녹의 구조와 특성
1) 녹
철은 대기 중에서 녹이 슨다. 녹이 스는 것은 대기 중의 수분이 철의 표면에 응축되기 때문이다. 공기의 상대 습도가 65% 이상이 되면 공기 중의 수분은 철의 온도 차이가 3.7℃ 이상이 되면 응축된다. 응축한 물은 철과 반응해서 수산화 제 3 철(Fe(OH)3) 이 생기고 이는 붉은 색을 가지고 있어 붉은 녹이라고 부른다.
붉은 녹은 조잡하여 철과의 밀착력이 약하기 때문에 응축된 물이 붉은 녹을 통해서 다시 철과 작용하여 철의 부식을 일으킨다. 이 때 생긴 Fe(OH)2는 그 일부가 Fe(OH)3 로 변하므로 붉은 녹은 Fe(OH)2 와 Fe(OH)3 의 혼합물이 되지만 공기 중의 탄산가스와 반응하여 탄산제1철(FeCO3)로 된 것도 있다.
철을 공기 중에서 575℃ 이상에서 가열하면 흑색 산화물이 되며, 흑피, 검은 녹 또는 스케일이라고 한다. 흑피는 철을 열처리 하였을 때 생기며, 고온에서 제조했을 경우에도 생긴다. 붉은 녹도 건조한 공기 중에서 장시간 방치해 두면 검게 변하여 검은 녹으로 보일 때도 있다. 이것은 산화제2철 92.3%, 산화 제 1 철 6.18%, 탄산 제1철 0.62% 등으로 되어 있으며, 흑피와는 성분이 다르다.
2) 녹의 구조
3) 부식 생성 반응
♣ Fe + H2O + ½ O2 → Fe(OH)2
♣ 2 Fe(OH)2 + H2O + ½ O2 → 2Fe(OH)3
4) 제청법
녹의 제거 방법에는 여러 가지가 있다. 크게 두 가지로 나누고 그 중에 산세에 의한 것만 중점적으로 다루고자 한다.
가) 물리적 방법 : 칭핑, 와이어 브러시, 화염, 샌드 블라스트, 쇼트 블라스트, 크리트 블라스트, 버프연마 등
나) 화학적 방법 : 산세, 알칼리, 전해
5) 산세 반응(금속의 산 용해는 산화환원 반응)
가) 염산
Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O 처리조건
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O 10 - 20%
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ 30 - 40℃
나) 황산
Fe(OH)3 + H2SO4 → FeSO4 + 2H2O 3 - 5%
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑ 40 - 65℃
다) 질산
Fe(OH)2 + 2HNO3 → Fe(NO3)2 + 2H2O SMUT
Fe + 2HNO3 → Fe(NO3)2 + H2↑
라) 인산
3Fe(OH)3 + 2H3PO4 → Fe3(PO4)2 + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H3PO4 → Fe(H2PO4)3 +3H2O 10 - 20%
Fe + 2H3PO4 → Fe(H2PO4)2 + H2↑ 40 - 50℃
6) 산세 억제의 반응
R3N(아민)계가 주체로 금속의 활성면에 흡착 불활성화 시켜 철의 용해를 방지한다. 또한 산세 억제제는 무기물과 유기물이 있으며 주로 유기물이 상용되고 있다. 아교, 젤라틴, 전분, 어니어링, 피리징, 티오요소, 키놀린 등의 단순한 것으로부터 각종의 코르타르 추출물이 산세 억제제로서 사용된다.
♣ 반응기구
가) R3N + H+ R3N:H+ ( R=CH3) H:NR3
나) R3N + HOH R3N:H + OH- NR3
♣ 수소취성
산세시 수소가스가 금속에 흡수되어 결정간에 흡착, 결정의 구조가 부 숴지는 현상을 말한다.
7) 녹 발생의 조건과 환경의 영향
가) 조건
습도(60%이상에서 발생), 온도, 수중의 용존산소, 미생물에 의해서
발생