내식합금[corrosion resistant alloy]

내식합금[corrosion resistant alloy]

이 명칭은 광의로는 내식성을 가진 합금의 총칭이라고도 볼 수 있는데, 여기서는 협의에 중점을 두어 니켈기내식합금으로 설명한다. 따라서 염산 등 환원성 환경 중에서도 우수한 내식성을 나타내는 니켈기합금의 총칭이라는 것이 내식합금의 정의이다.
여기서 최초로 각종 내식성재료 중에서 니켈기합금이 이런 큰 명칭으로 불리우게 된 이유를 설명하고자 한다.
잘 알려져 있는 내식성재료로는 스테인리스강이 있다. 이 재료는 10.5% 이상의 Cr을 첨가하고 표면에 치밀한 산화물 피막을 형성시켜서, 그 보호작용에 의해 내식성을 높인 철기합금이다. 그 때문에 산화성 환경 중에서는 우수한 내식성을 나타내나 산화성 환경 중에서의 내식성은 떨어진다. 그 개선으로 철보다 비활성금속인 니켈등을 첨가하는 것이 유효함을 나타내었다. 그 연장으로 기질을 니켈로 바꿔서 가혹한 환경에 견딜 수 있는 재료로 개발된 것이 니켈기합금이다. 그 때문에 내식성재료 중의 최고봉이라는 의미에서 이러한 큰 명칭으로 부르고 있다.
다음으로 니켈을 기질로 하는 것의 우위성에 대해 설명하고자 한다. 니켈의 녹기 쉽다는 관점에서 내산성은 구리와 철의 중간으로 철보다는 우수하지만 구리보다는 떨어진다. 또 니켈에서는 철이나 구리보다 표면에 치밀한 산화물이 형성되므로 피막에 의한 보호작용도 크다. 게다가 니켈은 알칼리에 대한 내식성도 우수하다. 또 니켈에서는 다른 합금원소의 고용한(固溶限)이 높고 고농도역의 고용체가 얻어지기 쉽다. 따라서 니켈기질에서는 각종의 합금원소를 고농도역까지 첨가하는 것이 가능하고, 산화성과 환원성이 가혹한 환경에 견딜 수 있는 내식성과 광범위한 기계적특성을 병용한 합금의 개발이 기대되었다. 이것에 부응하기 위해 개발된 것이 내식합금이다.
니켈기내식합금에는 Ni-Cu계, Ni-Cr계, Ni-Cr-Fe계, Ni-Mo계 등의 합금이 있다. Ni-Cu계합금은 70Ni-30Cu합금을 기본으로 하는 모넬메탈로 환원성 화학공업 환경이나 고유속 해수에 대한 내식성이 특히 우수한 특징이 있다. 그러나 그 내식성은 Ni이나 Cu보다도 양호하다는 흥미 깊은 특징도 있다. 내산화성과 내열성을 개선시키기 위해 Cr을 첨가한 Ni-Cr과 Ni- Cr-Fe계합금은 70～80Ni-10～30Cr합금을 기본으로 하는 인코넬로 고온내식성을 필요로 하는 용도에 쓰인다. 또 Ni-Mo계합금은 50～70Ni-20 ～30Mo합금을 기본으로 하는 하스텔로이로 염산에 대한 내식성이 특히 우수하다.
더욱기 내식합금은 가혹한 환경 중에서 전면부식만이 아닌 국부부식에 대한 저항성도 우수하다. 특히 염소이온을 포함하는 환경 중에서의 응력부식균열, 공식(孔食)이나 틈새부식에 대한 내식성이 우수하다.
그러나 니켈기합금이라면 초내열합금에 대한 니켈기초합금 쪽이 유명하다. 이것은 각종 금속간화합물을 형성하는 니켈의 또 하나의 특징을 이용한 합금이다. 이와 같이 니켈은 철이나 크롬에 비해 고가인 원소지만, 다양하면서 극한적 성능을 가진 합금의 기질을 구성하고 재료의 가능성을 확대한 매우 유용한 원소이다.