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2005/10/11  [강좌] 부식관련 기초자료 입니다. - 부식이란?
     
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[강좌] 부식관련 기초자료 입니다. - 부식이란?
Posted on 2005/10/11 00:00
■ 부식이란?

   금속재료가 그 주변 환경과의 사이에서 화학적 혹은 전기화학적으로 반응하는 과정을 통해 열화되는 현상을 부식(腐蝕, Corrosion)이라 한다. 그러나 좁은 의미의 부식은 금속재료가 환경과 반응하여 퇴하되어 본래의 기능을 상실하는 것을 의미한다. 이러한 금속의 부식현상은 자발적인 현상으로서 금속이나 합금이 생산되어진 원래의 광석의 상태로 돌아가려는 과정으로 이해되어질 수 있다. 즉, 정련공정과는 반대이다. 금속은 자연계에서 대부분 산화물이나 유화물 등의 형태로 존재하고 있으며, 환원이라는 과정을 통하여 유용한 금속을 얻어서 각종 용도로 이용하고 있다. 즉, 자연상태로 존재하는 광석을 제련의 과정을 통하여 금속을 얻게 되는데, 에너지가 주입되어 불안정한 금속이 자연상태로 안정한 화합물 상태로 되는 것이 에너지면에서 안정하기 때문에 금속재료는 주위에 존재하는 다른 원소와 결합하여 화합물의 상태로 돌아가려는 경향이 있으며, 이러한 과정을 부식이라고 이해할 수 있다. 따라서 부식은 자발적인 현상으로서 모든 금속은 반드시 부식이라는 퇴화과정을 겪게된다고 할 수 있는 것이다.

   제련과정에서 많은 량의 에너지가 투입된 금속은 불안정하여 부식되려는 경향이 크고, 반면에 제련이 용이한 금속은 부식되려는 경향이 작다고 할 수 있다. 예를 들어 구리나 구리 합금 등은 철이나 강에 비해 제련에 필요한 에너지가 휠씬 적으므로 부식에 대한 저항성이 크다. 따라서 자연상태에서도 금속의 형태로 존재하는 금이 부식되지 않는 것도 같은 이유에서이다.

   부식현상을 조금 더 이해하고 응용하기 위해서는 금속의 부식이 전기화학적인 반응의 결과임을 이해하여야만 한다. 모든 부식현상은 전기화학적 반응에 의해 진행되는며, 여기서 전기화학적 반응이란 화학반응의 진행과정에 전자가 참여하는 반응이며, 반드시 두 개의 반쪽반응으로 이루어지게 된다. 예를 들어서 산성 용액에서 철이 부식되는 경우는 다음과 같은 두 개의 반쪽반응에 의해서 진행된다.

Fe = Fe2+ + 2e- ……… ①

2H+ + 2e- = H2 ……… ②

   위 반응에서 ①을 철의 산화반응(Oxidation) 혹은 양극반응(Anodic Reaction)이라고 하며, ②를 수소이온 환원반응(Reduction) 혹은 음극반응(Cathodic Reaction)이라고 한다. 양극반응은 전자가 생성되는 반응이며, 환원반응은 전자가 소모되는 반응으로 이해할 수 있다. 부식이 진행되고 있는 철의 표면에서는 ①과 ②의 두 가지 반응이 모두 일어나고 있는 것이다. 즉, 철은 ①의 반응에 의해서 Fe2+의 형태로 소실되며, 생성된 전자는 ②의 반응에 의해 소실된다. 부식원인을 이해하고 적절한 부식방지 대책을 제시하기 위해서는 위의 두 가지 반응에 대한 확실한 이해가 필요하다.

   금속의 부식경향은 양극반응이 어느 정도 용이하게 발생할 수 있는가하는 문제인데, 반응의 용이성은 전기화학적 개념인 전위(Potential)로서 나타내어 질 수 있다. 즉, 전위가 낮은 금속은 높은 금속과 비교해 볼 때, 부식 경향이 높다는 것으로 설명되어 질 수 있다.

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