스테인리스 스틸은 왜 녹슬지 않나요?

스테인리스 스틸은 왜 녹슬지 않나요?

녹은 공기와 물 모두에서 쉽게 산화되는 우리 주변의 철에 지속적으로 위협이 되고 있습니다.

 

탄소가 미량 함유된 단단한 철 합금인 강철도 쉽게 녹이 슬며,

이는 산화가 건물, 자동차 및 가전제품의 강철을 손상시킨다는 것을 의미합니다.

하지만 이름에서 알 수 있듯이 스테인리스 스틸은 녹슬지 않는 것 같습니다. 

그래서 그것의 비밀은 무엇인가요?

간단히 말해, 스테인리스 스틸의 화학 반응은 공기와 환경의 산소가 

강철의 철에 도달하는 것을 막아 유해한 산화 반응을 방지합니다.

일반 강철은 철이 산소와 화학적으로 반응하여 산화철을 형성할 때 녹이 슬게 됩니다. 

 

녹은 일반적으로 인간에게 해롭지는 않지만, 

철을 크게 부식시켜 안전하지 않고 추하게 만들 수 있습니다.

 

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일반 강철은 99%의 철과 약 0.2%에서 1%의 탄소로 이루어진 합금이며, 

스테인리스 스틸은 일반적으로 62%에서 75%의 철, 최대 1%의 탄소, 그리고 10.5% 이상의 크롬을 포함합니다. 

 

스테인리스 스틸에는 일반적으로 니켈이 몇 퍼센트 포함되어 있어 더 단단하고 작업하기 쉽습니다.

크롬은 스테인리스 스틸의 녹슬지 않는 데 핵심적인 역할을 합니다.

크롬은 일반적으로 공기 중뿐만 아니라 수중에서도 환경의 산소와 반응하여 

금속 표면에 산화 크롬(Cr2O3)의 "수동층"을 형성합니다. 

 

콜린스는 이 층이 산소가 강철의 철에 도달하여 녹을 생성하는 것을 방지한다고 설명했습니다.

스테인리스 스틸의 패시브 레이어는 두께가 몇 나노미터에 불과해 보이지 않는다고 그는 말했습니다. 

 

크롬 산화물 층이 손상되면 자가 치유가 가능하며, 

불활성이기 때문에 다른 물질과 화학적으로 반응하지 않으며 금속 표면을 넘어 침출되지 않아 

식품 생산, 수술 및 기타 응용 분야에 적합하다고 콜린스는 덧붙였습니다.

 

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우연한 발견

현대 스테인리스강은 1912년 영국의 야금가 해리 브리얼리에 의해 개발되었습니다. 

해리 브리얼리는 총통의 부식을 방지하기 위해 강철 합금을 연구하고 있었습니다.

브레일리는 철, 탄소, 크롬, 니켈로 합금을 만들었습니다. 하지만 총신에는 적합하지 않아서

뒷마당에 던졌다고 콜린스는 말했습니다.

 

몇 주 후, 브레일리는 마당에 있던 반짝이는 합금이 녹슬지 않았다는 것을 알아차리고

1915년에 이 소재를 개발하여 세상에 선보였습니다.

콜린스는 녹슬지 않는 스테인리스강이 현재 전 세계 철강 사용량의 약 4%,

 즉 약 20억 톤을 차지하고 있다고 말했습니다.

그러나 스테인리스강은 일반 강철 생산 비용의 3배에서 5배 사이로 복잡하고 비용이 많이 들며, 

합금에 특수 금속 원소(예: 수중 응용용 몰리브덴)를 포함하면 여전히 더 비쌀 수 있습니다.

그 결과, 강철이 필요한 대부분의 응용 프로그램은 녹슬지 않거나 외부 페인트 층이나 

기타 코팅으로 보호되는 일반 강철 또는 탄소 강철을 사용합니다.

하지만 스테인리스 스틸은 이제 식품 생산과 식품 안전을 포함하여 

그 어느 때보다 많은 용도로 사용되고 있다고 콜린스는 말합니다.

존스 홉킨스 대학교의 식품 과학자 칸타 셸케는

스테인리스 스틸은 알루미늄이나 구리와 달리 식품 산과 세정 화학 물질의 부식에 강하고 닿는

음식을 오염시키거나 오염시키지 않는다는 점에서 대안보다 많은 장점이 있다고 말했습니다.

스테인리스 스틸은 내구성이 뛰어나고 알루미늄보다 강하며 위생적이며 

표면이 비다공성으로 쉽게 청소하고 소독할 수 있다고 합니다.

 

 

 

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