스테인리스 강 표면에서 유리 철을 제거하고 자연적으로 존재하는 산화 크롬 부동태층을 향상시키는 화학적 처리입니다. 코팅이 아닙니다 — 표면에 아무것도 증착되지 않습니다. 공정은 오염물(주로 가공, 성형 또는 취급 중 침착된 유리 철 입자)을 용해하고 스테인리스 강의 크롬이 산소와 반응하여 부식 저항을 제공하는 얇고 자가 치유되는 산화물 필름을 형성하도록 합니다. 이 가이드에서는 부동태화가 필요한 시기, 사용할 방법, 결과 검증 방법을 다룹니다.
모든 스테인리스 강 부품에 부동태화가 필요한 것은 아닙니다. 표면에 유리 철을 침착하는 조건에 노출된 부품에만 의미가 있습니다. 이 표를 사용하여 결정하세요.
| 재료 / 응용 | 부동태화? | 이유 |
|---|---|---|
| CNC 가공 후 스테인리스 강(304, 316, 303, 17-4PH) | 예 | 공구, 지그, 취급이 유리 철 입자를 침착. 가공이 표면을 가열하고 기존 부동태층을 손상할 수 있음. |
| 성형, 굽힘 또는 프레스 가공 후 스테인리스 강 | 예 | 금형 접촉 및 기계적 변형이 부동태 필름을 교란하고 공구에서 철 입자를 매립. |
| 용접 후 스테인리스 강 | 예 | 열 영향대가 매트릭스에서 크롬을 잃고, 용접 스패터 및 슬래그가 철 오염을 침착. 부동태화 전 피클링이 일반적으로 필요. |
| 강 미디어로 연삭 또는 폴리싱 후 스테인리스 강 | 예 | 강 연마재가 철 입자를 매립. 제거되지 않으면 녹 반점 유발. |
| 의료, 식품 또는 제약용 스테인리스 강 부품 | 예(필수) | 규제 요구(FDA, USP, ISO 13485)가 생체 적합성 및 부식 저항을 위해 부동태화를 규정. |
| 해양 또는 야외 환경용 스테인리스 강 | 예 | 염화물 노출이 오염된 모든 표면에서 부식을 가속. 부동태화가 최대 고유 부식 저항 제공. |
| 가공이나 취급이 없는 스테인리스 강 부품(주조 그대로, 단조 그대로) | 상황에 따라 | 표면이 기계적으로 교란되거나 철로 오염되지 않은 경우 자연 부동태층으로 충분할 수 있음. 시험(황산구리 또는 염수 분무)으로 확인. |
| 즉시 도장/코팅될 스테인리스 강 | 아니오 | 코팅이 표면을 환경으로부터 격리. 부동태화 불필요, 비용만 추가. 코팅이 부식 장벽. |
| 탄소 강, 알루미늄, 구리, 티타늄 또는 플라스틱 | 아니오 | 부동태화는 스테인리스 강 및 일부 니켈 기반 합금에 한정. 비스테인리스 재료에는 적용되지 않음. |
| 이미 전해 폴리싱된 스테인리스 강 | 보통 아니오 | 전해 폴리싱이 표면층을 제거하고 크롬 풍부 표면을 남김. 대부분 전해 폴리싱이 동등하거나 더 나은 부동태화 제공. 일부 규격은 여전히 사후 EP 부동태화 린스를 요구. |
| 특성 | 질산 부동태화 | 구연산 부동태화 | 전해 폴리싱 |
|---|---|---|---|
| 공정 | 질산(HNO3) 용액 침지, 20–50% 농도, 실온 또는 가열, 20–60분 | 구연산 용액 침지, 4–50% 농도, 가열 온도(50–70 °C), 10–30분 | 전기화학 공정: 부품이 인산/황산 욕에서 양극, 10–30 VDC, 표면에서 재료 제거 |
| 작동 원리 | 표면에서 유리 철 및 기타 오염물 용해. 기존 산화 크롬층 향상. | 표면에서 유리 철 킬레이트화 및 용해. 산화 크롬 형성 촉진. | 표면 재료를 전기화학적으로 제거, 철을 우선 용해하여 크롬 풍부 표면 남김. |
| 표면 제거 | 최소(0.0001–0.0005 in / 2.5–12 μm) | 최소(0.0001–0.0003 in / 2.5–7.5 μm) | 유의(면당 0.0005–0.002 in / 12.5–50 μm) |
| 표면 마감 효과 | 변화 없음 — Ra 변경 없음 | 변화 없음 — Ra 변경 없음 | Ra를 30–50% 향상. 부드럽고 밝은 표면 남김. |
| 안전성 | 유해 | 안전 | 보통 |
