황동의 화학적 성질, 탈아연 부식, 자연균열, 고온 탈아연 금속재료기사 노트

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Q. 황동 (brass, Cu-Zn)의 화학적 성질을 알아보자.

Q. 탈아연부식, 자연균열 (Season crack), 고온 탈아연

 

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I. 탈아연 부식 (dezincification)

1. 불순한 물질 또는 부식성물질이 녹아 있는 수욕액의 작용에 의해 황동의 표면 또는 내부까지 탈아연되는 현상이다.

2. 염소(Cl)를 함유한 물을 사용하는 관에 흔히 볼 수 있으며 Zn함유량이 많은 황동 즉 α+β 황동 또는 β단상 합금에서 많이 나타난다.

3. 탈아연부식은 아연(Zn)만 선택적으로 제거되어 다공질이 되며 강도가 없어진다.

4. α+β 조직의 6/4황동을 풀림하면 탈아연 때문에 표면의 β상이 없어지고 α상만의 층상이 생긴다.

5. 특히 Cl을 품은 물을 쓰는 배관에서 흔히 볼 수 있다.

6. 탈아연 부식의 방지법
 1) Zn 30% 이하의 α 황동을 사용한다.
 2) 0.1 ~ 0.5% As, Sb 및 1% Sn을 첨가한다.

탈아연부식

 

2. 자연균열 (season cracking)

1. 황동에 공기 중의 암모니아, 기타 염류에 의해 입간부식을 일으켜 상온가공에 의해 내부응력 때문에 생기며 응력부식 균열로 잔류응력에 기인하는 현상이다.

2. 이 현상은 잔류응력에 한하지 않고 외부에서의 인장하중에 의해서도 일어나며 요컨대 응력부식균열 (SCC, stress corrosion cracking) 이다.

3. 60~70% Cu의 황동에서 인장하중이 비례한도를 넘을 때 파괴하기 쉽게 된다.

4. 암모니아(NH3), 산소, 이산화탄소, 습기, 수은 및 그 화합물 등의 분위기에서는 자연균열을 일으키기 쉽다.

5. 자연균열 방지법
 1) 아연도금, 도료 또는 가공재를 180~260'C로 20~30분 동안 응력제거풀림을 한다.
 2) α+β황동 및 β황동에서는 Sn을 첨가하거나 1.0~1.5%의 Si를 첨가한다.

탄피의 자연균열

 

3. 고온 탈아연(dezincing)

1. 고온에서 증발에 의해 황동표면으로부터 Zn이 탈출하는 현상을 말한다.

2. 고온일수록 또는 표면에 산화물 등이 없어 깨끗할수록 탈아연이 심해진다.

3. 무산화분위기 중에서 풀림하면 아연증발에 의해 탈아연이 더욱 심하게 되어 광택을 잃고 표면의 Zn함유량이 불균일하게 된다.

4. 고온탈아연의 방지법
 1) 황동표면에 산화물 피막을 형성시키면 효과적이다.
 2) 아연산화물은 증발을 방지하는 효과가 있고 Al산화물은 더욱 효과적이다.

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