동 및 동합금

동 및 동합금 이란?

황동(Brass) 구리와 아연의 합금으로서 구리합금 중에서 가장 많이 공업적으로 사용되고 있다. 황동은 색깔이 아름답고, 순구리보다도 주조하기가 쉬우며 경도와 강도가 크고, 전연성(展延性)이 풍부해서 얇은 박(箔)이나 가는 철사 등을 만들 수 있다. 여러 가지 기구와 장식품, 선박 및 기계의 부분품에 많이 사용된다. 실용적인 성분은 Cu 70%, Zn 30%의 7-3 황동과 Cu 60%, Zn 40%의 4-6 황동의 2종류가 있다. 7-3황동은 균일한 α고용체이며 연하고 연성이 풍부하기 때문에 상온 가공으로 공작할 수 있다. 탄피에 많이 쓰기 때문에 탄피 황동이라고도 한다. 4-6 황동은 α+β 고용체로서 단단하므로 기계 부품 또는 주물에 사용한다. 황동은 가공된 후에 내력을 지니기 때문에 가공 후에 자연 균열이 생기는 경우가 있다. 이것을 황동의 자연 균열(season cracking)이라고 하며, 질산수은 용액 중에 황동을 침지하므로서 발견할 수 있다. 자연 균열을 방지하려면 200~250℃의 온도로 균일하게 가열한다.

청동(Bronze) 구리 합금으로 Cu-Zn계 이외의 합금은 거의 청동이라 불려지고 있다. 예를 들면 알루미늄청동, 규소청동, 망간청동 등이다. 그런데 청동으로 가장 오랜 역사를 가진 것은 Cu-Sn계로 인류 역사상 청동 시대를 형성할 정도이다. 따라서 좁은 의미로는 주석청동을 청동이라 부르는 경우가 많다. 주석청동의 실용 조성 범위는 Sn 2~35%에 이르고 있다. 조성에 따라 청동을 크게 분류하면 다음과 같다.

1) Sn 2~10% : 다소의 Zn, Fe 등을 첨가해서 가장 널리 사용되고 있다. Sn이 비교적 적은 것은 미술 청동으로서 메달, 화폐, 미술 공예품의 제조에 사용된다. Sn이 비교적 많은 10% 전후의 것은 포금(砲金)이라고도 불린다. 우리나라에서는 청동은 당나라에서 전래되었기 때문에 당금이라고도 불린다.

2) Sn 15~25% : 주물로서 음향이 좋기 때문에 사원의 종 등의 주조에 사용되며, 종청동(벨 메탈)이라고도 불린다.

3) Sn 30% 전후 : 예전에는 거울로서 사용되었기 때문에 경청동(스페큘럼 메탈)의 이름이 있다.

양백(Nickel Silver)  Cu 45~65, Ni 6~35, Zn 15~35% 정도의 조성 범위에 들어가는 대단히 종류가 많은 합금. 합금 조성에서 보면 Zn의 일부를 Ni로 바꾼 황동계이다. Ni의 첨가는 내식성, 기계적 성질을 크게 증대시키지만 지나치게 많으면 용융 주조 조작이 곤란하다. Zn은 주조성을 좋게 하지만 지나치게 많으면 내식성, 강도가 떨어진다. 실용 합금은 그 사용 목적에 따라 색조와 내식성, 가공성, 주조성, 가격을 보아 그 Ni량, Zn량을 조절하고 있다. 또 사용 목적에 따라 Sn, Pb, Al, Cd, Sb 등을 소량 첨가한 복잡한 조성의 것도 있다. 각국에서 아르가조이드, 아르젠탄, 알파카, 콜로라도은, 차이나은, 니켈린, 플라티노이드 등 다종다양한 합금명이 있다. 양은판에 대해서 그 조성, 성질을 아래 표에 나타낸다. 그외 스프링용 양은판, 양은봉, 양은선 등의 규정이 제정되어 있다.

Nickel silver CuNi12Zn24