KR19980050010A - 금속소재의 부식방지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속소재의 부식방지방법에 관한 것으로,
가성소자(NaHCO3)의 함량이 2∼4중량%인 가성소다 용액에 금속소재를 침적함으로써, 수용액중에서 가성소다가 Na+, HCO3 -, CO3 2-및 H+로 이온화됨으로써 pH가 상승되어 금속의 부식이 방지되고 또한 CO3 2-이온이 물속에 존재하는 Ca2+및 Fe2+이온과 반응하여 금속표면에 부식에 대하여 안정한 CaCO3및 FeCO3를 형성함으로써 부식환경에 취약한 철강 소재를 장기간 방치 또는 보관하여야 하는 경우 철강소재의 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 금속재의 부식을 방지하는 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 가성소다 수용액에 금속소재를 침적함으로써 pH 및 가성소다 수용액중에서 형성되는 부식방지물에 의한 금속소재의 부식방지 방법에 관한 것이다.
여러분야에 다양하게 사용되고 있는 금속소재, 특히 철강소재에 있어 가장 취약한 특성중 하나는 부식에 약하다는 것이다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 금속의 부식이란 금속이온이 용해되면서 전자를 내어놓고 산소와 반응하는 현상이다.
부식억제는 경제성 및 효율성 측면에서 많은 사람들이 관심을 가지고 접근하고 있으며, 특히 철강 소재의 경우 소지철의 내식성을 향상시키기 위해 통상 고가인 크롬(Cr)이나 니켈(Ni)과 같은 원소를 첨가하거나, 표면이 공기와 직접적으로 접촉하지 않도록 도금하는 방법이 사용되어 왔다.
이와같이 부식을 억제하기 위해서는 표면처리를 하거나 부식환경을 제어하는 방법등이 실시되고 있으나, 궁극적으로 부식을 최소화하기 위해서는 해당부식환경에 대한 저항력이 우수한 재질을 택하는 것이 중요하다. 한편, 부식환경을 제어하는 방법으로는 일반적으로 pH를 조절함으로써 수소이온농도를 낮추어 부식을 억제하여 주는 방법이 사용된다.
또한 종래에는 부식방지 용액으로 알칼리 금속 니트리트 0.01∼0.3mol/L와 포스포릭산이 충분한 양의 비율로 혼합된 수용액을 이용하여 금속소재의 부식을 억제하는 방법이 개시되어 있으나, 이 경우 고가인 원소를 첨가함에 따라 제조원가가 상승될 뿐만 아니라 용액을 처리함에 따른 환경오염등의 문제를 해결하기 위해서는 이를 처리할 수 있는 설비의 도입 및 가동에 따른 제조비가 상승되는 문제가 있는 것이다.
이에 본 발명의 목적은 효과적으로 금속소재의 부식을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 것이며, 나아가 금속표면을 가성소다 수용액으로 처리함으로써 pH가 상승되고 침전물이 형성됨으로써 금속소재의 부식을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
제 1도는 부식방지용액중 가성소다의 함량변화에 따른 강판의 부식속도 변화를 나타내는 그래프,
제 2도의 (a)는 시편을 수돗물에 침적한 경우의 강판 표면사진, (b)는 시편을 수돗물에 침적한 경우 생성된 부식생성물을 나타내는 사진, (c)는 시편을 본 발명의 부식방지용액에 침적한 경우의 강판표면사진, (d)는 시편을 본 발명의 부식방지용액에 침적한 경우 생성된 부식생성물을 나타내는 사진
제 3도는 부식방지용액에 대한 강판의 침적시간 변화에 따른 강판의 무게변화를 나타내는 그래프이다.
가성소다(NaHCO3)의 함량이 2∼4중량%인 가성소다 수용액에 금속소재를 침적함으로써, 가성소다가 수용액중에서 Na+, HCO3 -, CO3 2-및 H+로 이온화되고 pH가 상승되어 금속의 부식이 방지되고 CO3 2-이온이 물속에 존재하는 Ca2+및 Fe2+이온과 반응하여 금속표면에 부식에 대하여 안정한 CaCO3및 FeCO3를 형성함을 특징으로 하는 금속의 부식방지방법.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 금속소재를 가성소다 수용액에 첨가함으로써 pH가 상승되고 금속표면에 부식에 대하여 안정한 침전물이 형성됨으로써 금속의 부식을 방지하는 방법에 관한 것이다.
