황동의 5가지 종류와 분류 방법

황동이란 무엇인가요?

황동은 주로 구리와 아연으로 구성된 다용도 합금으로, 일반적으로 구리가 주요 원소입니다. 일반 황동으로 알려진 표준 배합은 이 두 가지 금속이 다양한 비율로 구성되어 있습니다. 납, 주석, 알루미늄 또는 니켈과 같은 추가 원소가 합금에 포함되면 특수 황동으로 분류되며, 각 변형은 특정 용도에 맞는 고유한 특성을 제공합니다.

이 구리-아연 합금은 뛰어난 내식성, 높은 성형성, 뛰어난 내마모성 등 탁월한 특성 조합으로 잘 알려져 있습니다. 황동은 성분에 따라 붉은색에서 은빛에 이르는 독특한 황금빛을 띠는 것이 특징입니다. 낮은 마찰 특성과 항균 특성으로 다양한 산업 분야에서 활용도가 더욱 높아졌습니다.

황동은 특히 배관 및 HVAC 시스템 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 부식에 강하고 고압을 견딜 수 있기 때문에 밸브, 수도관, 에어컨용 연결 파이프 제조에 주로 사용되는 소재입니다. 황동은 열전도율이 높아 라디에이터와 열교환기에 이상적입니다. 또한 황동은 내구성, 가공성 및 미적 매력으로 인해 악기, 장식용 하드웨어, 전기 부품 및 해양 분야에 광범위하게 사용됩니다.

황동의 다재다능함과 순수 구리에 비해 비용 효율성이 뛰어나 현대의 제조 및 엔지니어링 애플리케이션에서 황동의 중요성은 계속 커지고 있습니다.

황동의 종류

납 황동

납은 황동에 거의 녹지 않으며 입자 경계를 따라 개별 입자로 존재합니다. 납 황동은 α와 (α+β) 두 가지 유형으로 구분됩니다. α 납 황동은 내충격성이 떨어지고 고온에서 가소성이 낮기 때문에 냉간 성형 또는 열간 압출 공정에 제한적으로 사용됩니다. 반면 (α+β) 납 황동은 고온에서 가소성이 우수하여 단조 작업에 적합합니다.

주석 황동

황동에 주석을 첨가하면 합금의 내열성과 특히 바닷물 부식에 대한 저항성이 크게 향상됩니다. 이러한 특성으로 인해 주석 황동은 '해군용 황동'이라는 별명을 얻었습니다. 주석은 구리 기반 고용체에 용해되어 강도 특성을 향상시킵니다.

그러나 주석 함량이 특정 임계값 이상으로 증가하면 소성 변형을 방해하는 취성 ε 상(Cu3Sn 금속 간 화합물)이 형성됩니다. 따라서 주석 황동의 주석 함량은 일반적으로 중량 기준으로 0.5-1.5%로 제한됩니다.

일반적인 주석 황동 합금으로는 HSn70-1, HSn62-1, HSn60-1이 있습니다. HSn70-1은 냉간 및 열간 성형 공정에 모두 적합한 고연성 합금입니다. 후자의 두 등급은 α+(α+β) 이중 상 미세 구조를 가지며, 종종 소량의 ε 상이 포함되어 있습니다. 이러한 합금은 상온에서 낮은 가소성을 나타내며 주로 열간 가공에 적합합니다.

망간 황동

망간은 다른 합금 원소에 비해 고체 황동에 대한 용해도가 높습니다. 1-4% 망간을 첨가하면 연성을 손상시키지 않으면서도 황동의 강도와 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 망간 황동은 일반적으로 (α+β) 미세 구조를 나타냅니다. HMn58-2는 이 범주에서 일반적으로 사용되는 합금으로 냉간 및 열간 성형 작업 모두에서 뛰어난 가공성을 제공합니다.

철 황동

철 함유 황동 합금에서 철은 입자 정제를 위한 핵 형성 부위 역할을 하는 철이 풍부한 입자로 침전됩니다. 이 메커니즘은 재결정화된 입자 성장을 억제하여 합금의 기계적 및 기술적 특성을 향상시킵니다. 이러한 황동의 철 함량은 일반적으로 1.5% 이하로 제한되어 (α+β) 미세 구조가 형성됩니다. 이러한 합금은 고온에서 높은 강도, 인성 및 우수한 가소성을 나타내며 냉간 가공도 가능합니다. HFe59-1-1은 이 범주에서 널리 사용되는 합금입니다.

니켈 황동

니켈은 구리와 함께 연속적인 고용체를 형성하여 황동의 α상 영역을 크게 확장합니다. 니켈을 첨가하면 대기 및 해양 환경 모두에서 황동의 내식성이 크게 향상됩니다.

또한 니켈은 황동의 재결정 온도를 높이고 미세한 입자 형성을 촉진합니다. 단상 α 구조가 특징인 HNi65-5 니켈 황동은 상온에서 우수한 가소성을 발휘하며 열간 가공도 효과적으로 할 수 있습니다.

