현대 제조업에서 구조용 강철부터 정밀 주물에 이르기까지 모든 금속 부품은 다음과 같은 근본적인 문제에 직면해 있습니다. 부식. 보호되지 않은 강철은 열악한 환경에서 빠르게 녹이 슬어 구조적 붕괴와 높은 교체 비용으로 이어집니다.
이를 해결하기 위해 아연 도금 는 견고하고 비용 효율적인 표면 처리로 보편적으로 채택되고 있습니다. 내구성이 뛰어난 보호 장벽을 생성하여 실외 내구성 강철의 수명을 수십 년 연장할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 수명주기 비용 건설, 운송 및 에너지 분야의 중요 인프라에 대해 설명합니다. 이 가이드는 엔지니어에게 다음과 같은 체계적인 개요를 제공합니다. 아연 도금의 원칙, 프로세스 및 애플리케이션을 통해 최적의 자료 결정을 지원합니다.
아연 도금이란 무엇인가요?
아연 도금은 부식을 방지하기 위해 강철이나 철에 보호용 아연 코팅을 입히는 과정입니다.
이 아연 층은 수분과 산소를 차단하고, 아연이 먼저 부식되어 기본 금속을 보호하는 희생적인 보호 기능도 제공합니다.
용융 아연 도금 및 전기 아연 도금의 원리를 설명하는 단면도.
엔지니어링 실무에서, 아연 도금 용융 아연 도금, 전기 아연 도금, 열 확산, 아연이 풍부한 코팅 등 여러 아연 코팅 기술을 포괄하는 광범위한 용어입니다.
아연 도금은 어떻게 녹을 방지하나요?
의 효과 아연 도금 는 장기적인 보호를 제공하기 위해 함께 작동하는 네 가지 주요 메커니즘을 기반으로 합니다.
첫 번째는 장벽 보호. 아연 층은 강철 표면을 습기 및 산소와 같은 부식 요소로부터 분리하는 조밀하고 불침투성인 물리적 장벽을 형성합니다. 이 층이 온전하게 유지되는 한 강철은 녹슬지 않습니다.
둘째, 아연 도금 는 희생 양극 메커니즘이 작동합니다. 아연은 철보다 전기 화학적으로 더 활발하기 때문에 코팅이 긁히거나 손상되면 노출된 아연이 우선적으로 부식(희생)되면서 다음과 같은 기능을 제공합니다. 음극 보호 을 노출된 강철에 부착합니다. 즉, 표면이 손상된 후에도 보호 기능이 계속 유지됩니다.
시간이 지남에 따라 대기에 노출된 아연은 반응하여 단단하고 안정적인 탄산아연 층을 형성합니다. Patina. 이 파티나 층은 다음과 같은 장기적인 보호 기능을 제공하는 데 필수적입니다. 아연 도금를 섭취하면 아연 자체의 소비 속도를 늦출 수 있습니다.
마지막으로 용융 아연 도금이 프로세스는 강력한 철-아연 합금 층 아연과 강철 기판 사이에 야금학적 결합을 형성합니다. 이러한 합금 층은 우수한 접착력 코팅이 쉽게 벗겨지거나 벗겨지지 않도록 내마모성이 높습니다.
아연 도금의 역사
아연으로 철을 보호하는 개념은 수세기 동안 알려져 왔지만, 산업적으로 적용된 것은 최근의 일입니다.
철 보호를 위해 용융 아연을 사용한 최초의 공식 기록은 다음과 같이 거슬러 올라갑니다. 1742에서 프랑스 화학자 P.J. 말루앙이 자신의 연구 결과를 발표했습니다. 이 발견을 계기로 이후 오늘날의 용융 아연 도금 프로세스.
산업적 혁신은 1836프랑스 엔지니어가 스타니슬라스 소렐 는 철 표면을 준비하기 위해 염화암모늄 플럭스를 사용하는 현대식 공정에 대한 최초의 특허를 획득했습니다.
이 공정은 산업 혁명기에 유럽과 북미 전역에서 내구성이 뛰어난 금속 인프라에 대한 수요가 급증하면서 빠르게 주목받기 시작했습니다. 아연 도금 는 철골 및 초기 철골 구조물을 보호하기 위한 실용적이고 비용 효율적인 솔루션이 되었습니다.
에 의해 20세기, 용융 아연 도금 는 전 세계 주요 엔지니어링 표준(ASTM 및 ISO 등)에서 구조용 강철 및 실외 부품의 표준화되고 필수적인 부식 방지 처리로 자리 잡았습니다.
