브리얼리는 강철이 스스로 방패를 만들도록 크로뮴을 첨가했다

1913년 셰필드의 야금학자 해리 브리얼리는 열과 압력 아래에서 침식되고 부식되는 총열용 강철을 개선하려고 했다. 그는 다양한 양의 크로뮴을 함유한 강철 합금을 실험하며, 견딜 수 있는 것을 찾기 위해 총열을 하나하나 시험했다.

몇 달간의 작업 끝에 그가 만든 모든 총열이 부식되었다. 단 하나, 약 14%의 크로뮴을 함유한 총열만은 부식되지 않았다. 그가 발견한 것은 스테인리스강이었다. 크로뮴이 산소와 결합하여 표면에 얇고 단단한 산화물 층을 생성했고, 이것이 산소가 아래의 철에 도달하는 것을 막아 강철이 녹슬지 않게 한 것이다.

이것이 스테인리스강이 페인트나 코팅 때문이 아니라 보호 기능이 금속 자체의 일부이기 때문에 강하고 내식성이 있는 이유이다. 크로뮴 산화물 층은 자가 치유되므로 표면이 긁혀도 다시 형성된다. 철에 비해 크로뮴의 더 음인 전위가 이것을 이러한 부동태 층으로 작용하게 하는 원동력이다.

이 발견은 우연이었고 그 합금은 브리얼리가 찾으려던 것이 아니었지만, 총열을 훨씬 넘어서는 문제를 해결했다. 스테인리스강은 이후 주방 싱크대, 식기, 수술 기구, 산업 장비, 건축에 사용되었으며, 가장 흔한 등급인 18:8은 크로뮴 18%와 니켈 8%이다.

크로뮴 산화물이 강철을 부동태화한다

일반 강철은 산소가 철에 도달하여 붉은 산화물을 형성하기 때문에 녹슨다.

크로뮴의 산화물인 Cr2O3는 단단한 표면 층을 형성하여 산소가 철에 도달하는 것을 막는다.

크로뮴의 더 음인 전위는 이것을 희생층이 아니라 부동태 층으로 만든다.

이 층은 긁혀도 자가 치유되므로 보호 기능이 금속에 적용된 것이 아니라 금속에 내재되어 있다.

마모될 수 있는 코팅으로 취약한 재료를 보호하는 대신, 보호 기능을 재료 자체에 내재시켜 지속적으로 스스로 재생되게 하라.

브리얼리는 1913년에 스테인리스강을 만들었고, 내식성이 이해되면서 그것은 빠르게 퍼졌다. 가장 흔한 등급인 18:8은 크로뮴 18%와 니켈 8%로, 싱크대, 식기, 의료 기구에서 찾아볼 수 있으며, 내식성이 더 높은 등급은 건축용으로 몰리브데넘을 첨가한다. 그것이 채택된 것은 더 단단하거나 더 강해서가 아니라, 자가 치유 산화물 층 덕분에 일반 강철이 버틸 수 없는 곳에서 견딜 수 있었기 때문이다. 발견의 우선권은 논쟁이 있지만, 브리얼리의 이름이 실용적 돌파구에 붙어 있다.