| 환경 | 질산화물(NOx) 가스, 유해 폐기물 처리 필요 | 생분해 가능, 유기, 저위험 폐기물 | 산성 폐기물, 중화 필요 |
| 비용 계수 | 1x (기준) | 0.8–1x | 2–4x |
| 리드타임 영향 | +1–3 영업일 | +1–2 영업일 | +3–5 영업일 |
| 규격 | ASTM A967, AMS 2700, QQ-P-35 | ASTM A967, AMS 2700 | ASTM B912, AMS 2514 |
| 이상적인 용도 | 범용 부동태화, 항공우주/군사 규격, 모든 스테인리스 등급 | 안전 및 환경 규격 준수가 우선인 범용 부동태화, 대형 부품 | 부동태화와 표면 스무딩이 모두 필요한 부품, 의료 기기, 식품 장비, 장식 스테인리스 |
| 한계 | NOx 가스에 환기 및 스크러빙 필요. 적절한 가스 처리가 없는 작업장에는 부적합. | 일부 항공우주 규격에서 덜 확립된 실적. 일부 구형 군사 규격은 질산만 참조. | 치수 변경. 깊은 블라인드 구멍에 균일하게 접근 불가. 비쌈. |
스테인리스 강은 크롬 함량 때문에 부식에 저항합니다. 크롬이 산소에 노출되면 표면에 얇은(1–3 나노미터), 투명하고 자가 치유되는 산화물층을 형성합니다. 이 산화 크롬층이 스테인리스 강을 "스테인리스"하게 만드는 것입니다. 부동태화는 이 자연 보호를 최대화하는 공정입니다.
CNC 가공 중 절삭 공구(일반적으로 초경합금 또는 고속도강), 지그, 바이스, 심지어 취급이 스테인리스 강 표면에 미세한 철 입자를 침착합니다. 이 유리 철 입자가 부동태 산화 크롬층 위에 있거나 내부에 매립됩니다. 자체 보호 산화물을 형성할 크롬 함량이 없으므로 녹이 습니다. "스테인리스" 부품의 단일 녹 반점으로 고객 반려가 촉발됩니다.
부동태화는 산 용액을 사용하여 표면에서 유리 철 및 기타 오염물을 선택적으로 용해합니다. 산은 철을 제거할 만큼 충분히 공격적이나 스테인리스 강 매트릭스 자체를 크게 공격하지 않을 만큼 온화하게 선택됩니다. 철이 제거되면 하부 크롬이 공기(또는 용액) 중 산소와 반응하여 연속적이고 균일한 산화 크롬층을 재형성합니다.
두 방법 모두 동일한 결과를 달성합니다: 유리 철 제거 및 산화 크롬층 향상. 선택은 안전 요구, 환경 규제, 비용, 규격 준수에 따라 다릅니다. 구연산이 더 안전하고 환경 친화적이어서 시장 점유율이 급속히 증가하고 있으나, 질산은 여전히 많은 항공우주 및 군사 응용의 전통적 선택입니다.
| 파라미터 | 질산(HNO3) | 구연산(C6H8O7) |
|---|---|---|
| 일반 농도 | 중량 20–50% | 중량 4–50%(가장 일반적: 10–20%) |
| 온도 | 실온(20–25 °C) 또는 가열(50–65 °C) | 가열: 50–70 °C(가장 일반적: 60–65 °C) |
| 침지 시간 | 20–60분(ASTM A967 방법 1 또는 2) | 10–30분(ASTM A967 방법 4) |
| 안전 등급 | 부식성, 산화제. 심한 화상 유발. NOx 가스는 유독. | 온화한 유기산. 낮은 독성. 유해 가스 없음. 기본 PPE로 취급 안전. |
| 환기 필요 | 예 — 후드 또는 스크러버 시스템 필수. NOx 가스 규제됨. | 표준 작업장 환기로 충분. |
| 폐기물 처리 | 유해 폐기물. 허가 처리자에 의한 중화 및 폐기 필요. 높은 폐기 비용. | 생분해 가능. 허가 시 pH 6–8로 중화 후 하수로 배출 가능. 낮은 폐기 비용. |
| 부품당 비용 | $1–5(배치에 따라) | $0.80–4(배치에 따라) |
| 업계 동향 | 상업 용도에서 감소. 여전히 레거시 규격으로 인해 항공우주/군사에서 지배적. | 급속 성장. 이제 대부분 상업 응용의 기본. |
모든 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트 및 석출 경화 스테인리스 강이 부동태화 가능합니다. 그러나 일부 등급은 수정된 절차나 더 가까운 공정 제어가 필요한 도전을 제시합니다.