아연 도금 프로세스
그리고 용융 아연 도금(HDG) 공정은 완벽한 야금 결합과 균일한 아연 코팅을 보장하기 위해 설계된 정밀한 다단계 작업입니다.
1. 표면 준비
청결은 품질의 기본입니다 아연 도금. 이 과정은 세 가지 청소 단계로 시작됩니다. 먼저, 탈지 는 알칼리성 용액을 사용하여 기름이나 먼지와 같은 유기 오염 물질을 제거합니다. 둘째, 피클 강철을 산성 용액(일반적으로 염산)에 담가 녹과 밀 스케일을 제거하여 표면을 화학적으로 세척하는 과정을 거칩니다. 마지막으로 강철을 플럭스 솔루션 (염화암모늄아연) 성분이 아연 욕조에 들어가기 전에 잔류 산화물의 표면을 청소하고 재산화를 방지합니다.
2. 용융 아연 목욕
준비된 구성 요소를 천천히 담그고 용융 아연 목욕. 아연 온도는 대략 다음과 같이 엄격하게 제어됩니다. $450^{\circ}\text{C}$. 이 온도에서 강철의 철분은 용융 아연과 화학적으로 반응하여 여러 층의 강력한 . 철-아연 합금. 이 합금 층은 결합 강도와 내구성을 위해 매우 중요합니다. 아연 도금 코트.
3. 냉각 및 패시베이션
필요한 코팅 두께에 도달하면 성분을 천천히 제거하여 여분의 아연이 배출되도록 합니다. 그런 다음 자연 공기 냉각 또는 물 담금질로 냉각합니다. 때로는 패시베이션 특히 습한 환경에서 보관할 경우 "습식 보관 얼룩"(흰 녹)이 생기는 것을 방지하기 위해 냉각 직후에 처리합니다.
4. 검사
마지막 단계는 검사. 의 두께는 아연 도금 코팅은 비파괴적 방법(예: 자기 게이지)을 사용하여 측정하여 ASTM A123 또는 ISO 1461과 같은 국제 표준을 준수하는지 확인합니다.
엔지니어는 코팅 두께로 인한 정밀 부품의 치수 변화를 고려해야 하며, 나사산과 결합 표면은 종종 다음과 같아야 합니다. 오버사이즈 전에 아연 도금. 또한 모든 밀폐된 구조물은 적절한 통풍구 그리고 배수구 를 첨가하여 아연을 완벽하게 커버하고 담그는 동안 안전 위험을 방지합니다.
다양한 아연 도금 방법
동안 용융 아연 도금(HDG) 는 중장비 보호 분야의 업계 리더이며, 기타 아연 도금 메서드는 컴포넌트 크기, 치수 허용 오차 및 필요한 수명과 관련된 특정 요구 사항을 충족합니다.
1. 용융 아연 도금(HDG)
HDG는 가장 두꺼운 코팅(일반적으로 $50 \mu \text{m}$ ~ $150 \mu \text{m}$)과 가장 긴 수명(25~50년)을 제공합니다. 우수한 금속 결합력을 생성하여 내마모성이 뛰어나고 파이프 및 밀폐된 형상에 대한 완벽한 내부 커버리지를 제공합니다. 인프라 및 구조용 애플리케이션의 표준입니다.
2. 전기 아연 도금
이 방법은 전기 도금 공정을 사용하여 순수 아연(일반적으로 $5 \mu \text{m}$ ~ $25 \mu \text{m}$)의 얇은 층을 증착하는 방식입니다. 매끄럽고 미적으로 만족스러운 마감과 최소한의 치수 영향을 제공하여 부식 위험이 낮은 정밀 패스너 및 실내 부품에 이상적입니다. 하지만 보호 수명은 HDG보다 현저히 짧습니다.
3. 냉간 아연 도금/아연이 풍부한 페인트
흔히 아연이 풍부한 페인트는 고농도의 아연 분말을 함유한 코팅제입니다. 사실이 아닙니다. 아연 도금 하지만 전도성을 통해 희생적인 보호 기능을 제공합니다. 주요 엔지니어링 용도는 다음과 같습니다. 수리 현장에서 손상된 HDG 코팅(ASTM A780 기준) 및 소규모 터치업 애플리케이션에 사용됩니다.
