청동, 브론즈(bronze)

브론즈(bronze)라고도 부르며 Cu에 Sn을 더한 Cu-Sn2원합금(주석청동)이 기본으로, 
Cu- Sn-Zn, Cu-Sn-Zn-Pb계의 청동(납들이청동, 포금),  Cu-Sn-Pb계의 연청동, Cu- Sn-P계의 인청동이 있다. 

청동은 청동기시대라고 일컬어지는 고대부터 주물용합금으로 존재하고 계속 이용되어 왔다. 
원료가 되는 구리와 주석, 아연(납을 함유)의 산출이 청동기시대를 형성하였으나, 
지금은 청동유물이 구리합금 주물 중에서 가장 생산량이 많다. 

이것은 청동의 주조성이 좋기 때문에 복잡한 형상의 주물을 만들기 쉽다는 것, 
내식성, 내마모성, 피삭성이 우수하다는 것 등에 기인한다. 

일본의 경우 수질이 청동에 적합하므로 온수의 급배수용 밸브에는 청동이 쓰이고 있다. 
센물인 서양에서는 황동이 많이 쓰이고 있다. 

① 주석청동   

Cu-3～7% Sn합금은 전연성이 있고 내식성, 색채가 좋으므로 화폐, 상패 등에 쓰인다. 
그러나 공업적인 재료로는 사용되지 않고 주물로도 주조되지 않는다.

② 주물용청동, 납들이청동, 포금   주물의 주조에 필요한 용탕(용융금속)의 주형에 대한 
충전성, 유동성을 올리기 위해 Cu-Sn합금에 Zn을 첨가한 합금, 더욱이 내식성, 피삭성을 
증가시키기 위해 Pb을 첨가한 합금의 주물이 청동주물이다. 
청동주물의 합금은 Sn 3～10%, Zn 2～10%, Pb 0～5%를 함유한 구리합금이다. 
Sn이 많을수록 경도, 내식성이 우수하고 Zn이 많을수록 주조성이 좋다. 
Pb가 많을수록 내압성, 내마모성이 향상되지만 강도는 저하한다. 응고시 수축에 의한 응력이 크기 때문에 금형과 같이 주물의 수축에 따라 변형을 구속하면 균열이 생기기 쉽다.

따라서 금형주조는 어려워  일반적으로는 사형주조가 이루어지고 있다. 일본의 수돗물, 특히 온수에 대해서는 청동이  가장 내식성이 우수하기 때문에 급배수용 밸브, 콕류의 주물은 대부분 청동주물이다. 
베어링, 슬리브, 기어, 펌프부품, 부시, 밸브,콕, 수도용금구, 미술주물 등에 널리 쓰이고 있다. 

③ 연청동   

주석청동(Sn 6～11%)에 Pb (4～22%)을 많이 첨가한 주물용 Cu-Sn- Pb합금으로, Sn을 고용한 단단한 매트릭스 속에 부드러운 Pb상이 분산된 조직으로 구성되고, 내마모성에 우수하고 고하중하의 중속․고속용 미끄럼베어링, 접동부품에 쓰이고 있다. Pb량이 많을수록 내마모성이 우수하지만  강도는 저하한다. 

Pb이 많은 용탕은 용해시 Pb퓸이 발생하므로 작업환경상 최근에는 Pb 10%까지 Cu-10% Sn-10% Pb합금이  많이 제조되고 있다. 

④ 인청동   

신동품에서는 Cu-3～9% Sn 조성에, 주물에서는 Cu-9～15% Sn 조성에 P를 0.03～0.5% 함유하는 합금이다. 
Sn, P량의 증가와 함께 강도와 경도가 상승하고 탄성, 내피로성, 스프링특성, 내마모성, 내식성이 우수하다. 
높은 탄성을 가진 스프링용재료, 스위치․커넥터의 전기․전자기기부품, 기어, 베어링 등의 내마모기계부품에 쓰인다.
 Pb를 미량 넣어 피삭성을 개선한 쾌삭인청동도 있다. 

 

⑤청동이란 이름이 붙어도 Sn을 전혀 함유하지 않은 합금이 있다. 

알루미늄 청동과 규소 청동(실진 청동)이 있다. 
알루미늄청동은 Cu-Al-Fe-Ni-Mn계합금으로 고용강화와 석출강화에서 청동이나 황동보다 강도와 경도가  높고 내열성, 내식성 특히 내해수성에 현저하게 우수하다. 일반기계용, 차량용, 화학공업용, 선박용부품에 쓰이고 있다. 

규소청동은 Sn의 대체로서 Si를 함유하고, 가공성, 주조성을 개선시키기 위해 Zn을 첨가한 합금이다. 

내식성에 우수하여 화학공업용, 선박용부품에 사용되고 있다.