즉, 금속소재가 물에 취약한 점을 극복하기 위해 순수한 물에 가성소다(Sodiumbicarbonate, NaHCO3) 2-4 중량%가 첨가된 가성소다 수용액에 금속소재를 침지함으로써 금속소재의 부식을 방지할 수 있는 것이다.
증류수 또는 일반적인 물에 가성소다가 첨가되면 가성소다(NaHCO3)는 나트륨이온 Na+, HCO3 -, CO3 2-및 H+이온화되고, 따라서 수용액의 pH가 증가한다.
이때의 화학반응은 다음과 같다.
본 발명에 의한 금속의 부식방지 방법에서는 상기한 바와같이 수용액중에서 가성소다가 이온화되어 형성된 CO3 2-와 이온화로 인한 pH 상승으로 인하여 금속소재의 부식을 방지하는 것이다.
먼저, 수용액에 첨가된 가성소다가 수용액중에서 이온화됨으로써 pH가 일반물에 비하여 약 0.5정도 상승됨으로, 물 또는 수증기에 의해 금속소재와 물이 접촉하는 부분에 치명적으로 발생되는 부식이 억제된다.
한편, 현재식용으로 사용하는 수돗물의 pH는 6-7정도의 값을 갖으며 산도측정시 이범위의 pH를 갖는 용액은 중성용액, 이 보다 낮은 pH 1-5 범위는 산성용액 또는 pH8-14 범위의 용액은 알칼리성 용액으로 분류되는데,
본 발명에 의한 부식방지용액의 pH는 산도측정시 pH 7.0-7.5로 식용수와 유사하다. 따라서 종래의 부식방지용액에서 문제시되던 환경문제가 크게 개선되고 환경오염에 따른 처리비용이 최소화된다.
또한, 수용액중에서 가성소다가 이온화되어 형성된 CO3 2-이온이 수용액중에 용해되어 있는 Ca2+및 Fe2+이온과 반응하여 금속표면에 부식에 대하여 안정한 CaCO3및 FeCO3 를 형성함으로써 금속의 부식이 방지된다. CO3 2-이 Ca2+및 Fe2+와 반응하여 형성된 CaCO3는 및 FeCO3는 입자가 치밀하여 안정성이 있는 피막특성을 타나내며, 따라서 금속자체가 더 이상 부식되는 것을 방지하게 된다.
본 발명에 의한 부식방지방법에 부식방지용액으로 사용되는 가성소다 수용액중의 가성소다의 함량은 2-4 중량%인 것이 바람직하다.
가성소다의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 금속의 부식이 급격히 진행되어 가성소다 첨가에 의한 부식방지 효과를 나타내지 않으며, 가성소다의 함량이 4 중량%를 초과하는 경우에는, 부식에 있어서 가성소다의 함유량이 4 중량%인 경우와 동일함으로, 가성소다의 함량증가에 따른 부식방지 효과를 기대할 수 없으며, 가성소다 첨가에 따라 일반 수돗물의 pH 수준에 비하여 pH 8.0이상으로 pH가 증가함으로 환경오염등의 문제와 관련하여 별도의 처리비용이 발생된다.
따라서 부식방지용액중 가성소다의 함량을 2-4 중량%로 조절하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
[실시예]
본 발명에 의한 부식방지방법에 사용되는 부식방지용액과 종래의 부식방지 용액을 통상적으로 생산되는 극저탄소(0.003wt%C) 알루미늄 킬드(Al-killed) 열연강판에 적용하여 부식 실험을 행하였다. 실험재인 극저탄소 알루미늄 킬드강의 열열판을 동일한 크기로 절단한 후 (두께 3㎜, 초기 무게 60gr.) 기계가공하여 표면의 산화층을 완전히 제거한후 수용액중 가성소다의 함량을 0-4 중량%로 변화시키면서 그리고 용액에 대한 침적시간 변화에 따른 부식특성을 시험하였다.
제 1도에 수용액중 가성소다의 함량변화에 따른 강판의 부식속도 변호를 나타내었다.
