구리 및 니켈 증착 2/3 - 부식 연구 및 부식 방지

건물, 교량 및 기념물

부식은 환경과의 화학 반응에 의해 재료가 파괴되는 것을 말합니다. 이는 큰 비용 요인입니다. 건물, 교량 또는 기념물의 부식된 자재를 교체하고 건물 요소를 도장하거나 아연 도금하는 것은 유지 관리에 막대한 투자가 필요합니다. 

"미국의 부식 비용과 예방 전략" 연구에 따르면 1998년 부식으로 인해 미국에서는 2,760억 달러의 비용이 발생했습니다 . 이는 미국 국내총생산의 약 3.2%에 해당하는 금액입니다[1]. 에펠탑을 칠하는 데는 7년마다 약 400만 유로가 소요됩니다 [2]. 적절하고 밀폐된 페인트 층이 없으면 이 기념물은 불안정해지고 부서질 것입니다.

따라서 전기화학 연구에서 가장 중요한 분야 중 하나는 부식에 초점을 맞추고 있습니다. 많은 기업이 부식 공정의 메커니즘을 조사하고 부식 방지를 위한 새로운 방법을 개발하기 위해 학술 연구에 자금을 지원합니다. 기업들은 페인트와 윤활유의 부식 방지 기능을 확인하고 코팅을 만들거나 기계에 비부식성 환경을 조성하기 위한 새로운 방법(예: 기어 전체에 오일을 주입하는 방법)을 개발합니다. 

화학적 관점에서 보면 일반 페인트로 보호하는 것은 이해하기 쉽습니다. 페인트는 일반적으로 폴리머, 컬러 안료 및 페인트의 물리적 특성을 조정하기 위한 다양한 첨가제의 혼합물입니다. 예를 들어 이러한 첨가제는 매끄럽거나 거친 표면을 만들거나 자외선 차단 기능을 부여합니다. 페인트는 일반적으로 일부 용매(물 또는 유기 용매)에 분산되거나 용해됩니다. 페인트가 도포된 후 용매는 증발하고 첨가제와 안료가 포함된 폴리머가 페인트 표면에 남게 됩니다.

그 결과 표면과 환경 사이에 물리적 장벽이 생깁니다. 이 장벽은 표면을 부식으로부터 보호합니다. 페인트 층에 균열이 생기면 표면에 접근이 허용되고 부식이 발생할 수 있습니다. 

부식 연구에서 전기화학의 기회

여기서 이미 전기 화학은 개선에 도움이 될 수 있습니다.e보호 층을 형성합니다. 전착 페인트는 전기 화학 반응에 의해 불용성이 되는 페인트를 말합니다. 전도성 작업물을 페인트 욕조에 담그고 전위를 가합니다. Thecreated반응은 작업물 표면 가까이에서 페인트를 불용성으로 만들어 금속 표면에 페인트 층이 침전됩니다. 모든 전도성 부품은 페인트로 덮여 있습니다.,평소에는 손이 닿기 어려운 곳까지.

페인트가 절연 층을 형성하면 전도성 표면을 완전히 차단하여 반응이 자체적으로 중지됩니다.;필요한 양의 페인트만는사용. 이러한 페인트는 서로 다른 메커니즘을 가지고 있습니다.

가장 일반적인 것은 중화 전하입니다. 페인트의 폴리머에는 일부 하전된 작용기가 있습니다. 이러한 그룹은 수용성으로 만듭니다. 이러한 그룹은 탈양성자화된 산 또는 양성자화된 염기일 수 있습니다.예시를 들어 설명하자면탈 양성화 카르복실기를 가진 중합체 (COO–)가 사용됩니다. 음전하를 띠기 때문에 양전하를 띠는 전극인 양극으로 이동합니다. 양극의 전위가 충분히 높으면에 대한물에분할는 다음과 같습니다.: 

고농도의 H+는 낮은 pH 값을 의미하며, 양극에 가까울수록 COO의 양성자화를 유도합니다.–그룹.

그 결과 폴리머'sCOOH 그룹요금 없음그리고폴리머 는더 이상 물에 용해되지 않습니다. 폴리머는 양극에 침전됩니다(그림 1.1). 증착이 완료된 후 여분의 페인트는 씻어내고 페인트 층을 경화시킵니다. 즉, 페인트가 가열되어 흐르고 균일한 표면을 형성할 수 있습니다. 

금속 자체가 보호층을 형성하면 부식 방지가 더 쉬워집니다. 알루미늄의 산화 알루미늄 층은 산소가 투과할 수 없으므로 그 아래의 알루미늄 층을 보호합니다. 이는 코팅의 손상된 부분을 알루미늄 자체로 대체할 수 있다는 장점이 있습니다. 전기화학적으로 층의 두께를 늘릴 수 있어 더 나은 보호 기능을 제공합니다. 

부식 방지: 액티브 코팅

지금까지 언급한 코팅은 패시브 코팅이었습니다. 액티브 코팅은 금속을 금속으로 덮어서 만들 수 있습니다. 이는 일반적으로 보호할 금속을 코팅 금속의 염이 포함된 용액에 담그는 방식으로 이루어집니다. 보호가 필요한 금속과 코팅 금속으로 만든 전극 사이에 전위가 가해집니다.

코어 금속에 음전위가 가해지면 모든 양이온(양이온)이 환원이 일어나는 전극인 음극 역할을 하는 코어 금속으로 이동하여 음극에서 이온이 원소 금속으로 환원됩니다. 다른 전극은 자체 금속을 산화시켜 용액으로 이온으로 방출합니다. 이 전극을 양극이라고 하며, 산화가 일어나는 전극입니다( 그림 1.2). 

귀금속으로 코팅

전기화학 계열에 대한 지식이 있으면 특정 금속이 다른 금속보다 더 고귀한지 예측할 수 있으므로 금속과 접촉했을 때의 거동을 예측할 수 있습니다. 귀금속은 부식에 불활성인 코팅을 만드는 데 유용하지만, 코팅이 손상되어 덜 귀한 금속이 노출되면 국소 원소가 생성됩니다. 고귀한 코팅 금속은 덜 고귀한 코어 금속에서 전자를 빼앗아 결과적으로 부식 속도가 느려지는 대신 증가합니다. 크롬 코팅 강철을 예로 들 수 있습니다. 

일반적으로 부동태화되는 덜 귀한 금속으로 코팅하는 것이 더 좋습니다. 코팅이 손상되어 코어 금속이 노출되는 경우 코팅이 희생 양극 역할을 하게 됩니다. 고귀한 코어 금속은 덜 고귀한 코팅에서 전자를 배출하여 코팅이 산화되는 동안 코어가 스스로 환원됩니다. 아연 코팅 강철이 그 예입니다. 

제품을 부식으로부터 보호하는 방법은 더 많지만, 이 실험의 틀 안에서 가장 중요한 방법에 대한 지식으로 충분합니다. 

문학

[1] 게르하두스 H. Koch, Michiel P .H.브롱거스, 닐 G. 톰슨, Y. 폴 비르마니, 조 H. 페이어. 미국의 부식 비용 및 예방 전략 - CC Technologies Laboratories, Inc.가 미국 연방 고속도로 관리국(FHWA)에 제출한 보고서, 2001년 9월.

[2] http://www.toureiffel.paris/en/everything-about-the-tower/themed-files/97.html.