황동, 주석 청동, 빨간색 및 흰색 구리: 차이점 설명

인류가 구리를 사용했다는 최초의 증거는 고고학자들이 이라크 북부에서 토종 구리로 만든 구리 구슬을 발견하면서 약 1만 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 중국에서는 약 4,000년 전으로 거슬러 올라갑니다. 처음에는 정제된 구리를 사용하여 물건을 만들었지만, 구리의 부드러움과 제한된 내구성으로 인해 구리를 다른 금속과 결합하여 특성을 향상시키는 구리 합금이 개발되었습니다.

오늘날 구리 합금은 구성과 특성에 따라 여러 가지 범주로 분류됩니다:

• 백색 구리(니켈은 또는 독일은이라고도 함): 구리, 니켈, 아연의 합금으로 실제 은이 포함되어 있지 않습니다. 은백색의 외관과 우수한 내식성을 가지고 있습니다. 백동은 보석, 은제품, 전기 접점 등에 사용됩니다.
• 구리: 순수 구리 및 고구리 합금(최소 99.3% 구리 함유)은 뛰어난 전기 및 열 전도성, 내식성, 성형성을 제공합니다. 구리는 전기 배선, 배관, 열교환기 등에 사용됩니다.
• 황동: 구리와 아연의 합금으로, 아연 함량은 일반적으로 5%에서 45%입니다. 황동은 순수 구리에 비해 강도, 가공성 및 내식성이 향상되었습니다. 황금색과 음향 특성으로 인해 악기, 장식품 및 해양 분야에서 인기가 높습니다.
• 청동: 전통적으로 구리와 주석의 합금인 청동은 알루미늄, 실리콘 또는 니켈과 같은 다른 원소를 포함할 수 있습니다. 청동은 황동보다 강도와 내식성이 높습니다. 청동은 일반적으로 해양 하드웨어, 조각품, 베어링에 사용됩니다.

이 둘의 차이점은 무엇인가요?

빨간색 구리

순수 구리라고도 알려진 적색 구리는 99.5%에서 99.95%의 구리를 함유하고 나머지는 미량의 불순물로 이루어진 고순도 구리 합금입니다. 이 소재는 산화되면 보라색으로 변하는 특징적인 장미빛 붉은 색으로 구별됩니다.

순수 구리 등급의 지정 체계는 일반적으로 접두사 "T" 뒤에 숫자 서열을 사용합니다. 시퀀스 번호가 증가할수록 구리 함량은 일반적으로 감소합니다. 예를 들어, T1은 T3보다 순도가 높음을 나타냅니다. 다른 순수 구리 등급으로는 TP2와 TAg0.1이 있으며, 후자는 향상된 특성을 위해 소량의 은을 함유하고 있습니다. 우수한 전기 전도성과 성형성을 제공하는 무산소 구리 등급은 TU1 및 TU2로 지정됩니다.

적색 구리는 전기 및 열 전도성이 뛰어나고 연성이 높으며 내식성이 우수합니다. 이러한 특성 덕분에 특히 전기 및 전자 산업에서 다양한 응용 분야에 이상적인 소재입니다. 적색 구리는 케이블과 전선을 포함한 전기 전도체 제조는 물론 버스바, 커넥터 및 높은 전도성과 성형성이 필요한 기타 부품 제조에 널리 사용됩니다.

소재의 순도가 높기 때문에 가공성이 우수하여 드로잉, 압연, 압출과 같은 효율적인 성형 공정이 가능합니다. 이러한 특성은 작업 경화에 대한 저항성과 결합되어 적색 구리는 복잡한 형상이나 가는 와이어 생산이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

적색 구리는 전기 응용 분야 외에도 열 관리 시스템, 배관 설비, 미적 매력과 내식성이 중요한 건축 요소에 사용됩니다. 또한 생체 적합성이 뛰어나 특정 의료 분야에도 적합합니다.

