부동태화: 표면 처리 공정

패시베이션 단계

부동화 널리 사용되는 산업 부품 표면 처리 스테인리스강의 경우 내식성을 향상시키는 데 사용됩니다. 비록 스테인리스 강 천연적으로 보호 산화막을 형성하지만, 기계 가공, 성형 또는 용접과 같은 제조 공정은 표면 오염 물질을 남겨 이러한 보호막을 약화시킬 수 있습니다.

부동태 처리 마감은 표면 오염 물질을 제거하고 안정적인 산화막 형성을 촉진하여 금속의 보호층을 강화합니다.

이 기사에서는 부동태화란 무엇인가이 공정의 작동 방식과 다양한 산업 분야에서 스테인리스강 부품의 내구성과 신뢰성을 향상시키는 데 일반적으로 사용되는 이유에 대해 설명합니다.

 

수동화란 무엇인가?

부동태 처리된 강철 부품

부동화 표면 개질은 제작된 금속 부품의 내식성을 향상시키는 후가공 방법입니다. 부품 표면에서 발생하는 화학 반응량을 줄여 부식 및/또는 열화를 방지합니다. 주로 스테인리스강에 사용됩니다.

스테인리스강 표면에는 부식을 방지하기 위해 매우 얇은 천연 크롬 산화물 층이 형성됩니다. 그러나 스테인리스강을 가공(즉, 기계 가공)하는 과정에서 이 층이 손상되어 표면에 소량의 유리철이 생성될 수 있습니다. 유리철은 부식 발생 가능성을 높입니다.

부동태 처리 마감은 화학 용액을 사용하여 스테인리스강 표면의 유리철 및 기타 가벼운 표면 오염 물질을 제거합니다. 세척 후 스테인리스강 표면은 보호 크롬 산화물 층을 다시 형성할 수 있습니다. 이 층은 부식을 방지하는 장벽 역할을 합니다.

위와 같은 이유로 인해 부동태화 처리는 항공우주, 의료기기, 식품 가공, 전자제품, 자동차 제조 등 다양한 산업 분야에서 스테인리스강 부품에 일반적으로 적용됩니다.

부동태 처리의 주된 기능은 유리철과 표면 오염 물질을 제거하는 것입니다. 부동태 처리는 두꺼운 산화막이나 용접으로 인한 열 변색을 제거하지 못합니다. 따라서 부동태 처리 전에 산세척이라고 하는 다른 세척 방법이 일반적으로 필요합니다.

 

부동태화 공정의 원리는 무엇인가요?

스테인리스강의 부동태화 처리 - 공정 단계

부동태화에는 다음과 같은 중요한 단계가 포함됩니다. 

• 부식 방지 용액이 접근할 수 있도록 금속을 세척합니다. 

• 산성 용액을 사용하여 유리 철(및 기타 소규모 오염 물질)을 제거하고, 이는 후속 부식 방지를 위한 기반을 제공합니다. 

• 금속 표면에 얇은 산화막이 형성됨; 

• 이 세 가지 초기 단계가 발생하는 조건을 제어하는 ​​것, 

• 마지막으로, 남아 있는 산을 제거하기 위해 부품을 헹궈주십시오.

부동태화 처리 전 표면 세척: 금속 표면을 부동태화 처리하기 전에 철저히 세척해야 합니다. 기계 가공과 같은 제조 공정에서 남은 잔류물이 있을 수 있습니다. 

부동태화 용액이 금속 표면에 잘 닿도록 금속을 깨끗하게 세척하는 것이 필수적입니다. 깨끗한 금속은 부동태화 용액이 제대로 작용하는 데 중요한 역할을 합니다.

산 처리로 유리철 제거: 금속 표면이 깨끗해지면 다음 단계는 약산성 용액으로 처리하는 것입니다. 예를 들어, 질산은 스테인리스강을 처리하는 데 일반적으로 사용됩니다. 

산은 유리철과 금속 제조 과정에서 생성되었을 수 있는 미량의 표면 오염 물질을 제거합니다. 유리철을 제거하면 녹 발생을 방지하고 부동태 처리 후 형성되는 보호층을 위한 표면을 준비할 수 있습니다.

보호층 형성: 금속을 산성 용액으로 처리하면 표면에 매우 얇은 산화막이 형성됩니다. 스테인리스강의 경우 주로 크롬 산화물이 형성됩니다. 

이 산화막은 매우 얇고 사실상 눈에 띄지 않지만, 아래쪽 금속을 수증기와 산소로부터 효과적으로 보호하여 추가적인 부식을 방지합니다.

