1. 용융아연도금 피막조직

용융아연도금의 내식성은 그 도금층의 조직구조에 기인한다. 도금층의 단면을 현미경으로 보면 용융아연도금과 철의 반응에 의해 형성된 금속간 화합물 합금층과 도금조에서 인양할 때 합금층 위에 부착된 아연층으로 되어 있다.





일반적인 도금조건으로 볼 수 있는 도금조직은 철소지에 가까운 방향으로부터 감마층(Υ:21~28% Fe), 델타층(δ:7~11% Fe), 제타층(ζ:5.8~6.7% Fe)의 합금층과 순수아연층인 이타층(η:0.03% Fe)으로 형성되어 있다.

·Υ층 : 철소지에 접하는 층으로 보통 대단히 엷은 층이다. 결정은 입방정계로 Fe3Zn10의 화합물로 생각할 수 있으며, 단단하여 부서지기 쉬운 성질을 가지고 있다. 경도는 마이크로피커스 경도로 500 가까이 된다.(보통의 강재는 100~200) 다른 층과의 관계에서 이층은 식별되지 않는 것이 보통이다.

·δ층 : 통상의 도금피막에서는 가장 내부에서 볼 수 있는 것으로 치밀한 조직을 가지며 인성이 풍부하다. 결정은 복잡한 육방정형으로 FeZn7의 화합물로 생각할 수 있으며, 철의 함유량은 7~11%이다. 경도는 마이크로피커스로 250 이상으로 알려지고 있으며, 철의 함유량도 많기 때문에 이층까지 부식이 진행되면 반점상태로 적갈색을 띄는 경우도 있지만 강재 자체의 붉은 녹과는 다른 것이다.

·ζ층 :피막중에서 가장 현저한 결정을 가지며 주상조직이다. 도금의 부착두께가 많을 때는 이층이 두터울 경우가 많다. 이층은 다른 층과 비교하여 결정이 대칭성이 낮고 결합이 약하기 때문에 무르고 가공할 경우에 균열이 발생하기 쉽다. 경도는 마이크로피커스로 200 전후이다. 조성은 FeZn13이며, 철의 함유량은 6% 정도이다.

·η층 :이것은 용융아연욕으로부터 강재를 인양할 때 부착되는 것으로 결정은 순아연과 같은 조밀 육방정계에 속하고, 부드럽고 연성이 풍부하여 변형가공을 받아도 찢어지는 일이 없다. 아연순도가 98.5%이고, 도금로 성분에 의한 Pb이 1%정도 포함되는 것이 보통이며 경도는 50 이하이다.

이상의 각 층이 철소지로부터 연속하여 형성되어 있기 때문에 밀착성이 대단히 우수하다. 또 도금한 제품의 외관은 오로지 가장 외층의 η층에 의한 것이고, 도금 직후는 광택을 갖지만 수개월 경과하면 광택을 잃고 회색으로 변해가는 것이 보통이다. 이것은 염기성 탄산아연 등을 주 성분으로 하는 고내식성의 보호피막이 도금표면에 형성되어 있기 때문이고 성능상 전혀 문제가 되지 않는다.


위 그림에서 보듯이 철과 아연이 반응하면, 철과 아연의 함량, 반응온도 등의 조건에 따라 η, ζ, δ, γ, α 상 등이 나타난다.


η상은 철이 거의 고용되어 있지 않은 순수한 아연이며 이 η상이 철과 아래와 같은
여러 가지 반응을 하여 ζ, δ1, γ상 등이 생성된다.

Fe + η → ζ

Fe + ζ → δ

Fe + δ → γ

1단계에서 소지철과 도금욕이 반응하여 Fe-Zn화합물인 ζ상이 생성된다고 사료된다.

2단계에서는 ζ상이 성장하면서 ζ- Fe 계면에 존재하는 ζ상의 Fe농도가 증가함에 따라 δ상이 출현한다.

3단계에서는 δ상에서 Zn이 Fe측으로 확산하여 Υ상을 형성한다.

4단계에서는 δ상이 성장하면서 치밀한 δc와δp상의 2층으로 관찰된다.

5단계에서는 δp상이 급성장하게 된다.

530℃이상의 온도에서는 짧은 시간동안 1-5단계를 완료하고, 침지시간이 증가함에 따라 δp상이 붕괴되면서 δc상과 아연이 혼합된 δd상이 생성 성장하는 6단계가 존재하게 된다.
특히 고온인 590℃에서는 δd상이 소멸되어 δc상과 Υ상 만이 존재하는 최종단계가 있다.