황동 (brass)

황동의 특징

황동(brass)은 놋쇠라고도 하며, 구리(Cu)와 아연(Zn)을 주성분으로 하는 Cu-Zn합금으로, 강도는 그리 높지 않으나 주조나 가공이 쉬우며 내식성이 좋다. 각종 기계는 구조용으로부터 일용품에 이르기까지 그 용도가 매우 넓다.

황동의 기계적 성질

인장 강도, 경도, 연신율, 항복점은 대체로 30∼60% Zn 사이에서 극대치를 나타내고, 아연이 증가함에 따라 급속하게 감소한다. 따라서, 기계 재료로 쓰이는 것도 이 부근이며, 대략 70% Cu, 30% Zn의 합금을 7 : 3 황동, 60% Cu, 40% Zn의 것을 6 : 4 황동이라 부른다. 황동은 순구리에 비하여 화학적 부식에 대한 저항이 크며, 고온으로 가열하더라도 별로 산화하지 않는다. 황동을 풀림하면 250℃ 부근에서 연화하기 시작하여 600℃ 부근에서 완료한다. 

냉간 가공한 황동은 가공 후 몇 개월 사이에 자연히 균열이 생기며, 때에 따라서는 심하게 균열이 진전하는 경우도 있다. 이러한 현상을 방치 균열이라 한다. 그 원인은 가공할 때 생기는 내부 변형 때문이며, 미리 200℃ 내외로 20∼30분 동안 풀림 열처리를 하면 좋다.

황동의 종류

톰백 (tombac)

5∼20% Zn의 황동을 톰백이라 하며, 강도는 낮으나 전연성이 좋고, 금색에 가까우므로 모조 금이나 관 및 선 등에 쓰인다. 95 Cu-5 Zn 합금(gilding metal) 순구리와 같이 연하고, 코이닝(coining)하기 쉬우므로, 동전, 메달 등에 쓰인다.

90 Cu-10 Zn 합금 (commercial bronze)

톰백의 대표적인 것으로, 디프 드로잉(deep drawing)용 재료, 메달, 배지(badge)등에 쓰인다. 청동과 비슷한 색깔이므로 청동 대용으로도 쓰인다.

85 Cu-l5 Zn 합금 (red brass)

연하고 내식성이 좋으므로 건축용 잡화, 소켓 등에 쓰인다.

80 Cu-20 Zn 합금 (low brass)

전연성이 좋고 색깔이 아름다우므로, 장식용 금속 잡화,악기 등의 재료에 쓰인다.

7:3 황동 (catridge brass)

7:3황동은 상온에서 전연성이 풍부하고, 압연, 드로잉 등의 가공이 쉽지만, 열간 가공이 어렵다. 7:3황동을 냉간 가공하면 가공 경화를 일으켜 인장 강도와 경도는 뜨임재의 약 2배로 되며, 연신율은 0에 가깝게 된다. 따라서, 7 : 3 황동은 냉간 가공에 적합하여 선, 관, 파이프, 전구의 소켓, 탄피 재료 등에 쓰인다.

65 Cu-35 Zn 합금 (high or yellow brass)

고온에서는 단단하고, 전성 및 연성이 저하되므로 냉간 가공하기 전에 풀림을 하여야 한다. 용도는 7:3 황동과 비슷하다.

6:4 황동 (Muntz metal)

6:4황동은 상온이나 고온에서도 상당한 전연성이 있어서 가공하기가 쉽고, 열간 가공이 가능하다. 아연의 함유량이 많아 값이 싸며, 고온 가공하여 상온에서 완성하여 판, 봉으로 쓰인다. 내식성이 적고, 탈아연 부식을 일으키기 쉬우나, 강력하기 때문에 복수기용 판, 열교환기용 판, 볼트, 너트 등에 쓰인다.

황동 주물 (brass castings)

주물용으로서, 10∼40 % Zn의 것이 여러 가지의 목적으로 사용된다. 주조성을 좋게 하기 위하여 2.5% 이하의 Pb를 첨가하면 좋다. 절삭성, 내해수성, 내알칼리성을 요구하는 선박 부품, 보일러의 부품 등에 쓰인다.

특수 황동

황동에 Sn, Ni, Mn, Fe, Al 등의 원소를 첨가하여 내마멸성, 내식성, 기계적 성질을 좋게 한 것을 특수 황동이라 한다. 주석 황동 황동에 Sn을 넣으면 탈아연 부식을 억제할 수 있으며, 강도와 경도가 증가하나, 너무 많이 첨가하면 메지게 된다. 애드머럴티 황동(admiralty brass)과 네이벌 황동(naval brass)이 있으며, 해수에 대한 내식성이 좋아 복수기, 증발기, 열교환기의 관에 사용된다.

니켈 황동

황동에 10∼20% Ni을 넣은 것이며, 양은(nickel silver, German silver)이라고도 한다. 전기 저항이 좋고, 내열성과 내식성이 좋으므로 정밀 저항기용 밸브, 콕, 장식품, 프로펠러, 터빈 블레이드 등에 쓰인다.

망간 황동

양은에 함유되어 있는 니켈을 대부분 망간으로 대치한 것으로, 인장 강도와 연신율은 좋아지나, 양은에 비하여 내식성, 가공성, 용접성이 떨어진다. 선박용 기기, 밸브, 프로펠러, 터빈 블레이드 등에 쓰인다.

델타 메탈 (delta metal)

6:4 황동에 l% 내외의 철을 가한 것으로, 강도가 높으나 2% 이상의 철을 가하면 메지게 된다. 내식성이 풍부하므로 청동의 대용품이 된다.

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출처

http://itscorea.com/steel/steel5_2.php

https://en.wikipedia.org/wiki/Brass

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_copper_alloys#Brasses