헹굼 및 조절: 금속의 종류마다 성공적인 부동태화를 위해 필요한 조건이 다르기 때문에 보편적인 부동태화 방법은 없습니다. 따라서 각 제조업체는 고유한 방법을 사용합니다. 

일반적으로 부동태화는 다음과 같은 경우에 발생합니다. 50~70°C에서 20~60분간. 부동태화 공정이 완료되면 남아 있는 산성 용액을 제거하기 위해 부품을 세척합니다.

 

부동태화에 사용되는 재료

부동태화 처리는 주로 부식을 방지하기 위해 자연적으로 보호막을 형성하는 금속에 적용됩니다.

• 스테인리스 강
• 티타늄
• 알류미늄
• 마그네슘

 

금속 표면 부동태화에 사용되는 일반적인 기술

부동태화는 금속 표면에 더 강하고 두꺼운 천연 보호막을 형성합니다. 예를 들어, 스테인리스강 표면에 반응성이 있는 (용해된) 철 원자보다 화학적으로 결합된 크롬 원자의 수를 늘릴 수 있습니다. 이 크롬 원자는 산소와 반응하여 매우 얇지만 효과적인 산화물 보호막을 형성합니다.

부동태화는 부동태화 용액에 담그거나 "블루잉"이라고 하는 화학적 변환 코팅을 적용하여 얻을 수 있습니다.

침지 부동태화

침지 부동태화 공정은 일반적으로 질산이나 구연산을 함유하는 부동태화 용액에 부품을 담그는 방식입니다. 모든 표면에 균일한 보호층이 형성되는 것은 온도와 시간에 따라 달라질 수 있으므로 이 공정은 세심하게 제어해야 합니다. 침지 부동태화는 신뢰성이 높고 효과적인 부식 방지 기능을 제공하기 때문에 스테인리스강 부품에 널리 사용됩니다.

청소법

청색 부동태화 3가 아연 도금

청색 착색이라고 하는 화학적 변환 코팅은 금속 표면에 매우 얇은 산화막을 형성하여 눈부심을 줄이고 미관을 향상시킵니다. 청색 착색 처리된 부품은 코팅의 부식 방지 기능을 유지하기 위해 주기적인 오일링이 필요합니다.

 

강철에 사용되는 부동태화 처리 유형

제조업체들은 다양한 방법을 사용합니다. 스테인리스 강의 수동화원하는 부식 방지 및 적용 요구 사항에 따라 다릅니다.

질산 부동태화

질산 패시베이션

강철을 부동태화하는 일반적인 방법은 질산에 담그는 것입니다. 산성 용액은 금속 표면을 깨끗하게 하고 부식을 방지하는 자연적으로 형성되는 보호 산화막을 복원하는 데 도움을 줍니다.

질산과 중크롬산나트륨

세척 및 부동태화 공정 중 질산에 중크롬산나트륨을 첨가하면 부식 방지 효과가 향상됩니다. 이 방법은 일반적으로 강철 제품이 가혹한 작동 조건에 노출될 때 사용됩니다.

구연산 부동태화

구연산은 질산을 사용하는 방법보다 환경 친화적인 대안입니다. 구연산은 표면의 철을 효과적으로 제거하는 동시에 산화막 형성을 촉진하므로, 부동태 처리로 인한 환경적 영향을 줄여줍니다.

부동태화의 장점과 단점

부동태화는 금속 부품의 부식을 방지하기 위해 적용되는 화학적 처리입니다. 주로 스테인리스강에 적용되는 부동태화는 많은 장점이 있지만, 몇 가지 단점도 있습니다.

패시베이션의 장점

더 강력한 부식 방지

부동태화 처리는 처리된 금속 표면에 매우 얇은 보호막을 형성합니다. 이 부동태화층은 부식을 방지하고 습기 및 부식성 물질(화학 물질)이 금속 내부로 침투하는 것을 막습니다.

부품 수명 연장

부동태 처리된 부품은 일반적으로 수명이 더 깁니다. 이러한 부품은 일반적으로 손상을 유발할 수 있는 극한 환경 및/또는 부식성 물질에 노출되더라도 견딜 수 있습니다.

본래의 금속 특성을 유지합니다.

부동태화 공정은 금속의 고유 특성을 변화시키지 않습니다. 따라서 강도, 경도, 전기 전도성 등은 변하지 않습니다. 그러나 부동태화 처리된 부품은 내식성이 향상됩니다.

