자동차 부품의 부식의 종류와 해결 방법을 알아봅시다.

자동차는 다양한 환경에 장기간 노출되기 때문에 부식의 가능성은 항상 존재하고 경우에 따라서는 자동차 부품 고유 기능의 손상을 유발하기도 합니다. 여기서는 자동차 부품 부식의 종류와 해결 방안을 간단히 설명하고자 합니다.

 

부식의 정의

특정 금속이 주변 환경과 반응하여 화학적 또는 전기적으로 산화되는 것을 말합니다. 일반적으로 수분의 영향성이 제일 크며 수분 흡착이 부식의 가장 큰 요인입니다. 그리고 수분이 알칼리성부터 산성일 경우 부식이 급격하게 촉진됩니다.

 

부식의 종류 및 해결 방안

1. 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)

이종 금속 부식이라고도 하는데 두 개의 금속이 접합되어 부품에서 두 금속 간의 전위차가 있을 때 전자의 이동에 의한 산화 환원 반응으로 부식이 발생합니다. 경우에 따라서는 같은 금속이라도 국부적으로 부식 환경이 다를 때 발생할 수도 있습니다. 부품이 체결되거나 용접되는 부분에 동종 금속을 사용하고 부품의 주위 환경을 일정하게 유지하면 해결할 수 있습니다.

 

2. 틈새 부식(Crevice Corrosion)

금속 부품 간의 틈새에 이물질이나 수분이 들어간 후 빠져나오지 못하고 정체된 상태에서 진행되는 부식으로 파먹은 것 같은 형태(Pitting)로 나타납니다. 특히 바닷가처럼 염소 이온이 농후한 환경에서 부식이 가속화됩니다. 구조적으로 이물질이나 수분이 들어갈 수 없게 하거나 들어가더라도 쉽게 배출될 수 있도록 설계해야 합니다. 제조 공정에서도 이물질이 들어가지 않도록 청정도 관리를 철저히 해야 합니다.

 

3. 스테인리스강 부식

스테인리스강은 일반탄소강에 비해 내식성이 매우 우수하지만 그렇다고 녹이 슬지 않은 것은 아닙니다. 스테인리스강에 크롬(Cr)이 일정 이상 함유되어 있으면 부동태 피막이 생성되어 부식이 거의 일어나지 않습니다. 하지만 산성 물질에 의해 부동태 피막이 손상되거나 여러 이물질의 부착으로 부동태 피막이 서서히 손상되고 재생에 방해받는 경우 부식이 발생할 수 있습니다. 사실 스테인리스강의 종류가 다양하여 사용 환경에 적절한 강종을 선택하는 것이 선행되어야 합니다. 다음으로 장시간 부식 환경 및 이물질에 노출되지 않도록 세척을 하거나 씰링 구조를 적용해야 합니다.

 

4. 응력 균열 부식(Stress Corrosion Craking)

부식 환경에 노출된 금속이 인장 응력이 가해졌을 때 응력과 부식의 상호 작용에 의해 발생합니다. 주로 인장 응력의 수직 방향으로 발생하고 균열 속도가 매우 빨라 부품의 파괴가 며칠 심하면 수 시간 내에도 발생할 수 있습니다. 일반 부식처럼 내식성이 강한 재질을 사용하고 부식 환경을 차단하면 해결이 가능합니다. 보완 차원에서 용접 또는 가공 후 응력제거 열처리를 하거나 쇼트피닝에 의한 압축 응력을 부여하여 인장 응력을 발생하지 않도록 차단하는 것이 좋습니다.

 

5. 입계 부식(Grain Boundary Corrosion)

500℃~800℃의 용접 또는 열처리, 고온 환경 조건에서 크롬이 탄소와 결합하여 크롬이 고갈되는 과정에서 내식성이 떨어져 국부 부식 형태로 나타나는 것입니다.

 

6. 미생물 부식(Microbiologically Induced Corrosion)

부식성 신진대사 물질을 생성하는 혐기성 박테리아가 스테인리스강에 붙여 부동태 피막을 파괴하고 산소 부족에 의한 부동태 피막 재형성을 억제하여 점액층 밑에 부식을 발생시키는 것을 말합니다.

 

7. 침식 부식

금속 재료 표면에 부식 용액을 운동으로 기계적 충격과 전기화학적 부식이 동시에 일어나 손상이 가속되는 것을 말합니다. 부식 용액이 흐르는 과정에서 텀블을 형성할 때 주로 발생하고 배관 입구, 배관 단면적이 심하게 변하는 부분, 펌프 주위에서 쉽게 발생합니다. 특히 부식 용액에 고체 입자 형태의 이물질이 있는 경우 빠른 시간에 심각한 손상을 유발할 수 있다. 유동 해석을 통해 일정 강도 이상으로 부딪치는 부분이 생기지 않도록 설계가 필요하고 불가피한 경우 특정 부위를 두껍게 만들거나 내식에 강한 재질을 사용하도록 하는 것이 좋습니다.

 

8. 알루미늄 산 세척 부식

알루미늄 파이프 용접 후 잔여물을 제거하거나 백탁 효과로 알루미늄 미관을 위하여 pH 0~1 수준의 산 세척을 하는 경우가 있습니다. 하지만 알루미늄 산화피막(Al2O3)은 강산, 강염기에 불안정해지며 용해가 쉽게 되기 때문에 산 세척을 하는 경우 파이프의 조기 부식으로 누설을 유발할 수 있습니다. 가능하다면 산 세척을 하지 않는 것이 좋고 필요시 적정 수준으로 제한할 필요가 있습니다.

 

9. 하드웨어 부식, 팽창

플라스틱 재질의 부품에 아연 재질의 인서트 너트 사용 후 부식이 발생하는 경우 부식 산화물로 인해 너트 부피가 팽창하고 플라스틱 크랙을 발생시킬 수 있습니다. 부식이 잘되는 열악한 환경 조건에서는 인서트 너트를 내식성이 상대적으로 좋은 황동 재질로 변경이 필요합니다.

 

10. 제설제에 의한 부식

제설제 중 염화칼슘은 동일 이온 분자 간 거리가 가까워 척력이 발생하여 물 분자가 쉽게 침투할 수 있습니다. 함습된 수분은 분진과 슬러지를 형성하여 샤시 부품에 붙어 부식을 유발합니다.

 

11. 내치핑성 향상 중도 도료

자갈 또는 이물질이 차체 외판을 타격하는 경우 도장면이 손상되어 외판이 자연환경 노출되어 부식이 발생하고 진행될 수 있습니다. 최근에는 내치핑성 향상 중도 도료를 사용하며 손상이 상대적으로 적게 발생하지만 보호 차원에서 차량 코팅이 도움이 될 수 있습니다.