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전기화학부식
電化學腐蝕
전기화학부식
전기화학 부식에 관해 소개해 드립니다.
전화학부식(電化學腐蝕)
■ 부식이란 금속이 물이나 토양과 같은 전해질 속에 놓이게 되면 그 표면의 용존산소, 농도차, 온도차 등 주위환경 조건의 차이와 금속자체에 함유된 불순물, 잔존응력, 표면 부착물 등의 금속측 원인에 의해 그 표면에 부분별로 전위차가 생기게 되고 그 결과 수많은 양극부와 음극부가 형성된다. 이때 전해질을 통해 양극부에서 음극부로 전류(부식전류)가 흐르게 되는데 이 과정에서 양극부의 금속이 이온상태로 용출되어 점차 전해질 속으로 용해되어 녹이 슬어 가게 된다. 이러한 전기화학 반응을 일반적으로 부식이라고 한다.
<부식의 발생>
ㅇ양극부(Anodic Area) : 금속이온과 전자로 분리 Fe → Fe++ + 2e-
ㅇ음극부(Cathodic Area) : 수소가스가 발생 2H+ + 2e- → H2
ㅇ전해질(Electrolyte)의 OH-에 의해 녹이 발생 Fe++ + 2(OH-) → Fe(OH)2 (산화제1철)
4Fe(OH)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3 (산화제2철)
그림에서 금속재료를 수용액 중에 넣으면 금속표면의 불균일성 때문에 Anode부
(양극, 陽極, 산화발생)와 Cathode부(음극, 陰極, 환원발생)가 형성되어 국부전지 작용에 의해 부식이 진행된다.
Anode부에서는 금속이 이온으로 용출하고 Cathode부에서는 전자를 받아 수소발생반응(또는 산수환원반응)이 일어나 전하적(電荷的)으로는 양쪽이 균형을 이루게 된다. 이 경우, Anode부에서 일어나는 반응을 산화반응이라 하고 Cathode에서 일어나는 반응을 환원반응이라 한다. 또한, 이러한 분극(分極)의 위치가 변화함에 따라 금속은 전면부식형태로 된다. Fe를 염산에 넣으면 쉽게 알 수 있는데, 심하게 반응하며 수소를 발생한다. 즉,
Fe → Fe2+ + 2e- : Anode 반응
2H+ + 2e- → H2 : Cathode 반응
이러한 반응 후 용액 중의 OH-와 Fe++가 반응하여 Fe(OH)2 (산화제1철) 및 4Fe(OH)3 (산화제2철) 형태의 반응물이 생기며, 이 반응물이 우리가 평소 알고 있는 녹이 되는 것이다.
■ 부식의 종류
■ 부식은 금속체 표면에 접하는 환경 중에 액체의 유무에 따라 습식(Wet corrosion)과
건식(Dry corrosion)으로 대별되며 다시 전면부식(General corrosion)과 국부부식
(Localized corrosion)으로 분류된다. 여기서, 전면 부식은 그 부식 속도로부터 수명
예측이 가능하고 부식에 관한 지식이 있다면 대책은 비교적 용이하다. 그러나
국부부식은 전혀 예측할 수 없기 때문에 문제가 되고 있다.
<전면부식 >
1) 평면에 전면적으로 나타나는 부식
2) 요철에 전면적으로 일어나는 부식
< 국부부식 >
3) 평면에 국부적으로 일어나는 부식
4) 요철에 국부적으로 일어나는 부식
5) 점식(Pitting Corrosion)
6) 균열부식
7) 입계(粒界)부식 (Intergranular Corrosion)
8) 선택부식 (Selection Corrosion)
9) 돌출 부식
10) 부분적 간헐부식
11) 층층으로 일어나는 부식