학문
페인트나 코팅이 벗겨진 금속이 갑자기 더 빨리 부식이 되는 이유는?
금속 프레임이나 구조물을 보면 겉 보기에는 작은 흠집인데, 시간이 지나면서 녹이 급격하게 번지는 경우가 있습니다. 페인트나 코팅이 표면을 보호하는 원리와 화학적인 부식 과정은 무엇인지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
페인트와 코팅은 금속 표면에 물리적 장벽을 형성하여 부식의 필수 조건인 물과 산소의 접촉을 차단함으로써 전자의 이동을 억제하는 역할을 합니다 하지만 코팅이 미세하게라도 벗겨지면 노출된 금속 부위가 산화 반응이 일어나는 양극이 되고 주위의 코팅된 부위가 음극이 되는 갈바닉 부식 원리가 작용하여 작은 틈으로 전류와 부식 반응이 집중되어 산화 철이 급격히 팽창하며 코팅을 들뜨게 만듭니다 결국 손상된 틈으로 침투한 전해질이 코팅 하부로 넓게 퍼지며 보이지 않는 곳까지 부식을 가속화하기 때문에 작은 흠집이라도 방치하면 금속 내부 구조까지 빠르게 손상되는 연쇄 반응이 일어납니다
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.
부식은 산화를 의미 합니다.
철은 산소와 매우 친화적인 물질로 산소화 화학반응을 일으켜 산화물로 됩니다. 이 산화물이 우리가 알고 있는 붉은색의 녹 입니다.
표면에 페인트나 코팅제는 철이 산소와 만나는것을 최대한 막는 피막의 역할을 하게되고 이 층이 벗겨지거나 이층의 죄직이 긁힘이나 균열에 의해 깨지게 되면 산소가 침투하여 철과 산화반응을 일으키고 이것이 확산되어 점점 번지게 됩니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
금속이 녹스는 건 단순히 공기와 닿아서가 아니라 산소와 물이 동시에 있어야 일어나는 화학 반응이에요. 철을 예로 들면 표면에서 철 원자가 전자를 잃고 양이온이 되는데, 이 전자를 물에 녹아 있는 산소가 받아가면서 반응이 이어져요. 작은 배터리가 금속 위에서 끝없이 작동하는 모습과 비슷한 구조랍니다. 페인트나 코팅의 역할은 이 반응에 꼭 필요한 물과 산소가 금속 표면에 닿지 못하게 차단해주는 거예요.
흠집이 생긴 자리에서 녹이 유난히 빠르게 번지는 건 전기화학 반응의 특성 때문이에요. 노출된 좁은 부위는 전자를 잃는 쪽이 되고, 주변의 코팅 아래 멀쩡한 금속은 전자를 받는 쪽이 되면서 두 영역 사이에 미세한 전류가 흐르거든요. 그런데 흠집은 면적이 좁고 보호막 아래 금속은 넓으니까 좁은 자리에 부식 작용이 집중적으로 몰려요. 작은 구멍 하나로 물이 쏟아지면 그 지점만 깊게 파이는 것과 같은 원리랍니다.
여기에 더해 흠집 안쪽 환경이 한층 더 가혹해져요. 빗물이나 습기가 틈에 고이면 잘 마르지 않고, 시간이 지나면 산소가 부족한 안쪽과 산소가 풍부한 입구 쪽 사이에 또 다른 전위차가 생겨요. 이게 부식을 더 가속시키거든요. 그래서 겉에서는 작은 점에 불과해 보였던 흠집이 페인트 아래로 슬며시 번져 코팅 전체를 들어올리는 일이 벌어지는 거예요.
산업 현장에서 흠집을 발견하는 즉시 보수 도료를 덧바르는 게 원칙인 이유가 여기에 있어요. 작아 보여도 그대로 두면 그 한 점이 구조물 전체를 갉아먹는 시작점이 되거든요 :)
페인트나 코팅은 금속을 공기와 수분에서 차단하는 일종의 보호막 역할을 하신다고 보면되요. 이것이 벗겨지면 그 부분부터 산소와 물이 바로 닿기 때문에 산화 반응이 시작하는 것이에요.
문제니 이 흠집 주변에도 전기화학 반응이 생겨서 손상된 부분이 더 빠르게 녹이 슬기 시작한다는 것이에요. 녹은 부피가 커지면서 기존 커팅을 더 밀어내고 그 틈 사이로 물이 들어가면서 부식 범위가 계속 넓어지도록 합니다. 그래서 처음에는 작은 스크레치 처럼 보일지라도 시간이 지나면 국소적으로 급격히 퍼지는 부식으로 이어지는 것이에요.