금속 부식 속도: 전류 밀도와 분극의 역할 분석

부식 속도: 전류 밀도와 분극의 역할 분석

 

 

 

 

1. 부식 속도의 개념

 

- 부식 속도는 일정 시간 동안 금속이 부식되어 소실되는 두께나 질량의 양으로 표현됩니다.

- 일반적으로 밀리미터(㎜) 단위의 두께 손실이나, 밀리암페어(㎥) 단위의 전류 밀도로 측정되며,

  이를 통해 부식의 진행 정도를 정량적으로 평가할 수 있습니다.

- 부식 속도는 단위 시간당 전하의 흐름, 즉 전류 밀도로 결정됩니다.

- 이는 금속에서 방출되거나 소비되는 전자의 양이 부식 반응의 빠르기를 직접적으로 나타내기 때문입니다.

- 또한, 반응 환경에서 전지(셀)가 형성되면 전극 사이에 전위차가 발생하고, 이로 인해 분극 현상이 나타납니다.

- 반응환경 전지에 의한 분극이 발생하면 부식이 시발되며, 이 현상은 양극과 음극 반응의 효율에 영향을 주어

  부식 진행을 촉진하거나 억제하는 중요한 요인으로 작용합니다.

 

 

 

 

2. 부식 속도에 영향을 미치는 주요 요인

 

1) 전기화학적 반응 속도
  - 양극에서의 금속 산화 반응과 음극에서의 환원 반응 속도가 부식 속도를 결정짓는 중요한 요소입니다.
  - 전극 반응의 활성화 에너지, 전극 표면의 불균일성, 전해질 농도 등이 반응 속도에 영향을 미칩니다.

 

2) 환경 조건
  - 습도와 온도: 높은 습도와 온도는 부식 반응을 촉진시켜 부식 속도를 증가시킵니다.
  - 산소 농도: 산소가 풍부한 환경에서는 음극 반응(산소 환원 반응)이 활발해져 부식 속도가 빨라집니다.
  - pH 및 염도: 산성이나 염분이 높은 환경은 금속의 부식을 가속화하는 경향이 있습니다.

 

3) 재료 특성
  - 금속의 합금 구성, 표면 처리, 코팅 여부 등은 부식에 대한 저항성을 결정하며, 이에 따라 부식 속도가 달라집니다.

 

4) 전위차와 폐쇠회로
  - 양극과 음극 사이의 전위차와 완전한 전기회로(폐쇠회로)의 형성은 전자 및 이온 이동을 촉진하여 부식 속도를 

    결정짓습니다.

 

 

 

 

 

3. 부식 속도의 측정 및 평가 방법

 

1) 전기화학적 측정 기법
  - 전위-전류 측정: 부식 전류 밀도와 전위의 변화를 측정하여 부식 속도를 예측합니다.
  - 임피던스 분광법(EIS): 부식 시스템의 전기적 저항과 용량을 측정하여 반응 메커니즘과 부식 속도를 분석합니다.

 

2) 질량 손실 측정
  - 일정 기간 동안 금속 시편의 질량 변화를 측정하여 부식에 의한 손실량을 직접 평가합니다.

 

3) 현미경 및 표면 분석
  - 금속 표면의 미세 구조와 부식 생성물의 형성 상태를 분석하여 부식 진행 정도를 확인합니다.

 

 

 

 

 

4. 부식 속도와 부식 관리

1) 방청 코팅

  - 금속 표면에 보호막을 형성하여 전해질의 침투를 차단하고, 부식 속도를 낮춥니다.

 

2) 희생양극

  - 전기화학적 원리를 이용해 보호할 금속 대신 부식되기 쉬운 재료를 희생시켜 전체 부식 속도를 감소시킵니다.

 

3) 환경 제어

  - 습도, 온도, 염도 등 부식에 영향을 미치는 환경 조건을 관리함으로써 부식 진행을 억제합니다.