부동태란
부동태(passivation)는 금속 표면에 얇은 보호막이 생겨 화학적으로 반응하기 어려워진 상태예요. 알루미늄은 이온화 경향이 커서 원래 쉽게 산화되지만, 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ 로 생긴 산화막이 틈 없이 표면을 덮어 부식이 멈춰요. 철의 녹은 부피가 커지고 부서져 계속 내부가 산화되는 것과 대조적이에요.
진한 질산과 부동태
알루미늄, 철, 크롬은 진한 질산에 넣으면 표면에 산화막이 생겨 더 녹지 않아요. 그래서 진한 질산을 알루미늄 용기로 운반할 수 있어요.
아노다이징
알루미늄을 황산 등 전해액에서 양극으로 걸어 전기분해하면 산화막이 수~수십 마이크로미터로 두꺼워져요. 다공성 막에 염료를 넣어 색을 내고 봉공 처리로 내식성을 높여요.
피막이 깨지는 경우
- 염화이온: 바닷물에서 공식(pitting) 부식을 일으켜요.
- 강산·강염기: Al₂O₃는 양쪽성 산화물이라 수산화나트륨 용액에 녹아요.
- 갈륨·수은: 액체 금속이 산화막 아래로 스며들어 결정립계를 약하게 하고(액체금속 취성), 수은 아말감은 산화막 재생을 막아 알루미늄이 빠르게 산화돼요.
캠퍼스다운 자료실에는 이 이론을 다룬 자료도 있어요: 「갈륨의 특성 탐구와 알루미늄과의 반응을 통한 수소 발생 원리 연구 보고서: 녹는점, 표면장력, 산화막 실험」.
이 이론을 다룬 레포트·발표 자료는 캠퍼스다운 자료실의 '알루미늄 부동태 피막' 레포트 검색에서 찾아볼 수 있어요.
참고문헌
- Vargel, C. (2004). Corrosion of Aluminium. Elsevier.
- Davis, J. R. (Ed.). (1999). Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys. ASM International.
- Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.
- Diggle, J. W., Downie, T. C., & Goulding, C. W. (1969). Anodic oxide films on aluminum. Chemical Reviews, 69(3), 365-405.