시간이 지남에 따라 비용 절감

앞서 언급했듯이, 부동태 처리된 부품은 부식에 강하고 장기간 구조적 무결성을 유지하기 때문에 유지 보수 및 교체 횟수가 줄어듭니다. 유지 보수/교체 필요성이 줄어들면 가동 중지 시간이 단축되고 비용이 절감됩니다. 이러한 적용 사례로는 식품 가공 장비, 의료 기기 제조 장비, 다양한 산업 기계 등이 있습니다.

부동태화의 단점

조심스러운 취급이 필요합니다

부동태화 처리는 화학 물질, 온도 및 시간에 대한 정밀한 제어가 필요하기 때문에 크거나 복잡한 부품을 처리하는 데 어려움이 있으며, 이로 인해 균일한 도포와 일관된 보호층을 확보하기 어렵습니다.

기존 손상을 복구하지 않습니다

부동태화 공정은 이미 발생한 부식/손상을 복구할 수 없습니다. 부동태화는 깨끗하고 준비된 표면에 적용할 때 최적의 효과를 발휘하며, 향후 발생할 수 있는 부식을 예방합니다.

특정 금속에 가장 효과적입니다.

부동태화 처리는 자연적으로 보호 산화막을 형성하는 재료에 가장 효과적입니다. 예를 들어, 스테인리스강은 이러한 산화막을 형성하는 재료 중 하나입니다. 특정 재료가 이러한 고유한 능력을 갖추지 못한 경우, 부동태화 처리로 기대하는 결과를 얻지 못할 수 있습니다.

 

부동태 처리를 위한 부품 설계 모범 사례

부동태화를 위한 부품 설계의 주요 목표는 부동태층이 일관되고 예측 가능한 방식으로 형성되도록 하는 것입니다. 부품 설계 과정에서 몇 가지 기본적인 결정을 내리면 결과가 크게 향상될 수 있습니다.

부동태화 처리에 적합한 재료를 사용하십시오.

스테인리스강과 같은 재료는 자연적으로 부동태 피막을 형성하기 때문에 가장 적합합니다. 그러나 부동태 피막을 형성하지 않는 재료를 사용하면 전체적인 부동태화 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

모양을 단순하게 유지하세요

평평하고 매끄러운 표면을 가진 부품은 일반적으로 복잡한 형상이나 움푹 들어간 부분이 있는 부품보다 화학적 처리가 더 쉽습니다. 구멍, 날카로운 모서리 또는 화학 용액이 갇힐 수 있는 기타 특징이 있는 부품은 일반적으로 부동태화에 적합하지 않은 조건을 제공합니다.

매끄러운 표면

표면이 거친 경우 화학 약품이 표면 전체를 덮지 못합니다. 또한, 화학 약품은 거친 표면의 미세한 틈새까지 침투할 수 없습니다. 따라서 모든 표면을 매끄럽게 하는 것이 매우 중요합니다. 두 번째 고려 사항은 모서리 곡률입니다. 날카로운 모서리는 화학 용액이 도달하여 보호막을 형성하지 못하는 "사각지대"를 만듭니다. 모서리를 약간 둥글게 처리하면 화학 용액이 이 영역에 침투하여 모서리의 양면을 고르게 코팅할 수 있습니다. 이는 부식 방지에 더욱 효과적인 보호막을 제공합니다.

둥근 모서리와 가장자리

필렛 용접, 그루브 용접, 맞대기 용접 등 여러 가지 용접 형상이 있습니다. 이러한 모든 용접 형상은 부동태화 화학 용액 도포에 잠재적인 문제를 야기할 수 있습니다. 앞서 언급했듯이, 화학 용액이 모든 표면에 접촉하고 도포 후 모든 표면에서 배출되려면 유체 흐름 통로가 필요합니다. 따라서 용접부의 수를 줄이거나 화학 용액이 흐를 수 있는 통로를 제공하도록 용접부를 설계하면 용접부 내부에 화학 용액이 갇힐 가능성을 줄일 수 있습니다.

적절한 배수 및 여유 공간을 확보하십시오.

부품은 모든 표면이 부동태화액을 흡수하고, 흡수된 액체가 표면에서 배출될 수 있도록 설계되어야 합니다. 액체가 표면에 고여 있으면 화학 처리의 전체적인 효과가 감소하여 보호되지 않은 표면이 추가적인 부식에 노출됩니다.

날카로운 모서리와 거스러미를 제거하세요.

날카로운 모서리(버)를 제거하면 먼지나 화학 물질이 끼일 수 있는 틈을 방지할 수 있습니다. 화학 처리를 하기 전에 버를 제거하면 처리의 신뢰성이 높아지고 보호 코팅의 수명이 연장됩니다.

