[스크랩] [녹 (rust) 이란]
요즘에는 아연도금 강관 이외에 동, 스텐레스, 플라스틱관 등도 널리 보급되어 있습니다. 이런 배관들은 강관에 비하여 녹의 문제는 상대적으로 덜하지만 스케일과 물때는 마찬가지로 생성됩니다.녹은 금속이 산화된 모습입니다. 즉 기존 배관의 철 성분이 산소와 결합한 결과물이 녹인 것입니다. 녹은 철(Fe)분자에서 빠져나온 전자가 물분자와 산소와의 결합을 촉진시켜 수산화(OH-)이온을 발생케하는데 수산화 이온이 철(Fe++)이온과 결합하여 산화철인 Fe2O3를 형성합니다. 바로 이 Fe2O3가 바로 '녹'인 것입니다.
철이 이온화 되면서 빠져나온 전자가 파이프내에 있는 물과 산소와 결합하여 수산화 이온(4OH-)를 발생시킨다. 이때 발생된 수산화 이온이 철이온(Fe++)과 결합하여 Fe(OH)2이 되고 Fe(OH)2가 물을 잃으면 붉은색 녹인(Fe2O3(XH2O))가 된다. 결국 H2O는 물인 관계로 녹인 Fe2O3만 남는다
주 철
탄소강보다 많은 탄소량을 함유한 것으로, 깨어진 면의 색깔에 따라 백주철, 반주철, 회주철로 나뉨.
스테인리스는 녹이 잘 슬지 않는다. 때문에 스테인리스 스틸이란 녹슬지 않는 강철이란 의미를 갖고 있다. 보통은 철에 ㅋ크롬 18% 정도 섞인 합금으로 그 위에 니켈 등을 섞은 경우도 있다. 스테인리스 스틸이란 철과 비교해 녹이 잘 슬지 앟는 것은 얇은 판으로 할 때 표면에 강하게 튼튼한 피막을 만들어 내부를 보호하기 때문이다.
이 피막은 산화물로 일종의 녹으로 생각해도 좋을 것이다. 따라서 철보다 녹슬기 쉬운 금속이라고도 할 수 있지만, 이것이 보호막의 역할을 하는 것이다. 이것과 닮은 것으로 알루미늄이 있는데 이것도 표면에 생긴 산화피막이 녹슬기 어렵게 하고 있는 것이다. 스테인리스도 알루미늄도 이처럼 막이 내부를 보호하고 있기 때문에 , 지나치게 세척제 등으로 표면을 닦지 않는 편이 좋다.
주철 [鑄鐵, cast iron]
1.7% 이상의 탄소를 함유하는 철은 약 1,150℃에서 녹으므로 주물을 만드는 데 사용할 수 있으나, 이 중에서 3.0～3.6%의 탄소량에 해당하는 것을 일반적으로 주철이라고 한다. 주철을 녹이기 위해서 큐폴라라고 하는 용해로가 사용되며, 고로(高爐:용광로)에서 얻은 선철을 여기에 넣고, 코크스를 연료로 하여 녹인다.
주조되어 굳어진 상태의 주철에는 철과 시멘타이트(Fe3C)가 층상(層狀)을 이루고 늘어선 펄라이트라는 조직을 바탕으로 해서 편상(片狀)의 흑연이 산재한다. 흑연부분에서는 강도를 기대할 수 없으므로, 강도를 필요로 할 때에는 시멘타이트의 분해를 가감하여 흑연이 나오는 것을 조절한다. 예를 들면, 응고할 때에 접종(接種)해서 흑연을 둥근 입자 모양으로 하면 입상(粒狀:노듈러) 흑연(黑鉛)주철이 되어 아주 강해진다. 냉각 속도를 가감해서, 철의 바탕을 침상(針狀)으로 한 침상주철이나, 탄소량을 줄여서 바탕을 강에 근접시키는 고급주철도 있다. 보통 주철은 난로 ․맨홀의 뚜껑을 비롯해서 널리 주물제품으로 사용된다.
구상흑연주철 [球狀黑鉛鑄鐵, nodular cast iron]
보통 주철의 조직에 나타나는 흑연을 본래의 엽편상(葉片狀)에서 구상(球狀)으로 변화시켜 강인성(强靭性)을 향상시킨 주철.1947년 H.모로 등은 인과 황이 적은 주철 용탕(溶湯)에 소량의 세륨을 첨가 처리하면 흑연이 구상화되는 것을 발견하였다. 거의 같은 시기에 미국에서도 마그네슘 처리를 하면 구상화 흑연이 생성되는 것을 발견하였다. 그 후 칼슘 ․규소 등을 첨가 처리하여도 흑연이 구상화되는 것이 알려져, 실제 생산에 이용되고 있다. 1cm2당 50～70kg/mm2의 인장강도(引張强度)를 가지면서, 10～20 %의 연신성(延伸性)이 있으므로, 강인성이 요구되는 각종 기계부품 ․수도관 ․롤러 등에 널리 사용된다. 보통 회주철보다 탄력계수가 크고, 브리넬 굳기도 200 정도나 되며, 절삭성(切削性)도 같은 굳기의 보통 주철보다 좋다.
