도금은 몇 년이나 갑니까?

몇 년 가느냐는 질문은 정당합니다

다른 부품에는 모두 수명이 있습니다. 베어링에는 시간이, 배터리에는 사이클이, 도료에는 보증 기간이 있습니다. 공급업체에 도금이 몇 년 가느냐고 묻는 것은 다른 어떤 것에 대해서도 누구나 던질 질문과 같습니다.

그리고 업계는 나름의 방식으로 답해 왔습니다. 염수 분무 시간이 인용되는 것은 그것이 답처럼 보이기 때문입니다. 문제는 그 숫자가 부품이 아니라 시험 챔버에 속한다는 점입니다.

그래서 몇 년 갑니까? 그리고 왜 아무도 말해 줄 수 없습니까

이것이 이유의 전부이므로 분명히 짚어 둘 가치가 있습니다. ISO 9223:2012는 대기를 여섯 개의 부식성 등급으로 나누고, 등급마다 측정된 아연의 첫해 부식 속도를 제시합니다. 표 2에 실린 수치는 다음과 같습니다.

첫 행과 마지막 행을 함께 읽으십시오. CX의 상한은 C1 상한의 250배입니다. 이는 등급 경계값의 비교이지 특정한 두 장소의 비교가 아니며, 해당 등급에 속한 실제 두 장소는 그보다 차이가 작을 수 있습니다. 어느 쪽이든 폭은 두 자릿수를 넘으며, “8년 갑니다”라고 인쇄한 카탈로그는 독자 상당수에게 백 배쯤 빗나간 숫자를 준 셈이 됩니다.

그래서 카탈로그는 대신 매우 양호라고 씁니다. 게으름이 아니라 모든 독자가 읽어도 살아남는 유일한 주장이기 때문입니다. 동시에 의사 결정에는 쓸모가 없으며, 이 문제는 표면 처리 비교가 아무것도 알려 주지 않는 이유를 다룬 별도 글에서 설명합니다.

허용되는 추정

다른 규격의 한 문장이 이 표를 산수로 바꿉니다. ISO 14713-1:2017의 5항에는 다음 주석이 있습니다.

특정한 대기 노출 조건에서 아연 피막의 수명은 피막 두께에 대략 비례한다.(번역)

나눗셈을 해도 된다는 근거가 바로 이것입니다. 수명 ≈ 두께 ÷ 속도. 같은 규격은 여기서 말하는 “수명”도 정의합니다. 용어는 최초 유지보수까지의 수명이며, “피막 열화가 소지 금속의 보호를 회복하기 위해 유지보수가 필요한 시점에 이르기”(번역)까지의 기간입니다. 그것이 무엇이 아닌지도 보십시오. 부품이 고장 나는 날이 아니라 손을 봐야 하는 날입니다.

이제 실제 체결 부품을 넣어 보겠습니다. ISO 4042:2022의 표 10은 전기 도금 체결 부품에 쓸 수 있는 두께 기호를 최소 국부 두께 3, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30 µm로 제시합니다. 흔히 고르는 8 µm 아연을 두 가지 대기에 적용해 보십시오.

나사 하나에 답이 두 개이고, 두 답은 겹치지 않습니다. 누가 얼버무린 것이 아닙니다. 답은 처음부터 여러 개였고, 질문 자체에 그중 하나를 고를 정보가 들어 있지 않았을 뿐입니다.

C1에서는 같은 나눗셈이 80년 이상을 줍니다. 일부러 표에서 뺐습니다. 그것은 지금까지 누구도 가진 적 없는 노출 데이터의 범위를 훨씬 넘는 외삽이며, 근거 없는 숫자는 숫자가 없는 것보다 나쁩니다. C1은 수치가 아니라 “고장 날 부분이 아니다”라는 뜻으로 읽으십시오.

