입계부식(Intergranular Corrosion)

1. 개요

 1) 입계의 분술물 또는 입계 영역에 한 합금 성분이 지나치게 많거나 혹은 지나치게 적을 때 발생하는 국부적인 부식

 2) 입계부식은 주로 스테인리스 강에서 발생된다.

 

2. 스테인리스 강의 입계 부식

 1) 스테인리스 강은 10.5~27.0%의 크롬이 들어간 강철 합금이다. 스테인리스 강이 약 400~800℃ 의 온도로 가열되면(예, 용접 시) 입계부식에 민감해진다. 이런 입계부식의 가장 일반적인 이론은 입계영역에서의 Cr의 결핍이다.

 

 2) 보통 사용하는 SUS304는 보통 0.06~0.08% 의 탄소를 합유하며, 예민화 온도 에서 C는 Cr과 결합하게 되어 크롬탄화물(Cr23C6) 형태로 석출된다. 이러한 입계 근처에서는 Cr 고갈 영역이 생성되므로 조성이 다른 두 이종 금속이 접촉해 있는 것과 같은 현상을 초래하게 된다.

 

 3) Cr 고갈 영역은 다른 영역에 비해 내식성이 훨씬 적으므로 양극으로 작용하며 소위 소양극-대음극의 위험이 존재하게되며 Cr 고갈 영역은 크게 부식 된다.

 

3. 방지대책

 1) 용체화 열처리

  - 약 1050~1150℃ 까지 가열한 후 수냉시키는 방법으로, 이 영역의 온도에서는 크롬 탄화물이 분해가 되고 더욱 균일한 합금이 얻어진다. 대부분의 오스테나이트 계열 스테인리스 강은 용접 부식 등에 대한 감수성을 제거시키기 위해 이런 열처리를 행한다. 급냉시키지 않고 서서히 냉각시키는 경우 금속은 탄화물을 재석출하게 되고 구조 전체가 입계부식을 받게 된다.

 

 2) 안정화제의 첨가

  - Ti, Ta(탄탈륨), Nb(니오븀) 등 강한 탄화물 형성제를 첨가하여 Cr보다 C와 결합하려는 경향이 큰 점을 이용하여 크롬탄화물의 생성을 막는다. 이런 첨가제가 든 스테인리스 강은 안정화되었다고 말하며 SUS321, SUS347 등이 있다.

 

 3) 탄소함량 낮춤

  - 입계부식이 일어나지 않을 정도의 탄소 함량을 낮춘다. 종류는 SUS304L, SUS316L 등이 있다.