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Acid Pickling

 

도금 전처리로서의 산처리에는 산세와 산침지의 두가지가 있다. 이들은 정도의 차이는 있을 뿐, 소재 금속면에 생긴 산화층을 제거하고 새로운 금속면을 노출시켜 도금의 외관과 밀착성을 향상시키는 처리방법이다.

 

수정정의

소재를 열처리나 장기간의 방치로 금속표면에 발생한 산화피막이나 수산화물을 산으로 제거하는 화학적 방법을 말한다.

  • 금속 표면의 산화피막, 수산화물을 산으로 세척
  • 대부분 금속 표면 산화 피막은 산세 반응으로 제거 가능

 

수정Acid Dip(산침지)

금속을 산에 단시간 침지하는 처리로 표면 산화층을 제거하여 표면을 활성상태로 만든다.

HCl + H2O

→HCl 이 우선 휘발되므로 점점 묽어진다.

 

상온의 HCl 은 보통 15∼50 % 로 사용하기도 한다.

 

H2SO4 + H2O

→ 점점 강산이 된다. (50∼70℃ 황산 : 10 %)


산세 반응 pickling (염산에 의한 산세반응)

 

1) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
2) FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O : 불안정 상으로 고온에서만 존재
3) Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
4) Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

 

  • 1)식 반응에서 발생하는 수소는 녹이나 스케일을 제거시키는 기계적 작용을 촉진시키는 역할도 하지만, 산화물을 금속으로 환원시키는 역할도 한다.
  • 2) - 4) 식은 철강의 산화물을 용해시키는 반응이지만, 능률은 과히 좋지 않다.
  • 일반적으로 HCl을 사용하는 경우 HCl의 휘발 때문에 농도를 일정하게 만들기가 어렵다.
  • 특히 황산은 스케일을 용해시키는 능력이 적다. 온도를 올리는 것이 효과적이기 때문에 경제적인 효율이 떨어진다.

 

산소의 반경이 Fe의 반경보다 크다. 부식이 진행되면서 scale 을 밖으로 밀어내므로 벗겨지게 된다.

 

260420002.gif

 

 

수정문제점

  • 산에 의한 소지 용해로 금속표면을 거칠게 하여, 도금의 외관을 손상시킴.

(matrix의 Fe성분이 녹아 나옴)

억제제 사용함으로써 소지 용해 방지.

  • smut 현상 발생 (외관 손상)
  • 용해할 때 발생한 수소가스가 소지의 원자 사이 빈공간에 들어가 수소 취성 야기

(음극 전해 탈지, 산세, 전기 도금 등에 의해 생긴 수소가 금속에 침투하여 부러지거나 깨지기 쉽고 갈라지는 것)

 

수정취성 방지(수소취성)

수소취성음극전해탈지, 산세, 전기도금 등에 의해서 생긴 수소가 금속 특히 철강제품에 침투하어 재료가 부러지거나 깨지기 쉽고, 갈라지게 된다. 이것은 강의 경우 항복강도가 낮은 강철일 때 흡수된 수소가 강의 개재물(介在物) 속에 모여서 이들 수소분자의 압력으로 깨지게 된다.

 

특히 MnS, Al2O3, SiO2 등의 개재물이 균열의 기점이 된다. 수소취성은 재료의 강도가 클수록 극미량의 수소에 의해서도 취성이 생기며, 孔蝕部位를 기점으로 하여 발생하기 쉽다.


수소가 강철에 침입하는 결로를 보면 수소는 원자 중 가장 작아서(1.06Å) 금속격자(2∼3Å) 사이를 쉽게 원자상태로 뚫고 들어가기 때문이다.

 

이들 수소취성을 방지하려 할 때는 다음의 몇 가지 방법을 취하면 된다.

 

일단 수소취성이 생기면 다음과 같은 방법으로 수소취성을 제거한다.

  • 산세 후 가열된 알칼리욕에 침지하여 침투된 수소를 도금하기 전에 제거한다.
  • 200 ℃ 정도에서 4시간 정도 베이킹(baking)처리한다. 이 베이킹은 금속의 종류, 피막상태, 도금의 종류, 소재의 두께 등에 따라서 다르다. 예를 들어 아연 도금층은 수소가 통과하기 힘들고 같은 아연이라도 광택도금이 또 두께가 두꺼운 도금이면 수소의 방출이 힘들므로 베이킹시간도 길어야 한다.

 

수정참고글 :