황동[brass]

황동[brass]

 

놋쇠라고도 불리우는 Cu-Zn합금으로서, Pb, Sn, Al, Mn, Fe 등의 원소를 첨가하여 성질을 개선한 합금이다.

 

Cu에 Zn을 가하면 넓은 범위에 걸쳐서 고용체를 만들고, 약 38%까지는 α고용체에서 냉간으로 가공성이 우수하다.

 

38～43% 조성에서는 α＋β고용체가 되어 경도가 증가하고 냉간가공성이 저하하여 열간가공을 실시함으로써 판이나 봉 또는 선으로 한다. α 및 α＋β 조성영역의 합금에서 주물도 주조된다.

 

Zn 43%를 넘으면 단단해서 무른 γ상이 생성하므로 43%를 넘지 않는 범위에서 사용된다. 황동의 강도는 Cu에 대한 Zn의 고용강화와 냉간가공에 의한 가공강화에 의한 것으로, 주조와 소성가공이 쉽고 어느 정도의 강도와 내식성과 내마모성을 갖추고 있다. 청동보다도 전기 및 열전도율이 높다.

 

구리합금으로는 가격이 싸기 때문에 신동품(압연, 압출, 인발, 단조 등의 소성가공에 의해 제조되는 판, 조(條), 봉, 관, 선, 단조품)으로는 구리합금 중 가장 많이 사용되고 있다.

 

강도에 냉간가공한 황동은 사용중 또는 저장중에 돌연 깨지는 시기균열현상이 일어나는 경우가 있다. 이것은 가공에 의해 생기는 잔류응력에 기인하는 것으로, 풀림에 의한 응력제거 처리가 이루어진다.

 

주물로도 대부분 주조되고 있다. 단 일본의 수질은 황동에 그다지 적합하지 않기 때문에 온수용 급배수전에는 청동주물이 많이 쓰이고 있다.

 

황동의 Zn량은 신동품으로는 1～43%, 주물에는 11～42% 함유되고 있다. Zn량의 증가와 함께 강도와 경도가 상승하지만, 신장은 저하하고 가공성이 낮아진다. Zn량이 많을수록 염가인 재료가 된다. 황동은 Zn 함유량 및 첨가원소에 의해 분류된다.

 

①뇌관용동

Zn을 1～2% 함유하는 가공성과 내식성이 좋은 합금이다. 뇌관(雷管)과 같은 강한 드로잉가공에 적합하다.

 

②단동

신동품으로는 Zn을 4～22% 함유하는 합금으로, 전연가공, 휨가공, 넓히기가공, 드로잉가공에 우수하다. 주물로서는 Zn 약15% 조성으로 주조성이 좋다. 도금성도 좋아 건축, 장신구, 화장케이스, 파스너, 악기 등에 쓰이고 있다. 색채가 아름답고 Zn 5% 정도로 동적색, 10%로 황색을 띤 적색, 20%로 담홍색을 띤다. 합금의 색조에서 단동으로 일컬어진다.

 

③7/3황동

Cu-28～32% Zn합금의 α황동으로 냉간가공성, 전연성, 주조성이 양호하고 복잡한 가공품, 라디에이터, 일반장식용부품, 전기부품, 일반기계부품 등에 쓰인다. 색조는 황색을 띤다.

 

④65/35황동

 

Cu-32～38% Zn합금의 α황동은 실온에서는 α단상이지만, 600℃ 이상에서 (α＋β)상으로 고온에서의 열간가공성과 저온에서의 냉간가공성을 갖는다. Zn량이 많은 7/3황동보다 가격이 싸고 α황동이라면 대부분 65/35황동이 사용되고 있다.

 

⑤6/4황동

 

Cu-37～43% Zn합금의 (α＋β)황동으로 강도가 높다. 열간단조 또는 펀칭성, 주조성이 좋고 배선금구, 기계부품, 계기판, 급배수용금구, 건축용금구 등에 쓰이고 있다. 황금색을 띤다. 이 합금의 색조에서 Cu-Zn합금은 황동으로 일컬어진다.

 

⑥쾌삭황동

6/4황동에 Pb를 0.6～4% 첨가한 합금은 부드러운 Pb입자의 분산에 의해 피삭성, 펀칭성이 향상되고 주조성이 좋다. 신동품, 주물용재료로 많이 쓰이고 있다. 시계부품, 기어, 볼트, 너트, 나사, 밸브 등에 사용되고 있다.

 

⑦네이벌황동, 애드미럴티황동

황동은 일반적으로 염소이온을 포함하는 수용액 중에서 탈아연부식을 일으키기 쉽다. 방지를 위해 6/4황동에 Sn 1% 정도를 첨가하고 우수한 내해수성을 가진 네이벌황동으로 선박용부품, 열교환기, 해양구조재용에 쓰이고 있다. 또 7/3황동에 Sn 1% 정도, As 0.04% 가하고 주로 담수에 대한 방식을 실시한 애드미럴티황동으로 열교환기용에 쓰이고 있다.

 

⑧알루미늄황동 황동은 유수(流水) 속에서 캐비테이션손상을 일으키기 쉽다. Zn 20% 함유하는 황동에 Al을 2%, As를 0.04% 정도 첨가한 합금은 해수나 담수의 유수 속에서 침식을 억제하고 있다. 열교환기, 복수기용전열관에 쓰이고 있다.

 

⑨고력황동 6/4황동에 Mn 0.5～5%, Al 0.2～7.5%, Fe 0.1～4%를 첨가한 합금은 현저하게 강도, 경도가 높고 열간단조성이 우수하며 내마모성, 내식성도 좋고 봉재, 주물로서 제조되어 선박용, 교량용구조재료로 쓰이고 있다.