4. 열 확산 아연 도금(셰라다이징)
이 방법은 밀폐된 드럼에서 아연 분말로 부품을 가열하여 매우 균일한 합금 아연 코팅을 생성합니다. 코팅 두께가 균일하고 결합된 나사산의 파괴를 최소화하기 때문에 치수 안정성이 가장 중요한 작고 복잡한 부품 및 나사산 부품에 탁월합니다.
| 방법 | 두께(μm) | 부식 수명 | 이상적인 사용 | 비용 |
| 용융 아연 도금(HDG) | 50 – 150 | 최장(25~50년) | 구조용 강철, 대형 주물 | Medium |
| 전기 아연 도금 | 5 – 25 | 쇼트(실내/온화한) | 정밀 부품, 소형 패스너 | 낮음 |
| 열 확산 | 30 – 100 | 우수 | 나사산 부품, 소량 배치 부품 | 높음 |
아연 코팅(아연 도금) 대 분말 코팅
아연 코팅-일반적으로 엔지니어링에서는 아연 도금-와 파우더 코팅은 널리 사용되는 두 가지 부식 방지 시스템이지만 근본적으로 다른 메커니즘을 통해 작동하므로 엔지니어링 목적이 다릅니다.
아연 도금 는 광범위한 카테고리 용융 아연 도금(HDG), 전기 아연 도금, 열 확산 아연 도금, 아연이 풍부한 코팅 등 여러 아연 코팅 기술이 포함되어 있습니다. 방식에 관계없이 아연 도금은 크게 두 가지 형태의 보호 기능을 제공합니다:
- 장벽 보호아연 층이 수분과 산소로부터 강철을 물리적으로 분리하는 아연 코팅
- 희생자 보호코팅이 긁히거나 손상되었을 때 아연이 우선적으로 부식되어 노출된 강철을 보호합니다.
이러한 희생적인 동작으로 인해 아연도금 강철은 경미한 코팅 손상 후에도 부식에 계속 저항합니다. 모든 아연 도금 방법 중에서, 용융 아연 도금(HDG) 는 표준 대기 환경에서 일반적으로 25~50년이라는 가장 긴 실외 내구성을 제공합니다.
파우더 코팅와는 대조적으로 장벽 유형 보호 시스템. 뛰어난 외관, 균일한 색상 옵션, 매끄러운 건축 마감 효과를 제공합니다. 그러나 분체 도장은 코팅이 깨지거나 금이 가거나 다른 방식으로 코팅이 뚫리면 기본 강철이 즉시 노출됩니다. not 희생적인 보호 기능을 제공합니다.
수명 주기 관점에서 아연 코팅 시스템(아연 도금)은 장기 내식성이 뛰어난 반면, 파우더 코팅은 미관, 마감 품질 및 색상 제어에 탁월합니다.
장기적인 내구성과 높은 시각적 매력을 모두 필요로 하는 프로젝트의 경우 듀플렉스 시스템-아연 도금과 파우더 코팅이 시너지 효과를 내며 건축, 운송 및 인프라 분야에서 널리 사용됩니다.
아연 도금의 이점
광범위한 채택 아연 도금 는 강력한 경제성과 성능 이점을 바탕으로 장기적인 금속 보호를 위한 최적의 선택이 될 수 있습니다:
- 우수한 장기 부식 성능: 장벽과 희생 보호의 이중 작용으로 다음을 수행합니다. 용융 아연 도금 업계 벤치마크로서 수십 년 동안 유지보수 없이 보호 기능을 제공하여 철골 구조물의 수명을 크게 늘렸습니다.
- 낮은 유지 관리 비용: 긴 서비스 수명 아연 도금 코팅을 사용하면 반복적인 도장 및 유지보수가 필요하지 않으므로 라이프사이클 비용(LCC) 기존 코팅과 비교하여
- 전체 범위: 액체 침지 과정으로, 용융 아연 도금 는 모든 내부 공간, 틈새, 가장자리가 균일하게 코팅되도록 하여 스프레이 코팅에서 흔히 발견되는 약점을 제거합니다.
- 내마모성: 기본 철-아연 합금 층은 종종 기본 강철보다 더 단단합니다. 이 야금학적 경도는 아연 도금 취급 및 서비스 중 기계적 손상, 충격, 마모에 대한 뛰어난 내성을 코팅합니다.
- 지속 가능: 아연 도금 강철과 아연은 모두 재활용성이 높은 소재이며, 잦은 유지보수(및 페인트에서 발생하는 VOC 배출)가 필요하지 않으므로 환경 친화적입니다.
