비철금속의 종류를 파헤쳐 보자

비철금속의 종류로는 크게 10가지로 나누어 볼 수 있습니다. 10가지는 다음과 같습니다. 동, 동합금, 아연, 주석, 알루미늄, 알루미늄 합금, 납, 납 합금, 니켈, 티타늄이 있습니다. 이제 종류의 각 부분을 하나씩 살펴보기로 하겠습니다. 

 

1) 동

동은 암모니아에 의하여 부식됩니다. 또한 내식성은 우수하지만 가열하면 산화되기가 쉬운 것이 특징입니다. 알칼리성에 대해 약간 침식이 되는 편이며, 황산, 묽은 염산에는 강한 편이며, 초산이나 농황산에는 약합니다. 그렇기 때문에 동은 공예품이나 전기재료로 쓰이고 있습니다. 

 

2) 동합금

동합금은 동에 다른 것을 첨가하여 만들어진 것을 말하는데, 단동과 황동으로 구분 지을 수 있습니다. 단동(red brass)은 아연(Zn)의 함유량이 20% 이하인 동합금을 말합니다. 재질이 연하기 때문에 가공성이 좋습니다. 강도는 좋지 않은 것이 특징입니다. 황동은 구리에 아연을 10~45% 정도 가한 합금을 말합니다. 표면처리가 가능하고, 가공성이 우수한 편입니다.

 

아연 함유량에 따라 용도도 달라지는데, 6:4의 비율로 만들어진 황동은 소성 및 가공성이 떨어지며, 강도가 높고 열 가공성이 우수합니다. 그래서 판이나 봉, 볼트, 너트, 주물용으로 널리 쓰이고 있습니다. 7:3의 비율로 만들어진 황동은 소성 및 가공성이 우수하고, 가공성이 좋기 때문에 판이나 압출형재 단조품으로 쓰이고 있습니다. 

 

청동은 동에 주석을 합금한 것을 말합니다. 황동보다도 내식성이 우수하고 내마모성도 좋아서 각종 기계 주물용이나 미술 공예품 등에 사용하고 있습니다. 예를 들면, 고대의 가구나 장신구, 무기, 불상, 종, 기타의 금속제품을 만들어질 때 주석 청동이 널리 쓰인 이유가 바로 그러하기 때문입니다. 청동은 담청색을 나타내고 내식성이 강하여 주로 옥외 장식재로 쓰이거나 판재, 주 조재, 선재 등에 쓰이고 있습니다.

 

청동의 종류로는 놋쇠, 미술용 청동, 종청동, 인청동으로 구분되는데, 놋쇠는 건축 건물, 기계 부속품으로 많이 쓰이고 있습니다. 종청동은 종이나 악기류에 쓰이는 경우가 많으며, 인청동은 주석이 많을수록 탄력이 있는 것이 특징입니다.

 

특수 청동에는 인 청동, 연천동, 니켈 청동, 알루미늄 청동이 있습니다. 그중에 알루미늄 청동은 황동이나 주석 청동에 비하여 월등히 내해수성이 좋은 강력한 합금이며, 실용 AI 청동은 다른 동합금에 비하여 기계적 성질 및 내식성이 우수하기 때문에 최근 선박용 추진기를 비소하여 각 방면에 이용되고 있습니다. 

 

3) 아연

아연은 자연의 일부로서 대부분의 암석과 광물에는 아연이 포함되어 있습니다. 자연 상태로는 대기, 물, 토양 중에도 포함이 되어있습니다. 지질학적이나 토양의 화학적 반응에 의하여 특정 지역에서는 아연이 다른 지역보다 훨씬 높게 포함되어 있기도 합니다. 그래서 지표나 지하에 있는 아연들은 광석으로 채굴하게 되는데, 가장 많은 아연 광석의 형태는 ZnS이고, 이러한 광석과 재생 아연으로부터 금속 아연이 생산되게 됩니다. 현재 세계 아연 생산의 30%가 재생 아연에서 생산되고 있습니다.

 

아연의 특징은 청백색의 광택을 지니고 있고, 내식성, 내연성이 우수합니다. 그렇기 때문에 강판에 도금하여 합석 판으로 만들어서 지붕잇기나 홈통에 사용되기도 하고, 내식 도금재로 판이나 선, 못 등으로 사용이 되고 있습니다. 

 

4) 주석

주석은 서석을 정제하여 만들어지는데, 산소나 탄산가스의 작용을 받지 않고, 내식성이 크며, 유기산에 거의 침식이 되지 않습니다. 그래서 양철판이나 식료품이나 음료수용 금속재료로, 땜납의 재료로 쓰이고 있습니다. 

 

5) 알루미늄

원광석인 보 오크 사이드로 순수한 알루미나를 만들고 이것을 가지고 다시 전기 분해하여 만들어지면 알루미늄이 됩니다. 알루미늄의 특징은 전기나 열전도율이 높고, 내식성이 크며, 비중에 비하여 강도가 큽니다. 또한 산과 알칼리에 약하며 모르타르나 콘크리트에 의해 부식이 됩니다. 전기용접은 가능하고 납땜으로는 불가능합니다.

 

알루미늄은 양극 산화피막을 만들어서 내식성을 증가시키게 됩니다. 가볍고 가공이 용이하며, 대기 중에서 부식되지 않기 때문에 지붕을 잇는 재료나 가구, 창호용, 실내 장식용으로 많이 쓰이고 있습니다. 

 

6) 알루미늄 합금 

알루미늄에 여러 가지 원소들을 첨가하여 만들어지는 합금을 말합니다. 알루미늄 합금의 종류 가운데 내식 알루미늄 합금, 고력 알루미늄 합금이 있는데, 내식 알루미늄 합금은 내식성이 거의 없고, 염기에 강합니다. 그래서 선박용이나 건축용으로 많이 쓰이고 있습니다. 고력 알루미늄 합금은 강도가 크기 때문에 구종용으로 적합하지만, 부식성이 있습니다. 그래서 건축 구조용 재료나 항공기용 재료로 많이 쓰이고 있습니다. 

 

7) 납 

납은 순도 99% 이상 방연광 PbS를 용광로에 환원하여 만들게 됩니다. 납은 금속 중에서 가장 비중이 크며, 내알칼리성은 작지만, 내산성이 큽니다. 또한 주조성은 좋지만 기계적 성질이 떨어집니다. 또 연산, 농질산, 황산에는 강하지만 묽은 질산에는 녹는 특징이 있습니다. 그래서 압연 연판이나 지붕재, 홈통, 축전지의 극판, 케이블의 피복재 등으로 쓰이고 있습니다. 

 

 8) 납 합금

납 합금은 땜납과 가용합금이 있는데, 땜납은 함석 동판이나 놋쇠판 접합용으로 쓰이고 있습니다. 가용 합금은 자동 스프링클러의 부속품이나 배전반 퓨즈로 쓰이고 있습니다. 

 

9) 니켈 

니켈은 순 니켈은 건축재료로 못 쓰기 때문에 합금류로 쓰입니다. 니켈 합금류의 특징은 변색이 안 되고 내식성이 높고 기계적 성질이 우수하다는 것이 특징입니다. 

 

10) 티타늄

티타늄은 고강도에 우수한 내식성을 자랑합니다. 또 대단히 가볍기 때문에 구조물의 중량을 경량화 할 때 쓰이고 있습니다.