“5년 대 20년”이라는 짐작은 맞았고, 그 이유는 알아 둘 만합니다

ISO 10684:2004는 체결 부품의 용융 아연 도금이 “항상 40 µm를 넘는”(번역) 피막을 만든다고 직접 밝힙니다. 표현에 주목하십시오. 40은 목표가 아니라 하한입니다. 전기 도금 8 µm와 비교하면 아연이 적어도 다섯 배이고, 수명이 두께에 대략 비례하므로 수명도 적어도 대략 다섯 배입니다. C3에서는 빠른 쪽 40 ÷ 2.1 = 19년, 느린 쪽 40 ÷ 0.7 = 57년입니다.

그러니 “전기 도금 5년, 용융 도금 20년”이라는 포럼의 짐작은 속설이 아닙니다. 두께의 비율입니다. 관계가 선형에 충분히 가까워 그 비율이 그대로 이어지기 때문에 살아남은 것입니다.

용융 도금에 돈을 낼 때 무엇을 사는지도 여기서 드러납니다. 더 좋은 아연이 아니라 더 많은 아연입니다. 그래서 ISO 10684의 같은 항은 피막이 그만큼 두꺼우므로 “나사산을 특별한 한계 치수로 제작해야 한다”(번역)고 이어서 말합니다. 다섯 배 오래 갈 만큼 두꺼운 피막은 너트가 들어가지 않을 만큼 두껍기도 하며, 이 절충은 별도 글에서 다룹니다.

같은 규격은 너트 나사산을 언제 가공할지도 정하고, 두 방식 중 어느 것을 썼는지 기록하는 문자를 부품에 각인하게 합니다. 용융 아연 도금 너트는 아연을 입힌 뒤 탭을 냅니다. 그리고 그 문자 중 두 가지는 절대 함께 조립해서는 안 됩니다.

이것이 보증이 아니라 추정인 네 가지 이유

모두 규격 자체에서 나온 것입니다. 어느 것도 계산을 쓸모없게 만들지 않으며, 모두 계산을 어디까지 믿어야 하는지 알려 줍니다.

1. 나눈 속도는 첫해 속도입니다

ISO 9223은 7항에서 단호합니다. “첫해 부식 속도를 장기 부식 거동의 예측에 단순히 외삽할 수는 없다.”(번역) 그리고 장기 지침값을 위해 ISO 9224를 참조하라고 합니다. 이 지침값은 1보다 작은 시간 지수로 부식을 모델링합니다. 아연은 표면에 자신의 부식 생성물이 쌓이면서 느려지기 때문입니다.

따라서 속도가 실제로 감소하는 곳에서는 단순한 나눗셈이 수명을 과대평가하지 않고 과소평가합니다. 오차가 향하기를 바라는 방향입니다. 그러나 이는 조건부이지 보장이 아니며, ISO 9224는 스스로 예외를 밝힙니다. 지침값은 평판의 장기 노출에서 나왔고, 전기 도금, 기계 도금, 용융 도금 아연은 각각 다르게 거동하므로 일반 지수로는 어느 것도 잘 예측하지 못할 수 있다고 경고합니다. 또 이산화황이 많은 환경에서는 지수를 1.0으로 잡으라고 권합니다. 즉 전혀 느려지지 않는다고 가정하라는 뜻입니다.

그러므로 “계산은 안전한 쪽으로 틀린다”를 일반 규칙처럼 들고 다니지 마십시오. 갇힌 물, 오목한 곳의 얇은 피막, 실패한 부동태 처리, 오염된 장소는 모두 실제 답을 반대쪽으로 밀 수 있습니다. 앞의 C5 수치는 빠른 쪽에서는 한 해도 못 가므로 장기 외삽이 전제한 영역에 들어가지도 않습니다.

2. 규격은 의도적으로 부품을 고려하지 않습니다

ISO 9223 서문의 문장입니다. “이 국제 규격은 제품의 내식성에 영향을 줄 수 있는 설계와 운용 방식을 고려하지 않는다. 이러한 영향은 매우 개별적이어서 일반화할 수 없기 때문이다.”(번역)

물이 고이는 막힌 구멍 속 나사는 노출대 위의 평평한 시험편이 아닙니다. 비가 올 때마다 하루 동안 젖어 있는 체결부는 물이 빠지는 옆 판보다 젖음 시간이 깁니다. 규격이 회피하는 것이 아니라 자신이 답한 질문의 경계를 밝히는 것입니다. 그 경계 안의 모든 것은 사용자의 몫이며, 대개 결과를 좌우하는 것도 바로 그 부분입니다.