그러나 니켈 황동의 납 불순물 함량이 높으면 합금의 열간 가공성이 심각하게 저하될 수 있으므로 이를 엄격하게 관리하는 것이 중요합니다.

황동 구성

순도 측정

황동의 순도를 결정하기 위해 아르키메데스 원리를 활용하여 샘플의 부피와 질량을 측정한 후 구리와 아연의 밀도에 따라 황동에서 구리의 비율을 계산할 수 있습니다.

일반 황동

일반적인 황동은 구리와 아연의 합금입니다. 아연 함량이 35% 미만인 경우 구리에 용해되어 단상 황동으로 알려진 단상 α 구조를 형성할 수 있습니다. 이 구조는 가소성이 우수하여 냉간 및 열간 프레스에 이상적입니다.

아연 함량이 36%에서 46% 사이인 경우 단상 α와 구리-아연 기반 β 고용체가 있는데, 이를 2상 황동이라고 합니다. β 상은 황동의 가소성을 감소시키고 인장 강도를 증가시켜 열압 가공에만 적합합니다. 아연 함량이 계속 증가하면 인장 강도가 감소하여 쓸모가 없게 됩니다.

황동에 대한 코드는 'H+번호'로 표시되며, 여기서 'H'는 황동을, '번호'는 구리의 질량 비율을 나타냅니다. 예를 들어, H68은 구리 68%, 아연 32% 함량의 황동을 나타냅니다.

주조 황동의 경우 ZH62와 같이 코드 앞에 문자 "Z"가 추가됩니다. 예를 들어, ZCuZnZn38은 아연 함량이 38%이고 나머지는 구리인 주조 황동을 나타냅니다.

H90과 H80은 단상 황동으로 황금빛 노란색을 띠고 있습니다. H59는 2상 황동으로 볼트, 너트, 와셔, 스프링과 같은 전기 제품 구조 부품에 널리 사용됩니다. 일반적으로 단상 황동은 냉간 변형 가공에 사용되며, 2상 황동은 열간 변형 가공에 사용됩니다.

특수 황동

일반 황동에 다른 원소를 첨가하여 만든 합금을 특수 황동이라고 합니다. 일반적으로 첨가되는 원소로는 납, 주석, 알루미늄이 있으며, 각각 납 황동, 주석 황동, 알루미늄 황동이라고 합니다. 이러한 원소를 첨가하는 목적은 주로 황동의 인장 강도와 가공성을 향상시키기 위한 것입니다.

특수 황동의 코드는 "H+주 첨가 원소(아연 제외)의 기호+구리의 질량 분율+주 첨가 원소의 질량 분율+기타 원소의 질량 분율"로 표시됩니다. 예를 들어 HPb59-1은 구리의 질량 분율이 59%, 납(주요 첨가 원소)의 질량 분율이 1%, 나머지는 아연임을 나타냅니다.

황동 열처리 사양

황동의 열간 가공 온도 범위는 750~830°C(1382~1526°F)입니다. 어닐링은 520~650°C(968~1202°F) 사이에서 수행되며, 응력 완화 어닐링은 일반적으로 260~270°C(500~518°F)의 낮은 온도에서 이루어집니다. 이러한 정밀한 온도 범위는 최적의 기계적 특성과 미세 구조를 달성하는 데 매우 중요합니다.

친환경 황동 C26000(카트리지 황동 또는 C2600이라고도 함)은 뛰어난 성형성, 높은 인장 강도, 우수한 가공성, 우수한 용접성 및 견고한 내식성 등 탁월한 특성을 보여줍니다. 이러한 특성 덕분에 열교환기, 제지 제조 장비, 정밀 기계 부품 및 복잡한 전자 부품을 비롯한 다양한 응용 분야에 이상적입니다.

C26000 황동은 다양한 제조 요구에 맞게 다양한 치수로 제공됩니다. 두께 옵션은 0.01mm의 초박형부터 2.0mm의 두꺼운 시트까지 다양하며, 폭은 2mm의 좁은 스트립부터 600mm의 넓은 판재까지 폭넓게 선택할 수 있습니다. 완전 어닐링(O), 1/4 하드(1/2H), 3/4 하드(3/4H), 풀 하드(H), 엑스트라 하드(EH), 스프링 하드(SH) 등 다양한 템퍼 옵션으로 소재의 활용성이 더욱 향상됩니다. 이러한 경도를 통해 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 맞춤형 기계적 특성을 구현할 수 있습니다. 황동은 GB(중국), JIS(일본), DIN(독일), ASTM(미국), EN(유럽) 등 여러 국제 표준을 준수하여 글로벌 호환성과 품질 보증을 보장합니다.

C26000 황동은 가공성이 뛰어나 고정밀 가공 작업에 특히 적합합니다. 최적의 칩 형성 특성과 낮은 공구 마모 특성으로 고속 자동 선반과 고급 CNC(컴퓨터 수치 제어) 머시닝 센터 모두에 탁월한 선택이며, 표면 조도가 우수한 복잡하고 공차가 엄격한 부품을 생산할 수 있습니다.