주방 용품에서 자주 쓰이는 스테인리스 스틸은 왜 녹슬지 않나요?

주방 용품에서 자주 쓰이는 스테인리스 스틸은 왜 녹슬지 않나요?

녹은 공기와 물 모두에서 쉽게 산화되는 우리 주변의 철분에 지속적으로 위협이 되고 있습니다. 탄소가 미량 함유된 철의 단단한 합금인 강철도 쉽게 녹이 슬어 건물, 자동차, 가전제품의 강철이 산화되면 손상됩니다.

하지만 이름에서 알 수 있듯이 스테인리스 스틸은 녹슬지 않는 것 같습니다. 그렇다면 그 비결은 무엇일까요?

간단히 말해 스테인리스 스틸의 화학 작용은 공기와 환경의 산소가 강철의 철에 도달하는 것을 방지하여 

유해한 산화 반응을 방지합니다.

 

2022.10.17-오스테 나이트계 스테인리스 강의 기초 지식 정리

오스테 나이트계 스테인리스 강의 기초 지식 정리

 

 

 

일반 강철은 철이 산소와 화학적으로 반응하여 산화철을 형성할 때 녹이슬습니다.

녹은 일반적으로 인체에 해롭지는 않지만 철을 크게 부식시켜 안전하지 않고 추악하게 만들 수 있습니다.

일반 강철은 철 99%와 탄소 약 0.2%에서 1% 사이의 합금이며, 스테인리스 스틸은 일반적으로 철 62%에서 75%, 탄소 최대 1%, 크롬 10.5% 이상을 함유하고 있습니다. 스테인리스 스틸에는 일반적으로 니켈이 몇 퍼센트 함유되어 있어 더 단단하고 작업하기 쉽습니다.

세계철강협회 산업 그룹과 제휴한 벨기에 소재 비영리 단체인 월드스테인리스의 사무총장인 재료 과학자 팀 콜린스는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 크롬은 스테인리스 스틸의 내녹성에 핵심적인 역할을 한다고 말했습니다.

 

 

크롬은 일반적으로 공기 중뿐만 아니라 수중에서도 환경의 산소와 반응하여 금속 표면에 산화크롬(Cr2O3)의 '수동층'을 형성합니다. 콜린스는 이 층이 산소가 강철의 철에 도달하여 녹을 만드는 것을 방지한다고 설명했습니다.

스테인리스 스틸의 패시브 레이어는 두께가 몇 나노미터에 불과해 보이지 않는다고 그는 말했습니다. 산화크롬 층은 손상된 경우 자가 치유가 가능하며, 불활성이므로 다른 물질과 화학적으로 반응하지 않으며, 금속 표면 너머로 침출되지 않아 식품 생산, 수술 및 기타 용도에 적합한 스테인리스 스틸을 만들 수 있다고 콜린스는 덧붙였습니다.

 

스테인리스의 우연한 발견

현대 스테인리스 스틸은 1912년 영국의 야금학자 해리 브릴리가 총통의 부식을 방지하기 위해 강철 합금을 연구하던 중 개발했습니다.

브리얼리는 철, 탄소, 크롬, 니켈로 합금을 만들었습니다. 하지만 총신에는 적합하지 않았기 때문에 뒷마당에 던졌다고 콜린스는 말했습니다. 몇 주 후, 브릴리는 마당의 반짝이는 합금이 녹슬지 않았다는 사실을 알게 되었고, 1915년 이 소재를 개발하여 세상에 소개했습니다.

콜린스는 현재 녹슬지 않는 스테인리스 스틸이 전 세계 철강 사용량의 약 4%, 약 20억 톤을 차지한다고 말했습니다.

그러나 스테인리스 스틸은 일반 강철 생산 비용의 3~5배에 달하는 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 합금에 특수 금속 원소(예: 수중용 몰리브덴)를 포함하면 여전히 더 비쌀 수 있습니다.

따라서 강철이 필요한 대부분의 애플리케이션은 녹슬지 않거나 페인트 또는 기타 코팅으로 보호되는 조건에서 일반 또는 탄소강을 사용합니다.

그러나 콜린스는 스테인리스 스틸이 이제 식품 생산과 식품 안전을 포함하여 그 어느 때보다 많은 용도로 사용되고 있다고 말했습니다.

존스 홉킨스 대학교의 식품 과학자 칸타 셸케는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 스테인리스 스틸은 알루미늄이나 구리와 달리 식품 산과 세정 화학 물질의 부식에 강하고 닿는 음식물을 오염시키거나 오염시키지 않는다는 점에서 대안에 비해 많은 장점이 있다고 말했습니다.

스테인리스 스틸은 또한 내구성이 뛰어나고 알루미늄보다 강하며 위생적이며 표면이 다공성이 아니며 쉽게 세척하고 소독할 수 있다고 그녀는 이메일에 썼습니다.

 

 

 

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