| 등급 | 유형 | 부동태화 결과 | 주의점 | 권장 |
|---|---|---|---|---|
| 304 / 304L | 오스테나이트 | 우수 | 유의한 문제 없음. 가장 일반적으로 부동태화되는 등급. 일관되고 신뢰할 수 있는 결과. | 표준 질산 또는 구연산 부동태화. 특별 조치 불필요. |
| 316 / 316L | 오스테나이트 | 우수 | 몰리브덴 함량이 문제를 일으키지 않음. 304와 동일 공정. | 표준 질산 또는 구연산 부동태화. 특별 조치 불필요. |
| 303 | 오스테나이트(자동가공) | 적절, 단 주의 필요 | 황(0.15% 최소)이 황화 망간 포함물 생성. 산에 노출된 후 지워지지 않는 어두운 반점으로 나타남. 반점은 녹이 아닌 — 산에 의해 노출된 황화물 포함물. | 구연산이 303에서 질산보다 일반적으로 더 양호(킬레이트 작용 도움). 어두운 반점이 나타날 수 있음을 수용 — 미관적, 부식 우려 아님. 미관이 중요하면 304로 전환. |
| 17-4PH(조건 A) | 석출 경화 | 조건 A에서 부동태화 금지 | 조건 A는 용체화 처리되었으나 에이징되지 않음. 미세 구조가 불안정. 부동태화가 표면 에칭 및 불량 부식 저항 유발. | 부동태화 전 지정 조건(H900, H1025, H1150 등)으로 에이징. 그 후 표준 질산 또는 구연산 부동태화가 잘 작동. |
| 17-4PH(H900, H1025, H1150) | 석출 경화 | 양호 ~ 우수 | 부동태화 전 완전 에이징 필수. | 에이징 후 표준 부동태화. 치수 영향 최소화를 위해 농도/시간 범위의 온화한 쪽 사용. |
| 410 / 420 | 마르텐사이트 | 양호, 단 주의 | 낮은 크롬 함량(11.5–14%)으로 부동태 필름용 크롬이 적음. 과부동태화 및 에칭에 더 민감. | 더 온화한 농도와 짧은 시간 사용. 질산 20–25%에서 20–30분. |
| 2205 / 2507(이중상) | 이중상 | 양호 | 높은 크롬 및 몰리브덴 함량이 우수한 부동태 필름 형성. 특별한 문제 없음. | 표준 부동태화. 316과 동일 파라미터. |
| 불량 | 외관 | 근본 원인 | 예방 |
|---|---|---|---|
| 플래시 공격(과부동태화) | 어둡고, 에칭되고 거친 표면. 심하게 피팅되거나 프로스트 외관. 육안으로 치수 변화 가시. | 산 농도 너무 높음, 온도 너무 높음, 또는 침지 시간 너무 김. 산이 유리 철뿐 아니라 스테인리스 강 매트릭스를 공격. 50% 이상 질산 또는 가열 온도에서 흔함. | 규격 파라미터 정확히 준수. 마르텐사이트 등급에는 농도/시간 범위의 낮은 쪽 사용. 욕 온도 모니터링. ASTM A967 최대 값을 절대 초과하지 마세요. |
| 부동태화 전 불완전 세정 | 얼룩진 부동태화 — 일부 영역은 부동태, 다른 영역은 녹. 검사 하에 오일이나 그리스 패턴 가시. | 절삭유, 냉각수 또는 취급 오염이 산이 해당 영역의 금속 표면에 접촉하는 것을 차단. | 부동태화 전 철저한 탈지. 오일에는 알칼리 세정제, 지문에는 용제 닦기. 세정 후 검사: 깨끗한 표면에 물이 균일한 필름(비딩 없음) 형성. |
| 공구로부터 매립된 철 | 부동태화 후 수일 또는 수주에 무작위 녹 반점 나타남. 반점은 일반적으로 가공 자국, 바이스 자국 또는 지그 접촉점에 위치. | 유리 철이 공구 압력, 연삭 또는 오염된 미디어로 연마 블라스팅에 의해 표면에 밀어 넣어짐/매립됨. 산이 깊게 도달하여 용해할 수 없음. | 스테인리스에 강 공구, 지그 또는 연마재 사용 금지. 스테인리스 지그 또는 플라스틱 팁 바이스 사용. 철이 깊이 매립된 경우 피클링 또는 가벼운 에칭이 부동태화 전 필요할 수 있음. 심한 경우 전해 폴리싱이 유일한 해결책. |