아연 도금의 한계
아연도금은 장기적인 부식 방지 효과가 뛰어나지만, 설계 및 제조 과정에서 고려해야 할 몇 가지 공학적 한계가 있습니다. 이러한 한계는 코팅 두께 제어, 열 효과, 정밀 부품과의 호환성 및 환경 제약과 관련이 있습니다. 이러한 단점을 이해하면 엔지니어는 아연 도금이 특정 부품에 적합한지 또는 대체 코팅 시스템이 더 적합한지 판단하는 데 도움이 됩니다.
주요 단점은 다음과 같습니다:
- 차원 영향: 코팅 두께(특히 50-150 µm의 HDG)는 공차에 영향을 미칠 수 있으므로 나사산, 가공된 맞춤 및 정밀한 결합 표면의 오버사이징이 필요합니다.
- 열 왜곡 위험: 용융 아연 도금에는 최대 450°C의 침지 과정이 포함되므로 벽이 얇거나 크거나 비대칭인 부품의 경우 왜곡이 발생할 수 있습니다.
- 표면 미학: 아연 도금 코팅은 종종 스플랭글, 흐름 자국 또는 고르지 않은 외관을 나타내므로 높은 외관 균일성이 필요한 곳에는 적합하지 않습니다.
- 복잡한 형상에 대한 제한적 적합성: 밀폐된 구조물에는 통풍구/배수구가 필요하며, 그렇지 않으면 아연이 자유롭게 흐르지 않아 공정이 안전하지 않거나 불완전해집니다.
- 수리 복잡성: 서비스 중 손상되면 수리(일반적으로 아연이 풍부한 페인트)로는 HDG의 금속 합금 층을 완전히 복제할 수 없습니다.
- 용접성 고려 사항: 아연도금 강철은 용접 전에 추가적인 표면 처리가 필요하며 적절한 환기가 필요한 연기가 발생합니다.
- 환경 조건: 특정 가혹한 환경(강산성, 바닷물에 지속적으로 담그는 경우)에서는 아연이 예상보다 빨리 부식되어 수명이 단축될 수 있습니다.
- 비용 대 대안: 단기간 보호 또는 미적 코팅만 필요한 부품의 경우 아연도금은 표준 산업용 페인트나 파우더 코팅보다 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
애플리케이션
아연 도금 는 장기간 외부 환경에 노출될 것으로 예상되는 광범위한 산업 분야에서 필수적이며, 중요한 자산을 내구성 있게 보호합니다:
- 건축 및 구조적 용도: 상업 및 산업 시설, 교량, 주차장의 구조용 철골 건축을 위한 핵심 보호 솔루션입니다.
- 교통 및 인프라: 혹독한 날씨에 대한 내구성 덕분에 고속도로 가드레일, 교통 장벽, 가로등 기둥과 같은 자산에 표준으로 사용됩니다. 용융 아연 도금 도로 안전을 위해
- 전력 및 통신 타워: 아연 도금 는 송전선로 타워, 통신 기지국 구조물, 전기 변전소 등에 필수적이며 원격 위치의 구조적 무결성을 보장합니다.
- 해양 환경 장비: 아연은 부두, 플랫폼 및 보조 구조물에 널리 사용되지만, 직접적인 해양 스플래시 구역에서는 더 높은 아연 소비율을 고려해야 합니다.
- 산업 기계 및 저장 탱크: 아연 도금 지지대, 프레임 및 구성 요소는 부식성 화학 물질이나 습도가 높은 환경에서도 작동 연속성을 보장합니다.
- 작은 패스너: 다음에 보편적으로 적용됩니다. 작은 패스너볼트, 너트, 와셔 등 연결 지점이 주요 구조 요소만큼 부식에 강하도록 보장합니다.
특수 애플리케이션의 경우, 주물 및 가공 부품 펌프, 밸브 및 복잡한 기계 어셈블리의 구성품과 같이 실외에서 사용하도록 설계된 부품은 일반적으로 다음과 같이 보호됩니다. 용융 아연 도금 또는 열 확산 아연 도금 수십 년 동안 안정적인 서비스를 보장합니다.
아연 도금 등급 및 "7등급 아연 도금"
아연 도금 표준은 주로 아연 코팅의 두께 또는 무게에 따라 성능을 정의합니다.