3. 두께는 어디서나 같은 두께가 아닙니다

ISO 4042는 이 현상에 이름을 붙였습니다. 표 10의 주석은 도그본 효과를 설명합니다. 전기 도금은 바깥 모서리에 더 많이, 오목한 곳에 더 적게 붙습니다. 그래서 규격은 애초에 측정용 기준면을 정의하고, 이어서 “기준면 이외 위치의 국부 두께가 낮은 것은 불합격 사유가 되어서는 안 된다”(번역)고 분명히 밝힙니다.

지정한 8 µm는 기준면에서 8 µm입니다. 나사산 골, 드라이브 홈, 머리 아래에서는 정당하게 더 얇으며 공급업체가 잘못한 것이 아닙니다. 부품이 부식될 자리가 오목한 곳이라면 도면의 숫자는 수명 추정을 지배하는 숫자가 아닙니다.

4. 부동태 처리와 상도는 계산에 들어 있지 않습니다

표 2의 속도는 금속 아연에 대한 값입니다. 크롬(III) 부동태 처리, 실러 또는 유기 상도는 표면의 초기 거동을 바꾸며, 염수 분무 시험이 주로 측정하는 것이 바로 그 부분입니다. 그래서 염수 분무 시간과 사용 수명은 서로 다른 양이며 둘 사이의 환산은 한 번도 통한 적이 없습니다. 이 글의 두께 계산은 염수 분무 챔버와 다른 질문에 답하며, 어느 쪽도 다른 쪽을 대신하지 못합니다.

연수 대신 적어야 할 것

공급업체에 사용 수명을 보증해 달라고 요구하지 마십시오. 공급업체는 사용 환경의 대기를 모르고, ISO 9223은 형상을 모델링하지 않는다고 문서로 밝힙니다. 연수를 요구하면 판단할 방법이 전혀 없는 쪽에 판단을 넘기는 셈입니다. 납품하고 측정할 수 있는 것을 지정하고, 환경에 대한 가정은 따로 적으십시오.

• 도금 종류와 두께 기호. 예: ISO 4042 아연, 기호 8
• 부동태 처리와 실러 또는 상도가 있다면 그 명칭
• 오목한 곳이 핵심 부위라면 부품의 어디에서 두께를 측정할지
• 부품이 놓일 것으로 판단한 부식성 등급을 등급 형태로, 그렇게 판단한 근거와 함께
• 물이 고일 형상이 있다면 그렇다고 명시

이렇게 하면 추정은 발주자의 것이고 방어할 책임도 발주자에게 있습니다. 공급업체는 실제로 맞출 수 있는 것을 요청받습니다. 부품이 2년 만에 녹슬어 돌아오면 현실과 대조할 서면 가정이 남아 있습니다. 아무도 지킬 수 없었을 약속된 숫자보다 그 편이 더 가치가 있습니다.

이 시리즈가 계속 반복하는 방식과 같습니다. 형용사를 지정된 양으로 바꾸고(영어), 그 양을 양쪽이 모두 볼 수 있는 곳에 두는 것입니다. 구매에서는 그곳이 견적 요청서 자체입니다.

