갈바닉 부식: 서로 다른 금속을 연결할 때의 원리와 보호 방법
갈바닉 부식은 이종 금속 접촉 부식이라고도 합니다. 서로 다른 금속이 전기적으로 연결되고 공통 전해질에 젖으면 한쪽 금속의 부식이 빨라질 수 있습니다. 따라서 체결 부품은 금속 이름만으로 선택할 수 없습니다. 습윤 조건, 표면 코팅, 부품의 노출 면적도 확인해야 합니다. 기본적인 보호 방법은 적합한 재료의 조합, 전기 회로의 차단 또는 장시간 젖어 있는 상태의 방지입니다.
갈바닉 쌍이 형성되는 조건
해당 환경에서 두 금속의 부식 전위가 다르고, 금속 사이에 전도성 연결이 있으며, 전해질이 두 표면을 이어 주는 조건이 동시에 충족되어야 합니다. 염류가 녹아 있는 얇은 수막도 전해질로 작용하므로 접합부 전체가 물에 잠길 필요는 없습니다. 실내에서도 결로와 물을 사용하는 세척을 고려해야 합니다.
조합된 금속 중 전위가 더 낮은, 즉 비한 금속은 양극이 되어 우선적으로 부식되고, 다른 금속은 음극으로 작용합니다. 이 역할은 환경과 표면 상태에 따라 달라집니다. 해수에서의 갈바닉 계열을 모든 환경에 적용하는 재료 적합성 표로 사용할 수 없으며, 표준 전극 전위의 차이만으로 실제 접합부의 부식 속도를 구할 수도 없습니다.
접합부 구조가 위험에 미치는 영향
중요한 것은 전해질에 젖는 노출 표면적입니다. 부품의 질량이나 두 부품이 맞닿는 면적만으로 판단해서는 안 됩니다. 작은 양극이 큰 음극과 연결되면 부식이 좁은 표면에 집중되므로 특히 불리합니다. 다음 표는 평가 원칙을 제시하며, 모든 구조물에 사용이 허용되는 조합을 뜻하지 않습니다.
| 상황 | 위험을 결정하는 요인 | 실무 조치 |
|---|---|---|
| 서로 다른 금속의 접합부가 건조함 | 공통 전해질이 없으면 이 부식 기구는 작동하지 않음 | 결로와 물 유입 가능성 확인 |
| 큰 스테인리스강 부품에 알루미늄 체결 부품을 사용하고 젖는 경우 | 작은 알루미늄 양극이 큰 음극에 연결됨 | 체결 부품의 재질과 접합부 보호 방식 재검토 |
| 큰 알루미늄 부품에 스테인리스강 체결 부품을 사용함 | 면적비는 더 유리하지만 염분과 고인 물로 인한 위험은 남음 | 환경, 절연, 배수 확인 |
| 전위가 더 낮은 금속에만 도장함 | 흠집이 생기면 큰 음극 옆에 작은 양극이 노출됨 | 양쪽 금속을 모두 고려한 보호 방식 선택 |
기계적 접합부를 보호하는 방법
- 합금, 코팅, 사용 조건을 확인합니다. 비, 결로, 염분 오염, 침수 여부를 파악하고 시스템 제조사의 문서에서 재료 조합을 검토합니다.
- 물이 빠지고 건조될 수 있도록 설계합니다. 틈과 쌓인 오염물은 전해질을 붙잡아 둘 수 있으므로 밀봉 방식은 구조와 사용 조건에 맞아야 합니다.
- 전기적으로 분리할 때는 부품 사이의 절연 개스킷, 볼트 주변의 슬리브, 와셔, 나사산을 포함한 전체 접촉 경로를 확인합니다. 플라스틱 와셔 하나만으로 회로가 끊어진다고 보장할 수 없습니다. 절연 부품은 하중과 환경 조건을 견뎌야 합니다.
- 차단형 코팅을 사용할 경우 양극만이 아니라 음극 표면 또는 양쪽을 보호합니다. 조립 중 발생한 손상과 유지보수 시 코팅 상태를 점검합니다.
별도 검토가 필요한 경우
갈바닉 쌍이 형성되지 않아도 다른 유형의 부식은 발생할 수 있습니다. 하중을 지지하는 접합부, 배관, 항상 젖어 있는 연결부는 실제 환경을 고려한 설계가 필요합니다. 이 표로 수명이나 허용 하중을 결정할 수는 없습니다.
기계 부품의 전기적 절연을 전류가 흐르는 접점, 접지, 등전위 본딩에 그대로 적용해서는 안 됩니다. 이런 연결에는 전기적 연속성이 필수일 수 있습니다. 해당 연결에는 설계에서 정한 적합한 연결 부품과 보호 방식을 사용해야 합니다.