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금속 정보/알루미늄

알루미늄 구조물, 녹의 원인과 부식의 이유에는 어떤것이 있을까

by 휴식의 KaNonx카논 2020. 2. 27.
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알루미늄 구조물, 녹의 원인과 부식의 이유에는 어떤것이 있을까?

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알루미늄은 비철 금속 중 경금속을 대표하는 강도나 내 부식성에도 뛰어난 금속으로, 


녹에 대해서는 원래 강한 성질을 가집니다.


그런 알루미늄이 녹스는 원인은, 부식에 견디는 요인에 있습니다. 




결과적으로, 표면의 산화 알루미늄의 얇은 막이 파괴되기 때문인데


이 막이 파괴되는 원인은 우선 알칼리성과 산성으로 치우친 환경과는 크게 관련이 없습니다.


이러한 특정 환경 하에서는 알루미늄의 파괴가 부식을 초래하게 됩니다. 




그러므로, 알루미늄의 녹, 부식을 방지하는 방법을 사전에 강구할 필요가 있습니다.


실용상은 순수한 알루미늄보다는 다른 원소를 섞어 강화한 알루미늄 합금 형태로 사용하기에,


알루미늄의 녹을 보았을 때, 녹과 부식의 종류에 따라서,


어떤 알루미늄 합금이 부식에 더 강한지 등을 판단하는데에 중요한 지표가 됩니다.




순수 알루미늄이 알루미늄 합금보다 부식 및 녹에는 강합니다만, 


알루미늄 합금이 아니라면, 강도가 낮아 사용이 어렵습니다.


합금화할 때에 알루미늄보다 강도가 높은 금속을 첨가하는 경우 강도는 꽤 올라가지만,


부식의 원인이 되어 부식에는 약해집니다.




반대로 Mn계, Mg계 Zn계의 알루미늄 합금은 이들 첨가한 원소가 알루미늄에 비해 내식성이 뛰어나므로


내식성은 크게 떨어지지 않는 것은 물론, 강도도 함께 올라갑니다.



알루미늄 합금별 녹과 부식에 대한 강함


AL

합금

특징
A1000계

순수 알루미늄인 내식성은 가장 강하지만 불순물로 포함 Fe의 양에 따라서는 내식성이 상당히 떨어집니다.
A7000계와 A2000계 등의 내식성에 문제가 있으므로

내부를 보호하는 덮개(클래드)로 만 A1000계로 사용하는 방법도 있습니다.

A2000계

알루미늄-구리계의 합금입니다. 듀랄루민이나 초 두랄루민으로 대표되며, 

강도는 가장 강한 부류지만 부식을 일으키기 쉽습니다. 내식성은 알루미늄 합금 가운데 약한 편입니다.

Cu를 첨가함으로써 내식성 악화를 피할 수 없습니다.

A3000계

알루미늄-망간계의 합금입니다. 첨가 원소가 망간으로써, 망간의 고용 경화에 의한
내식성도 유지할 수 있는 알루미늄 합금이며, 가공성도 뛰어납니다.

A4000계

알루미늄-규소계의 합금입니다. 실리콘을 첨가하여 융해점이 떨어져, 주조용으로 위력을 발휘합니다.

마모에 대해서 강해지거나 내열성 향상에 기여합니다만, 내식성에 대해서는 특필해야 할 점이 없습니다.

A5000계

알루미늄-마그네슘계의 합금입니다. 강도가 뛰어나고 내식성도 좋은 부류입니다.

A6000계

알루미늄-마그네슘-규소계의 합금입니다. 태양광 발전소 구조물로 사용되며, 

강도와 내식성, 응력 부식 균열도 뛰어난 알루미늄 합금입니다. 다만 용접하기가 어려운 소재입니다.

A7000계

알루미늄-아연-마그네슘계의 합금입니다. 초 듀랄루민에서 보이듯 알루미늄 합금 중에서도 최강의 부류인데 상황에 따라 부식을 일으키기 쉬운 소재입니다. 하지만, A7072는 MgZn2를 열처리에서 분리시키고 강도를 

높인 합금으로, 전위가 낮은 희생 양극 작용으로, 클래드의 커버재로도 사용되며 내식성이 뛰어납니다.

알루미늄의 녹 색깔, 성분과 화학식


흰색 녹으로 불리는 알루미늄 녹은 하얀 산화 알루미늄이 수화 산화 알루미늄의 


수화 산화물로 더욱 부식되어 변화한 것입니다.


알루미늄의 녹 성분 화학식


알루미늄 녹 성분 이름별칭화학식녹 이름(통칭)
산화 알루미늄알루미나Al2O3투명

부동태 피막

수화 산화 알루미늄바이야 라이트β Al2O3·3H2O백색흰색 녹
수화 산화 알루미늄베마이트AlOOH또는 α Al2O3·H2O백색흰색 녹
수화 산화 알루미늄깁사이트α Al2O3·3H2O백색흰색 녹

알루미늄의 부식 메커니즘


알루미늄은 건조한 공기 중에는 그 표면에 산화 알루미늄(Al2O3)의 극히 얇은 막으로 뒤덮혀 있습니다. 


그 두께는 약 2.5nm인 극소에서 투명한 피막입니다.


이 피막은 산소가 없는 환경에서도 수분만 있으면 생성됩니다.


 단, 이 산화 알루미늄은 보호막으로서 기능하는 것으로 알루미늄을 강력히 보호하는 것입니다.


실용상은 알루미늄의 내식성을 올리기 위해서 이 산화 알루미늄을 인공적으로 성장시킨 후 더 칠을 하는 



양은 처리가 이루어지는 것이 있습니다.


공기 중에 수분이 있는 환경이나 축축한 대기 중에는 이 Al2O3막의 더 위에 수화 산화물이 생성됩니다. 


이 두께를 약 50nm에서 100nm정도로 얇지만, 이들 수화 산화물은 색깔이 희기 때문에,


"흰색 녹"으로 불리기도 합니다.


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흰색 녹 성분으로 된 수화 산화물은 몇가지 결정형의 다른 것이 알려지고 있으며 


예를 들어, 바이야 라이트, 베마이트, 깁사이트가 있습니다.


이러한 흰색 녹은 알루미늄 사이에 산화 알루미늄이 있는 한, 해가 되지 않으며, 


부식이 진행 된다고 해서 알루미늄이 파괴되는 것은 아닙니다.



흰색 녹이 발생하는 데도 불구하고 알루미늄이 부식에 강하다고 이야기 하는 것은


산화 알루미늄의 피막으로 뒤덮혀 있기 때문입니다.


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이런 보호막은 스테인리스에도 존재하지만 부동태 피막으로 불리는 것입니다. 


단, 알루미늄을 파괴하는 같은 부식은 이 피막이 망가지는 경우에 발생합니다.


알루미늄 산화 피막은 산성이나 알칼리성 환경 하에서 파괴되어, 


염화 이온이나 알칼리 환경은 특히 약한 성질을 가지고 있습니다.


알루미늄의 경우 전면 부식라기보다는 거의 국부 부식이 일어나는 경우가 많습니다.



#태양광발전구조물 #로드파크


#1522-2567


출처 - https://www.toishi.info/metal/al_rust_composition.html

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