황동

황동은 주로 구리와 아연으로 구성된 다용도 합금으로, 구리가 주요 원소입니다. 이 두 가지 금속이 기본을 이루는 가운데 경도, 강도, 가공성, 내식성과 같은 특정 특성을 향상시키기 위해 납, 주석, 알루미늄, 망간, 니켈과 같은 다른 원소들이 종종 첨가됩니다. 황동의 독특한 황금빛 색조는 구성 성분에 따라 달라지며, 일반적으로 구리 함량이 높을수록 더 붉은색을 띠게 됩니다.

황동의 분류는 일반적으로 구리 함량을 기준으로 하며, 문자 "H" 뒤에 구리 비율을 표시합니다. 예를 들어, H59는 약 59%의 구리를 함유하고 있고, H90은 약 90%의 구리를 함유하고 있습니다. 더 복잡한 황동 합금은 주요 합금 원소의 화학 기호와 각각의 백분율을 포함하는 확장 명명법을 사용하여 지정합니다. 예를 들어, HPb89-2는 89% 구리와 2% 납이 함유된 황동 합금을 나타냅니다.

황동은 우수한 연성, 성형성, 내마모성 등 우수한 기계적 특성을 지니고 있습니다. 비교적 낮은 융점(조성물에 따라 900°C~940°C 범위)으로 주조 및 가공 공정이 용이합니다. 합금 고유의 부드러움과 내마모성이 결합되어 잦은 작동이 필요한 밸브, 파이프라인 및 유체 처리 시스템의 응용 분야에 이상적입니다.

또한 황동은 주목할 만한 음향 특성을 가지고 있어 트럼펫, 트롬본, 색소폰과 같은 악기에 널리 사용되고 있습니다. 쉽게 가공할 수 있고 부식에 강하기 때문에 총기용 카트리지 케이스 제조는 물론 장식용 건축 요소와 선박용 하드웨어에도 선호되는 소재입니다.

산업 분야에서 황동은 순수 구리만큼 높지는 않지만 여전히 중요한 전기 및 열 전도성 때문에 선택되는 경우가 많습니다. 이러한 특성은 내식성과 결합되어 황동은 덜 자극적인 환경의 전기 부품 및 열교환기에 적합합니다.

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브론즈

청동은 고대부터 사용되어 온 합금입니다. 주석 청동으로 알려진 가장 초기의 형태는 주로 구리와 주석으로 구성되었습니다.

시간이 지남에 따라 청동의 정의는 아연(황동) 또는 니켈(큐프로니켈)을 상당량 함유한 것을 제외한 모든 구리 합금을 포함하도록 확장되었습니다. 청동 합금의 대표적인 예로는 납 청동, 알루미늄 청동, 실리콘 청동 등이 있습니다. 청동은 일반적으로 외부에 노출되면 청록색 녹청과 함께 적갈색을 띠는 특징적인 색상을 나타냅니다. 중국에서 청동 합금은 문자 "Q" 뒤에 아연을 제외한 주요 합금 원소의 화학 기호와 그 함량 비율을 사용하여 지정하는 경우가 많습니다. 예를 들어, Q Al5는 알루미늄 함량이 약 5%인 알루미늄 청동을 나타냅니다.

몇 가지 표준화된 주조 구리 합금 등급이 업계에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 5-5-5 주석 청동(ZCuSnPb5Zn5)은 주석, 납, 아연이 각각 약 5% 함유되어 있으며, 나머지는 구리입니다. 또 다른 일반적인 합금은 10-3 알루미늄 청동(ZCuAl10Fe3)으로, 약 10%의 알루미늄과 3%의 철을 함유하고 있습니다. 주석 청동 합금은 주조성이 우수하고 응고 시 수축이 최소화되어 터빈 블레이드, 기어, 베어링 및 밸브 시트와 같은 까다로운 응용 분야의 정밀 부품을 제조하는 데 이상적인 것으로 잘 알려져 있습니다.

