu, 30% Zn)에서 발생하며, 고온, 해수에 염화물, 질산, 황산, 염산, 아세트산 등의 산성(층상 탈 아연 부식 발생), 약알칼리성(전상 탈 아연 부식 발생)에서 30%의 아연(Zn)이 소실되는 특징을 가지고 있다. 탈아연 부식은 눈으로 쉽게 확인할 수 있으며 황동의 색과는 다르게 붉은색을 띠고 있다.

측상탈아연부식(좌), 전상탈아연부식(우)

위의 사진은 측상탈아연부식과 전상 탈 아연 부식의 예시 그림이다. 주로 측상탈아연부식(좌)은 내면이 전체적으로 같은 색의 적갈색을 띠고 있는 것이 특징이다. 그리고 오른쪽에 있는 전상 탈 아연 부식은 국부적으로 적갈색으로 변하는 특징을 가지고 있다.

 

탈성분 부식의 원리는 현재 명확하게 밝혀진 사항은 없으나 두 가지 정도의 원인에 의해 발생한다고 예상한다.

 

첫 번째는 아연(Zn)이 선택적으로 용출하고, 다공질의 동이 잔류하게 되는 경우이다.

 

두 번째는 합금이 완전 용해한 후 +의 성분이 있는 구리가 전기화학적으로 재 석출 되어 그 결과 다공질의 동이 만들어진다는 것이다.

 

탈아연부식 예시 그림(탈아연 부식의 영향으로 스펀지 형태의 다공성 모습이 생긴다.)

 

하지만 위의 2가지 예시도 현재 그렇다 추측하는 정도로 합금의 조성이나 주변 환경에 따라 다른 원인에 의해 발생할 수 있다.

 

탈성분 부식을 예방하기 위해서는 음극 방식도 가능하며, 일반적으로 아연(Zn)이 15% 이하에서는 탈아연 부식(dezincification)이 발생하지 않기 때문에 15% 이하로 유지시키는 방법이 있다. 또한, 비소(As), 인(P), 안티몬(Sb) 등 0.1~0.5%를 합금원소로 첨가하면 경감되는 효과가 있다.

 

탈알루미늄 부식도 마찬가지로 알루미늄 청동(Aluminium bronze)(7~12% Al, 88~93% Cu)이 산, 염화물 수용액 등에서 발생되며 알루미늄이 소실된다. 탈알루미늄 부식도 탈아연 부식과 마찬가지로 알루미늄(Al)의 선택 용출 또는 구리(Cu)의 재 석출에 의한 것이다.

 

탈알루미늄 부식은 증기, 산 또는 염화물 수용액 등에 접하게 되었을 경우 발생하기 쉬우며, 방지하는 방법으로 탈아연 부식과는 다르게 비소(As) 등 원소는 큰 도움이 되지 않는다. 일반적으로 열처리하거나 음극 방식으로 방지한다.

 

그 외, 흑연화 부식(주철 표면이 흑연화), 탈 니켈 부식(큐 프로 니켈은 저류 속도에서 용출) 등이 있다.

흑연화 부식은 주철의 표면이 흑연화 되어가며 강도가 점점 저하되는 현상이다. 흑연화 부식은 성분 중 흑연이 양극이 되고 철이 음극이 되어 갈바니 부식(Galvinic Corrosion)의 원리로 진행된다.