스테인리스강 [stainless steel]
철의 최대 결점인 내식성(耐蝕性)의 부족을 개선할 목적으로 만들어진 내식용 강(鋼)의 총칭
녹 [rust]
금속의 표면에 생기는 부식생성물(腐蝕生成物)의 총칭.
일반적으로 금속은 공기 중에 있는 산소 ․수분 ․이산화탄소 등의 작용에 의해서 그 금속의 산화물 ․수산화물 ․탄산염 등을 생성하여 피막(被膜)을 만들어 금속의 표면이 광택을 잃는데, 이들이 녹의 주성분이 되는 수가 많다. 그러나 가장 일반적인 것은 산화물인데, 이를테면 철의 녹은 산화철(III)수화물 Fe2O3 ․nH2O가 주성분이다.
이것은 공기중의 이산화탄소와 수분에 의해서 먼저 탄산철 FeCO3가 생기고, 이것이 수분과 산소에 의해 분해되어적갈색의 산화철(III)수화물과 이산화탄소가 되는 반응을 반복하는 데서 생긴다. 또, 철을 고온에서 산화시켰을 때 표면에 검은색의 단단한 산화피막이 생기는데, 이것도 녹의 일종이다. 구리는 공기 중에서 산화하여 먼저 검은색이 되지만, 습기와 이산화탄소에 의해서 염기성 탄산구리 CuCO3 ․Cu(OH)2를 생성하여 녹색이나 청색이 되는데, 이것을 동록(銅綠) ․동청(銅靑) 또는 녹청이라 한다.
또, 구리를 식초나 아세트산의 증기와 접촉시키면 마찬가지로 염기성 아세트산구리가 생기는데, 이것도 동록 또는 녹청이라 한다. 녹은 보통 시간이 경과함에 따라 그 금속의 내부로 진행하는 경우가 많은데, 알루미늄 ․마그네슘 ․아연 등과 같이 이온화경향이 강한 금속은 표면에 산화물의 피막이 생겨 내부를 보호하기 때문에 속까지 부식되지는 않는다. 그러나 어떤 방법으로 녹을 제거하면 즉시 공기 중의 수분에 침식당하고 만다. 예를 들면, 알루미늄판의 표면에 수은을 문지르면 알루미늄은 아말감이 되어 산화피막이 제거되므로 급속히 침식된다. 이 밖에도 녹이 발생하는 원인은 여러 가지가 있다. 예를 들면, 공기 중에 존재하는 먼지 ․염분(鹽分) 및 산성 증기(아황산가스 ․황화수소 등) 등 여러 가지가 금속의 표면에 작용하여 부식물을 만드는 경우가 많다. 화학에서는 이들도 모두 녹에 포함시키고 있다.
녹의 방지법
녹을 방지하는 데는 금속이 공기나 습기에 직접 닿지 않도록 하면 된다. 따라서 그 방법으로는 금속을 보호피막으로 덮는 방법이 물리적․화학적으로 시행되고 있다. 안전면도날이나 핀 등의 표면에 자성(磁性)산화철 피막을 입힌 것이나 알루마이트 등은 그 대표적인 것이다.
또 도금(鍍金)도 널리 쓰이는데, 전기도금에서는 철의 표면에 니켈․크롬 등을 피복하는 예도 있고, 함석처럼 아연을 녹인 것에 철판을 담가 부착시키는 용융도금(溶融鍍金)도 있다. 그밖의 예로는 확산침투법․금속용사피복법(金屬溶射被覆法:메탈리콘)․증착법(蒸着法) 등이 있고, 또 법랑(琺瑯)․유리 라이닝 등도 사용되고 있다.
이상은 무기물을 피막으로 만드는 것인데, 유기피막으로서는 도장(塗裝)이 있다. 도료는 습기를 잘 흡수하지 않고 질이 밀하며, 금속과의 밀착성이 좋은 것을 선택해야 한다. 또 근래에 많이 이용하는 것으로 라이닝이 있다. 라이닝은 고무 및 각종 합성수지의 내식성(耐蝕性)을 이용하여 용기(容器)에 덧붙이는 것이다. 라이닝용 플라스틱에는 염화비닐․염화비닐리덴․폴리에틸렌․폴리스티렌․플루오르수지 등이 있다.
물이 흐르고 있는 환경에서는 금속 표면에 도달하는 산소의 양이 증가하고 부식속도는 유속에 따라 비례해서 증대되어 간다. 그러나, 유속이 충분이 커지면 금속표면에 도달하는 산소가 과잉이 되어 금속을 부동태화 시키는 데 충분해지기 때문에 이번에는 반대로 부식진행이 저하된다.