부동태처리와 양극산화처리의 차이점

양극 산화 및 부동태화 두 방법 모두 금속에 보호막을 형성합니다. 하지만 각 방법은 고유한 특성을 가지고 있습니다. 주요 기능 패시베이션 이 방법은 금속 표면에 자연적으로 형성된 보호층을 처리하는 것입니다. 스테인리스강은 기존의 (자연적인) 크롬 기반 산화물 층을 활용하기 때문에 이 방법으로 가장 흔히 처리됩니다. 표면의 불순물과 유리 철을 약산으로 제거하여 산화물 형성을 촉진하고 내식성을 향상시킵니다. 

이 공정은 스마트폰 하우징, 노트북 프레임, 자전거 부품, 건축용 창틀과 같은 알루미늄 부품에 일반적으로 사용됩니다. 

양극 산화 처리는 주로 알루미늄에 사용됩니다. 이는 산성 용액에서 금속에 전류를 흘려보내 제어된 두께의 산화막을 형성하는 전기화학적 공정입니다. 양극 산화 코팅은 표면 내구성을 향상시키는 것 외에도 외관을 개선하기 위해 색상을 입힐 수 있습니다. 

부동태화 처리는 수술 기구, 식품 가공 밸브, 펌프 및 스테인리스강 패스너와 같은 스테인리스강 부품의 내식성을 유지하기 위해 널리 적용됩니다.

요약하자면, 양극 산화 처리는 알루미늄 표면에 두껍고 보호적인 산화막을 형성하여 미적인 매력을 더하는 반면, 부동태 처리는 스테인리스강에 자연적으로 존재하는 산화막을 보호하고 유지합니다.

 

질산과 구연산을 이용한 표면처리: 차이점은 무엇일까요?

실제로, 질산 pa침식 스테인리스강 등급에 자주 사용됩니다. 304 및 316 다음과 같은 부분에서 항공우주용 체결 부품, 밸브 본체 및 가공 부품.

질산과 구연산은 모두 스테인리스강을 처리하는 데 사용될 수 있으며, 각각 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. ASTM A967 및 AMS 2700. 이러한 처리 방법은 서로 다른 방식으로 작동하며, 일반적으로 선택은 관련된 특정 스테인리스강, 해당 금속에 필요한 사양 및/또는 폐기물 처리 및 안전과 같은 추가 고려 사항을 기반으로 합니다.

구연산은 다른 방식으로 작용합니다. 킬레이션 작용을 통해 스테인리스강 표면에서 철을 제거하고 용존 산소를 이용하여 안정적인 산화막 형성을 돕습니다. 구연산 부동태화 일반적으로 선택됩니다. 의료기기, 식품 가공 장비 및 의약품 구성 요소 취급이 더 안전하고 유해 폐기물 발생량도 적기 때문입니다.

어느 산 처리 방법이 본질적으로 다른 방법보다 우월한 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 만족스러운 결과를 얻으려면 산 용액 조성, 온도, 시간 등 처리 과정의 모든 측면을 적절히 관리하고 해당 사양을 준수하는 것이 필수적입니다.

비교표

제품 특장점	질산	구연산
운영 방식 (How It Works)	표면을 산화시켜 유리철을 제거합니다.	킬레이션 및 산소를 통해 철을 제거합니다.
공통 사용	항공우주 및 산업	환경친화적이거나 안전에 민감한 용도
주요 요구사항	산도 및 접촉 시간에 대한 강력한 제어	적절한 산소 농도 및 용액 농도
환경 적 영향	더 강력하며, 폐기물 처리에 주의가 필요합니다.	더 안전하고 간편하게 폐기할 수 있습니다.
스펙	AMS 2700, ASTM A967	ASTM A967(허용되는 경우), AMS 2700

프로린 테크에서 부동태 처리된 금속 부품을 주문하는 방법

At 프로린 테크부식 방지 및 내구성 향상을 위해 부동태 처리된 맞춤형 부품을 요청할 수 있습니다. CAD 파일을 업로드하기만 하면 가격 및 납기를 포함한 견적을 즉시 받아보실 수 있습니다. 부동태화 처리는 스테인리스강 및 기타 금속에 ​​대한 후처리로 적용 가능합니다. 특정 요구 사항에 대해서는 다음과 같은 사항을 참조하십시오. 패시베이션 서비스 또는 기타 표면 처리 공정에 대해서는 저희 팀에 문의하십시오.

CNC 가공 부품에 가장 적합한 처리를 선택하기 위해 후처리 옵션 및 표면 마감에 대한 자세한 정보도 확인할 수 있습니다.