| 혼합 등급 오염 | 완전히 부동태되어야 할 부품에 무작위 녹 반점. 혼합 배치에서 자주 나타남. | 탄소 강 또는 저크롬 스테인리스 부품이 스테인리스 부품과 동일 바스켓, 랙 또는 탱크에서 처리. 부품 간 철 전이. | 탄소 강과 스테인리스 강을 동일 부동태화 런에서 절대 처리하지 마세요. 스테인리스 전용 랙 및 바스켓 사용. 다른 재료 유형 간 탱크 철저히 세정. |
| 부동태화 후 불충분한 헹굼 | 수 시간 내 표면 녹, 산 얼룩 또는 변색. 표면에 흰색 또는 노란색 잔여물. | 표면에 남은 산 잔여물이 계속 금속을 공격. 헹굼 물의 염화물 또는 기타 오염물이 표면에 침착. | 다단계 탈이온수 헹굼. 1 메가옴-cm 초과 저항율의 탈이온수 최종 헹굼. 헹굼 후 즉시 건조. |
| 부동태화 전 열 착색 미제거 | 용접 근처 변색(파랑, 갈색, 금색) 영역이 부동태화 후 계속 변색. 열 영향대에서 우선적으로 녹 가능. | 용접이 두꺼운 크롬 고갈 산화 스케일(열 착색) 생성. 부동태화 산이 이를 제거할 만큼 강하지 않음. | 부동태화 전 용접 부품 피클링(HNO3 + HF 또는 전용 피클 페이스트). 피클링이 열 착색을 용해하고 표면 크롬 수준 복원. 그 후 정상적으로 부동태화. |
검증이 중요합니다. 올바르게 수행되지 않은 부동태화는 부동태화를 하지 않은 것보다 더 나쁩니다 — 보호된다고 생각하지만 실제로는 그렇지 않기 때문입니다. 여러 표준 시험 방법이 부동태화 품질을 검증합니다.
| 시험 방법 | 규격 | 시험 내용 | 절차 | 결과 | 비용 | 속도 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 수침지 | ASTM A967 Practice C | 기본 부동태 — 대규모 오염 탐지 | 탈이온수에 실온에서 24시간 침지. 녹 검사. | 녹 없음 = 합격 | 매우 낮음 | 24시간 |
| 고습도 | ASTM A967 Practice D | 습한 조건 하의 부동태 | 38 °C에서 95–100% 상대 습도에 24시간 노출. | 녹 없음 = 합격 | 낮음 | 24시간 |
| 염수 분무(포그) | ASTM B117 / ASTM A967 Practice A | 공격적 조건 하 부식 저항 | 35 °C에서 5% NaCl 포그에 지정 기간 노출(부동태화 검증에 일반적 2–24시간). | 녹 반점 없음 = 합격. 첫 녹까지의 시간이 지표. | 보통 | 2–24+시간 |
| 황산구리 | ASTM A967 Practice F / ASTM A380 | 표면의 유리 철 존재 | 표면에 6–10% 황산구리(CuSO4) 용액 6분 도포 또는 침지. 헹굼 및 검사. | 구리 도금 없음(붉은 침착물 없음) = 합격. 구리 침착은 유리 철 존재 = 불합격. | 매우 낮음 | 10분 |
| 페록실 시험 | ASTM A380 | 유리 철 탐지(민감) | 페록실 지시액(페로시안화 칼륨 + 질산) 도포. 청색 반점이 유리 철을 나타냄. | 청색 반점 없음 = 합격. 청색 반점 = 유리 철 존재 = 불합격. | 낮음 | 10분 |
부동태화는 스테인리스 강에 사용할 수 있는 가장 저렴한 표면 처리 중 하나입니다. 비용 구조는 부품당 재료 비용이 아닌 로트 비용과 취급에 의해 지배됩니다.