가성소다 농도가 본 발명의 범위를 벗어나는 2% 이하인 경우에는 급격히 부식이 진행되는데 반하여 본 발명에 의한 범위인 2-4%의 가성소다를 첨가한 요액에서는 부식이 거의 진행되지 않음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 가성소다의 함량범위의 2-4% 농도에서는 부식의 진해이 억제되는 효과외에도 용액의 pH가 7.0-7.5 수준으로 식용수의 pH와 유사함으로 환경친화적인 용액의 특성을 나타내기도 하였다.
제 2도에는 극저탄소 알루미늄 킬드강 열연판을 각각 본 발명에 의한 방법에 사용되는 부식방지용액과 수돗물에 침적시킨 후 12개월간 유지하고 난 시편의 철판 부식상태 및 부식 생성물을 나타낸 사진이다. 사진 (a), (b)는 각각 수돗물에 침적한 경우의 강판 표면사진 및 비이커에 남아 있는 부식 생성물을 나타낸 사진이며, (c) 와 (d)는 가성소다 2%가 함유된 본 발명에 사용되는 부식방지용액에 침적한 후 12개월간 유지한 강판의 표면사진 및 부식생성물을 각각 나타낸다. 사진에서 알 수 있듯이 통상의 수돗물에 침적한 경우에는 열연판 표면이 심하게 부식되어 용액내에 다량의 부식 생성물이 잔류하는 반면에 본 발명에 의한 방법에 사용되는 부식방지용액에 침적하고 12개월간 방지한 경우인 사진 (c)와 (d)의 경우 초기의 강판 표면과 같은 상태를 나타냄으로 부식 생성물이 거의 생성되지 않음을 알 수 있다. 이와 같이 통상의 용액에 비하여 본 발명의 방법에 사용되는 부식방지 용액을 적용하는 경우 장시간 금속소재를 보관하는 경우에도 금속소재가 부식되지 않은 것이다.
제 3도에는 통상의 부식방지용액과 가성소다가 2 중량% 첨가된 본 발명에 의한 부식방지방법에 사용되는 용액에 극저탄소 알루미늄 킬드강 열연판을 침적하고 유지시간을 변경한 경우의 시험경과 시간에 따른 열연판의 무게 변화를 나타내었다.
무게 감량이 증가할수록 부식에 의한 강판 표면의 부식생성물량이 증가함을 의미한다. 제 3도에 나타낸 바와 같이 강판을 통상의 용액에 침지하는 경우에는 초기 열연판 무게 60gr. 에서 시간이 경과함에 따라 점차적으로 부식 진행속도가 빨라져 12개월이 경과시 강판의 무게가 35gr.으로 가소되는 반면, 본 발명에 의한 방법에 사용는 부식방지용액에 침지한 경우에는 시간이 경과함에 따라 강판의 무게가 60gr 으로 유지되고 강판의 무게가 감소되지 않았다. 즉 강판이 부식되지 않음을 알 수 있다.
이와 같이 통상의 용액에 비하여 본 발명의 방법에 사용되는 부식방지 용액에서는 금속의 부식진행속도가 현저히 감소됨을 확인할 수 있었다.
즉, 부식 환경에 취약한 철강 소재를 장기간 방지 또는 보관할 필요가 있을 경우, 본 발명의 방법에 사용되는 가성소다가 2-4 중량% 함유된 수용액에 철강소재를 침적함으로써 철강소재의 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
Claims (1)
- 가성소다(NaHCO3)의 함량이 2∼4중량%인 가성소다 용액에 금속소재를 침적함으로써, 가성소다가 수용액중에서 Na+, HCO3 -, CO3 2-및 H+로 이온화되고 pH가 상승되어 금속의 부식이 방지되고 또한 CO3 2-이온이 물속에 존재하는 Ca2+및 Fe2+이온과 반응하여 금속표면에 부식에 대하여 안정한 CaCO3및 FeCO3를 형성함을 특징으로 하는 금속의 부식방지방법.
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| KR100823619B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2008-04-21 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 질소분사를 이용한 열연강판 부식방지 방법 |
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1996
- 1996-12-20 KR KR1019960068762A patent/KR100299447B1/ko not_active Expired - Fee Related
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