[재료·금속공학]
일반적으로 비철금속이라 하는 것은, 철강, 주철, 주강 등의 철을 기본으로 한 것을 제외한
나머지의 금소재료를 포함하며, 그 종류는 대단히 많다
⊙비철금속의 종류
① 중금속:구리·아연·주석·안티몬·
수은·니켈·코발·크롬·망간·몰리브덴·텅스텐·바나듐·비스무트 등
② 경금속:알루미늄·마그네슘·나트륨 등
③ 귀금속:금·은·백금·팔라듐·이리듐 등
④ 희금속:우라늄·오스뮴·라듐 등
⑤ 신금속지르코늄·티탄·란탄·베릴륨·니오브 등이다.
이들 금속은 순수한 형태로 사용되기도 하지만 다른 금속과 합금으로 사용되기도 한다.
이들 금속 및 합금은
판(板)·선(線) 및 봉(俸) 등으로 만든 다음
신선품(伸線品)·압연품(壓延品) 등으로 가공하여 제품화한다.
비철금속 재료는, 자원, 생산고, 가격 등의 면에서 공업용 재료로서는
철강 재료에 한 걸음 뒤떨어져 있으나, 철강 재료에서는 볼 수 없는 여러 가지의 특색이 있다.
건축에 있어서도 종래부터 多種多樣한 비철금속재료가 사용되고 있다.
더욱이 근래에는 알루미늄(합금을 포함)의 사용이 늘어나고 있다.
⊙비철금속의 합금종류
합금(合金)이란 두 가지 이상의 금속을 녹여 첨가한 물질의 총칭이다.
(1)합금은 합치는데 사용한 두 금속의 성질을 함께 가지고 있거나,
새로운 성질이 나타나거나, 이미 있는 성질이 크게 변하는 등의
효과를 가지고 있어 예로부터 여러가지 합금이 만들어져 왔다.
물론 합금이라고 다 같은 성질을 가지는건 아니다.
예를들어 땜납 같은 경우는 녹는점을 낮춘 반면, 텅스텐 합금은
핵반응 장치에까지 사용할 정도로 녹는점을 높인 경우다.
(2)비금속 불순물
비철금속 합금에 있어
(순알미늄과납
청동계와 황동계 즉 아연과납
탄소, 규소, 인, 붕소 등)이 섞인 것도 넓은 의미에서 합금으로 보기도 한다.
흔히 쓰이는 탄소강이 그 예다.
합금을할경우자원의 재활용 측면에선 좋지 않고, 특정 원소의 경우
인체나 환경에 유해한 경우도 있다.
허나 불순물이 섞인 합금으로
주조할때 불량획율은 100 이다.
(3)금속의 종류가 많고, 또 섞을 수 있는 경우도 많다
128,540여 가지의 합금이 발표된 상태였다.
일단은
☞가융합금,
☞각형이력자성합금,
☞게터합금,
☞고도자율합금,
☞내산합금,
☞내식합금,
☞내열합금,
☞모합금,
☞발화합금,
☞비결정성합금,
☞수소저장합금,
☞자성합금,
☞초경합금,
☞초전도체,
☞형상기억합금, 등으로 분류된 상태.
(4)합금 목록
(가나다순)
☞노르딕 골드 : 유로화 등 일부 주화에 사용.
☞니크롬 : 니켈-크롬이 주가 되는 합금. 전기 저항이 커서 전열기나
드라이어기 등의 열선으로 쓰인다. 녹는점은 1400도 정도로 높은 편.
NiCrA 가 80% Ni, 20% Cr, NiCrC 가 61% Ni, 15% Cr, 철로 이루어진다.
☞두랄루민 : 알루미늄-구리-마그네슘. 항공기 재료땜납 : 납-주석. 기판 납땜용
☞백동 : 구리-주석-아연-납. 화폐용수소저장합금
☞스테인리스강 : 철-니켈-크롬계합금. 쉽게 녹이 슬지 않아 주방용품 등에 흔히 사용.
☞아말감 : 수은-아르곤-주석. 치과 충전제.
☞양은 : 구리-니켈-아연-납. 식기 등 여러 용도로 이용.
☞엘린바 : 니켈-철. 불변합금. 자, 시계바늘, 계측기 등.
☞인코넬 : 니켈-크롬-몰리브덴. 내열성, 내식성이 뛰어남.
☞청동 : 구리-주석.
☞초경합금 : 위디아(Widia)라고도 한다. 탄소가 포함된 텅스텐-코발트
○ 합금으로, 내마모성과 내열성, 경도
○가 매우 높아 공구 용도로 널리 쓰인다. 창과 방패에 나온 금속은
이쪽 계열이다. 다만 재료가 재료라서 비싸다.