성적은 일반적으로 코팅 두께(마이크로미터)($\mu \text{m}$) 또는 단위 면적당 코팅 중량($\text{g}/\text{m}^2$). 표준의 예로는 다음에서 설명하는 최소 두께 요구 사항이 있습니다. ISO 1461 그리고 ASTM A123. 예를 들어, 강판과 같은 연속 제품의 경우 등급은 Z 지정을 사용합니다, Z275 는 $275 \text{g}/\text{m}^2$의 코팅 질량을 나타냅니다.
"7등급 아연 도금” 는 전 세계적으로 인정되거나 표준화된 업계 등급이 아닙니다.. 이는 로컬 또는 프로젝트별 용어일 가능성이 높으며 모호하므로 공식 엔지니어링 사양에서는 피해야 합니다.
품질과 규정 준수를 보장하기 위해 엔지니어는 항상 정확한 사양을 지정해야 합니다. 아연 도금 방법 (예: HDG 또는 전기 아연 도금)을 사용하면 관리 표준 (예: ASTM A123), 그리고 필요한 최소 코팅 두께 또는 특정 구성 요소 두께에 대한 무게를 입력합니다. 선택한 등급은 부품의 부식성 환경의 심각도에 비례해야 합니다.
결론
아연 도금은 열악한 환경에서 강철을 보호하는 가장 안정적이고 비용 효율적인 방법 중 하나입니다. 장벽 보호, 희생 작용 및 야금 결합의 조합으로 최소한의 유지 보수로 장기적인 내식성을 제공합니다.
엔지니어의 경우 올바른 아연 도금 방법을 선택하는 것은 부품의 노출 조건, 구조적 요구 사항, 원하는 서비스 수명에 따라 달라집니다. 용융 아연 도금(HDG) 는 인프라 및 중공업 애플리케이션의 벤치마크가 되고 있습니다.
프로젝트에 내구성 있는 실외 성능이 필요한 경우, 설계 단계 초기에 적절한 아연 도금 방법과 코팅 두께를 지정하는 것이 좋습니다.
또한 다음을 수행할 수도 있습니다. 엔지니어링 팀에 문의 를 통해 재료 선택 또는 코팅 사양에 대한 지원을 받을 수 있습니다.
자주 묻는 질문
아연 도금 코팅은 얼마나 오래 지속되나요?
아연 도금 코팅의 수명은 아연 두께와 환경에 따라 달라집니다.
일반적인 용융 아연 도금 지속 시간 25~50년 야외에서는 더 오래, 시골 지역에서는 더 오래 사용할 수 있습니다.
전기 아연 도금 코팅은 더 얇고 온화한 실내 조건에서 일반적으로 몇 년만 지속됩니다.
해양 또는 산업 환경에서는 아연 소비가 빨라져 서비스 수명이 단축됩니다.
금속이 아연 도금되었는지 어떻게 알 수 있나요?
아연 도금 강철이 종종 표시됩니다:
- A spangled 또는 결정질 표면 패턴
- 무광택 회색 또는 밝은 메탈릭 마감
- Fe-Zn 합금 층으로 인해 더 단단하고 약간 거칠어진 질감
엔지니어링 식별 방법에는 자기 코팅 두께 측정기, 스파크 테스트 또는 아연과 반응하는 묽은 산을 적용하는 방법이 있습니다.
아연 도금 코팅은 어떻게 제거하나요?
일반적인 제거 방법은 다음과 같습니다:
- 화학적 스트리핑 염산과 같은 산 사용
- 기계적 제거 연삭, 연마 블라스팅 또는 샌딩을 통해
- 열 제거은 일반적으로 위험한 아연 연기로 인해 피하는 것이 좋습니다.
기본 강철이 손상되지 않도록 주의해야 합니다.
녹 위에 아연 도금 코팅을 할 수 있나요?
아연 도금은 녹슨 표면에 직접 적용할 수 없습니다.
남아 있는 부식 생성물은 아연이 강철과 적절한 야금 결합을 형성하는 것을 방해합니다.
For 용융 아연 도금용융 아연 욕조에 들어가기 전에 탈지, 산세, 플럭싱을 통해 강철을 완전히 세척해야 하며, 그렇지 않으면 코팅이 균일하지 않거나 실패할 수 있습니다.
For 아연이 풍부한 페인트(냉간 아연 도금)녹을 기계적으로 제거(연마, 블라스팅 또는 샌딩)하여 깨끗하고 흰색에 가까운 금속 표면을 만들어야 합니다. 적절한 표면 처리를 거친 후에만 아연이 풍부한 코팅이 효과적인 희생자 보호 기능을 제공할 수 있습니다.