| 비용 요인 | 영향 | 상세 |
|---|---|---|
| 로트 비용 / 설정 | 소량 주문에 지배적 | 대부분 작업장은 로트당 최소 $30–100 청구. 10개 소형 부품 주문에서 설정이 지배. 대형 배치가 이를 상각. |
| 부품당 비용(질산) | 일반적 $1–5 | 소형 ~ 중형 CNC 부품(1kg 미만). 대형 또는 무거운 부품은 탱크 공간 및 산 부피로 더 비쌈. |
| 부품당 비용(구연산) | 일반적 $0.80–4 | 낮은 폐기 처리 비용 및 단순한 취급으로 질산보다 약간 저렴. |
| 시험(황산구리) | 포함 또는 부품당 $0.10–0.50 | 대부분 부동태화 작업장이 황산구리 시험을 서비스의 일부로 포함. |
| 시험(염수 분무) | 배치당 $50–200 | 챔버 시간 필요. 비용은 배치당, 부품당 아님. |
| 인증 / 문서화 | 로트당 $25–75 | 시험 결과가 포함된 적합 증명서(C of C). 항공우주, 의료, 군사에 필요. |
| 실수 | 결과 | 해결 |
|---|---|---|
| 가공된 스테인리스 강 부품 부동태화 누락 | 공구의 유리 철이 "스테인리스" 부품에 녹 반점 유발. 고객이 입고 검사에서 반려. | 코팅될 예정이거나 고객이 명시적으로 요구를 포기하지 않는 한 가공 후 항상 스테인리스 강 부동태화. |
| 부동태화 전 세정 생략 | 오일과 그리스가 산 접촉 차단. 부동태화 불완전 — 일부 영역은 활성 상태로 남아 녹. | 알칼리 세정제 또는 용제로 탈지. 물-브레이크 시험으로 검증: 깨끗한 표면에 연속 물 필름 유지(비딩 없음). |
| 부동태화 전 스테인리스에 강 연마재 또는 공구 사용 | 철 입자가 표면에 매립. 표준 부동태화가 깊이 매립된 철에 도달 불가. 나중에 녹 반점 나타남. | 스테인리스 강 또는 세라믹 공구 및 연마재 사용. 블라스팅은 글래스 비드 또는 세라믹 비드 사용. 스테인리스 부품에 강 샷이나 강 그리트를 절대 사용하지 마세요. |
| 과부동태화(너무 강, 뜨겁게, 너무 오래) | 플래시 공격 — 산이 스테인리스 강 매트릭스를 에칭. 표면이 거칠고, 어둡고, 피팅됨. 치수 변화. | ASTM A967 파라미터 준수. 규격이 허용하는 가장 낮은 농도와 시간 사용. 욕 온도 모니터링. "더 길게 주면 더 좋을 것"이라는 생각으로 초과 급여 주지 마세요. |
| 조건 A(미에이징) 17-4PH 부동태화 | 신뢰할 수 없는 부동태화, 잠재적 표면 에칭, 예측 불가한 부식 저항. | 부동태화 전 지정 에이징 열처리(H900, H1025 등)를 항상 완료. |
| 도면에 시험 방법 미지정 | 부동태화 품질 검증의 객관적 방법 없음. 작업장이 시험할 수도 있고 안 할 수도 있음. 녹이 나타나면 반려 기준 없음. | 시험 방법 명시: "PASSIVATE PER ASTM A967, METHOD 4 (CITRIC ACID), VERIFY PER PRACTICE F (COPPER SULFATE)" 또는 등가. |
| 탄소 강과 스테인리스를 동일 부동태화 배치에서 처리 | 탄소 강 부품에서 스테인리스 부품으로 철 전이. 부동태화 후 스테인리스 부품 녹. | 항상 스테인리스 강을 전용 배치로 처리. 스테인리스용 별도 랙, 바스켓, 탱크 사용. |
| 도면에 부동태화 규격 미지정 | 작업장이 자체 기본 공정 사용 — 요구를 충족하지 못할 수 있음. 문제 발생 시 추적 불가. | 규격 명시: "PASSIVATE PER ASTM A967" 또는 "PASSIVATE PER AMS 2700, METHOD 4." 시험 방법 및 합격 기준 포함. |
| 부동태화가 용접 변색을 수정할 것으로 기대 | 열 착색과 용접 스케일이 부동태화 후 남음. 변색 영역이 우선적으로 녹 가능. | 부동태화 전 용접 부품 피클링(HNO3 + HF 또는 전용 피클)하여 열 착색 제거. 부동태화만으로 열 착색 제거 불가. |
| 보호 없이 부동태화 부품 보관 | 대기 오염물, 지문, 습기가 시간 경과에 따라 부동태층을 저하. 수주 보관 후 가벼운 표면 녹 나타날 수 있음. | VCI(기화 부식 억제제) 종이 또는 백에 부동태화 부품 포장. 맨손 취급 피하기 — 장갑 사용. 밀평 백으로 출하. |