관련 글

• 나사를 지정하는 순서(영어): 결정 순서에서 표면 처리가 놓이는 위치
• 염수 분무 시간이 알려 주는 것과 알려 주지 않는 것: 사람들이 연수로 환산하려는 또 다른 숫자
• “매우 양호”와 “양호”: 카탈로그의 형용사가 이 질문에 답할 수 없는 이유
• 표면 처리 선택: 이 추정이 들어가는 결정
• 도금 두께와 나사산 끼워맞춤: 아연이 많아지면 너트가 들어가지 않는 이유
• 보관 중 백청: 부품을 설치하기도 전에 생기는 부식
• 아연 도금인가 스테인리스인가: 두께 계산이 더 이상 맞는 틀이 아닌 경우
• 체결 부품 견적 요청에 넣을 내용: 가정을 문서로 남기는 곳

이 글은 여섯 단계 중 하나에만 해당하지 않습니다. 여러 단계를 아우르거나 조립 후에 나타나는 문제입니다. 관련 결정은 영어 글 Specifying a screw에서 설명합니다.

자주 묻는 질문

전기 아연 도금은 부품을 몇 년이나 보호합니까?

도금만으로 정해지는 답은 없습니다. ISO 9223:2012는 아연의 첫해 부식 속도를 가장 온화한 등급에서 연간 0.1 µm 이하, 가장 가혹한 등급에서 8.4~25로 제시합니다. 한쪽 구간의 상한이 다른 쪽 상한의 250배이고, 등급 전체로는 두 자릿수 이상 차이가 납니다. 할 수 있는 것은 추정입니다. 수명 ≈ 두께 ÷ 속도. 8 µm 전기 아연 도금은 C3에서 약 4~11년, 같은 나사가 C5에서는 약 1~2년입니다. “해안”은 등급이 아니라는 점에 유의하십시오. 대기 중 염화물, 젖음 정도, 가림 여부에 따라 바닷가 장소는 C3에서 CX 사이 어디에든 해당할 수 있습니다.

용융 아연 도금은 정말 전기 도금보다 약 다섯 배 좋습니까?

대략 그렇습니다. 그리고 더 좋은 아연이라기보다 주로 두께의 비율입니다. ISO 10684는 체결 부품의 용융 아연 도금 피막을 항상 40 µm 초과로 보고, ISO 4042의 전기 도금 기호는 3~30 µm입니다. 아연이 다섯 배이고 수명이 두께에 대략 비례하므로 수명도 대략 다섯 배입니다. ISO 10684가 오버사이즈 나사산을 규정해야 하는 이유도 같은 두께 때문입니다.

도금 두께를 부식 속도로 그냥 나눠도 됩니까?

무엇을 나눴는지 알고 있다면 1차 추정으로는 괜찮습니다. ISO 9223 7항은 첫해 속도를 장기 예측에 단순히 외삽할 수 없다고 밝히고 ISO 9224를 참조하게 합니다. 아연은 부식 생성물이 쌓이면서 느려지므로 단순 나눗셈은 수명을 과소평가하는 경향이 있습니다. 더 안전한 방향이지만 여전히 오차입니다.

규격은 왜 실제 부품을 고려하지 않습니까?

고려하지 않는다고 스스로 밝히기 때문입니다. 설계와 운용 방식은 제외되어 있으며, 규격의 표현으로는 그 영향이 “매우 개별적이어서 일반화할 수 없기” 때문입니다. 물이 고이는 막힌 구멍 속 나사는 노출대 위의 평평한 시험편이 아닙니다. 규격은 자신이 답한 범위의 경계를 밝히고 있습니다.

8 µm를 지정하면 나사 전체가 8 µm입니까?

아닙니다. ISO 4042 표 10은 정해진 기준면에서의 최소 국부 두께를 제시하고, 모서리에서 두껍고 오목한 곳에서 얇아지는 도그본 효과를 설명하며, 다른 곳의 두께가 낮은 것은 불합격 사유가 아니라고 규정합니다. 나사산 골, 드라이브 홈, 머리 아래는 정당하게 더 얇을 수 있습니다.

염수 분무 결과가 길면 수명도 깁니까?

환산할 수 있는 관계는 없습니다. 염수 분무는 같은 가속 조건에서 도금을 비교하고, 이 글의 두께 계산은 등급이 매겨진 대기에서 아연이 소모되는 시간을 추정합니다. 서로 다른 질문에 답하며, 그 시간은 애초에 예측이 아니었습니다.