각 청동 합금은 특정 용도에 적합한 고유한 특성을 제공합니다. 예를 들어 알루미늄 청동은 특히 해양 환경에서 우수한 강도와 내식성을 제공하며, 납 청동은 가공성이 뛰어나 부싱과 베어링에 자주 사용됩니다. 특정 청동 합금의 선택은 기계적 특성, 내식성, 내마모성, 제작 용이성 등 용도의 특정 요구사항에 따라 달라집니다.

흰색 구리

니켈 실버 또는 독일 은으로도 알려진 백동은 주로 구리와 니켈로 구성된 합금으로, 아연이 세 번째 성분으로 첨가되는 경우가 많습니다. 은백색의 독특한 외관은 구리를 주성분으로 하기 때문입니다. 구체적인 명칭은 지역과 용도에 따라 다를 수 있지만, 일부 표준에서는 "CUXXX"라는 명칭을 사용하는 것이 일반적입니다.

백색 구리 합금은 주요 용도에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류됩니다:

1. 구조용 백색 구리: 이 합금은 특히 해양 환경에서 내식성이 뛰어나고 광택을 유지하는 능력이 뛰어나다는 평가를 받고 있습니다. 강도와 연성 등 기계적 특성이 우수합니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다:

• B30(Cu-30Ni): 약 30% 니켈을 함유하여 우수한 내식성을 제공합니다.
• B10(Cu-10Ni): 약 10% 니켈로, 특성과 비용 효율성의 균형을 제공합니다. 이 합금은 미관과 내구성이 중요한 정밀 기기, 의료 기기, 선박용 피팅 및 건축 분야에서 광범위하게 사용됩니다.

2. 전기 백색 구리: 이 합금은 특정 전기 및 열 특성, 특히 높은 전기 저항률과 낮은 온도 저항 계수를 위해 설계되었습니다. 주목할 만한 등급은 다음과 같습니다:

• BMn3-12: 이 합금은 일반적으로 3% 망간과 12% 니켈을 함유하고 있어 우수한 열전 특성을 제공합니다. 전기 백색 구리 합금은 저항 소자, 열전대 및 다양한 온도 범위에서 안정적인 저항이 필수적인 기타 전기 부품에 널리 사용됩니다.

가격

가격 측면에서 구리 합금은 뚜렷한 계층 구조를 보이며, 순수 구리(적색 구리라고도 함)가 가장 높은 가격대를 형성하고 있습니다. 이는 주로 전기 및 열 전도성이 우수할 뿐만 아니라 내식성이 뛰어나기 때문입니다. 순수 구리에 이어 백동(백색 구리라고도 함)이 두 번째로 가격이 높습니다. 일반적으로 구리와 니켈로 구성된 이 합금은 특히 해양 환경에서 향상된 강도와 내식성을 제공합니다.

주로 구리와 주석으로 구성된 합금인 청동은 가격 스펙트럼에서 세 번째 자리를 차지합니다. 청동은 특정 성분에 따라 가격이 달라지며, 알루미늄 청동이나 실리콘 청동과 같은 일부 특수 청동은 고유한 특성으로 인해 가격이 더 높을 수 있습니다.

구리와 아연의 합금인 황동은 일반적으로 구리 합금 중에서 가장 경제적인 옵션입니다. 저렴한 비용과 우수한 가공성 및 매력적인 외관이 결합되어 다양한 용도로 널리 사용됩니다. 그러나 황동은 가장 저렴한 구리 합금임에도 불구하고 철이나 강철과 같은 철 금속에 비해 여전히 상당히 높은 가격대를 형성하고 있다는 점에 유의해야 합니다.

이 가격 구조는 원재료 비용뿐만 아니라 각 합금의 특정 특성, 제조 공정 및 시장 수요를 반영합니다. 엔지니어링 애플리케이션용 소재를 선택할 때는 초기 소재 비용뿐만 아니라 수명, 사용 환경에서의 성능, 전체 수명 주기 비용과 같은 요소도 고려해야 합니다.