○초전도체크로몰리하이
☞망간 : 철-망간-탄소-실리콘. 내마모성, 내충격성.
☞황동 : 구리-아연. 공예품에 흔히 사용.
특히 한국인 남성이라면 대부분 한번은 만져보았을 탄피의 주 재료.형상기억합금[edit]
(5)가공의 합금
☞건다리움 합금
☞초합금텔
☞레킬 합금
☞토0 합금
☞초합금Z----
○니켈, 티타늄, 탄탈, 니오븀 등이 들어가기도 한다.
○ 어느 정도냐면 모스 굳기계로 9를 아득히넘어서는 보라존과다이아몬드
(!!)
만이 흠집을 낼 정도.
다만 취성이 있어서 심한 충격을 받을 경우 깨져 버린다.
○ 손톱만한 칼날이 2만원을 넘어가는 위엄. 거기다 용도가 용도이다 보니 대부분 소모품
(위 링크의 커터날, 드릴등에서 사용되는 드릴팁등)이라 사용자 입장에서 실제 체감가격은 몇배로 크다.
⊙비철금속의 특징
1.일반 철에 비해 이러한 알루미늄 합금, 타이타늄 합금은 가볍다. 밀도가 작기 때문.
2.또 하나의 이유는 타이타늄 합금에도 알루미늄 성분이 들어가는데 이러한
알루미늄 성분이 들어가는 합금은 산화에 대해 대단히 강하다.
즉 녹이 잘 슬지 않는다.그 이유는 알루미늄이 굉장히 단단한 산화막을 만들기 때문이다.
이러한 알루미늄의 산화막층은 대단히 쉽게 얇게 단단하게 생기기
때문에 일단 알루미늄의 산화막이 형성이 되면 더이상 산화가 진행되지 않기
때문에 결과적으로 녹이 슬지 않게 된다.
이러한 산화방지 역할은 결국 장기간 사용시에도 강성을 그대로 유지하게 된다
사용범위
(1) 비철금속 합금 합금이란, 1종류의 금속에 다른 1종류 또는
그 이상의 금속 또는 비금속을 가해서 상호 융합시킨 것으로서, 금속의 제반 성질을 잃지 않는 것을 말 하고,
금속 성분의 선정 방법과 배합의 비율로, 단일금속에서는 얻을 수 없는
적절한 성질을 얻을 수 있는 것이 가능하다.(2) 비철금속 합금의 주조성 널리
사용되고 있는 비철금속합금의 특색으로서, 일반적으로 주조성이 좋고, 최종제품의 형상이
제법 복잡하여도, 주조한 그대로의 형태로, 기계적 또는 과학적인 요구에 따르는 것이 가능하다.
그리고 합금의 배합 성분에 따라 주조성 등의 성질도 변화하기 때문에,
주조방법과 사용개소 등도 합금에 맞추어서 변경이 필요하다.
(3) 비철금속재료 및 합금의 가공성 비철금속재료에는 알루미늄, 동을 기초로 하여
많은 재료의 가공성이 양호한 점이 있다.
이것은 최종 제품을 소성 가공에 의해서 板, 선, 봉, 관 기타의 형상으로 마무리하는 경우에
가공을 하기 쉽다는 것이다.
가공을 하기 쉽다고 하는 것을 단순히 어느일정한조건아래(온도속도등)서의변형 저항으로
비교할 수 있다면, 모든 비철금속 재료와 합금이 철강재료 보다 필연적으로 낮다는 것은 아니나,
극히 일반적으로 취급하는 합금의 강도, 가공의 온도범위, 제품의 크기 등을 고려해서,
비철금속 합금은 철강재료 보다도 가공하기 쉽다.
특히 가공을 상온에서 하는 경우, 즉 냉간가공을 높은 기술로 시행 한다고 하는 점에서는,
알루미늄 합금, 동 합금 등은 가장 가공성이 풍부한 재료라고 말 한다.
[주: 티탄 등은 가공성이 나쁘다].
(4) 건축에 쓰이고 있는 비철금속 재료 및 합금 앞에서 이야기한 특성을
활용하여 건축에 쓰이고 있는 비철금속 재료로서, 알루미늄 합금이 경량화라 하는
관점에서 문틀, 출입문 테라스 등에 사용되고 있다.
또 동합금이 전기의 전도성이라 하는 관점에서 전선, 차단기?
접촉기 등의 접촉자, 펌프용 모터 등에 , 또 가공성 및 내식성이라는 관점에서
배관, 세면기?급수 부품 등에 사용되고 있다.
글 아톰상문