비철금속재료 - 마그네슘 및 그 합금/니켈합금/아연, 납, 주석과 그 합금

2. 마그네슘 및 그 합금

 

(1) 마그네슘 합금의 성질 및 특징

1. 마그네슘은 열전도율과 전기 전도율이 구리나 알루미늄보다 훨씬 낮다.

2. 기계적 성질도 뒤지는 편이나 실용 금속 중에서 가장 가벼우며 비중에 대한 인

장강도, 즉 비강도가 대단히 큰 금속이다. 비중 1.74, 용융점650℃, 재결정온도

150℃, 인장강도 15~35 N/mm₂이다.

3. 마그네슘 합금은 주물로 만들 때 인장강도, 연신율, 충격값 등이 알루미늄 합

금과 비슷하다.

4. 절삭성은 목재와 같을 정도로 좋아서 기계재료로 사용할 때는 부품의 무게 경

감과 가공비의 절감이라는 효과가 있다.

5. 바닷물에는 아주 약하며 냉간가공도 거의 불가능하다.

6. 단편재로서의 강도는 두랄루민의 약 1/3 정도이며, 충격값도 두랄루민보다 작다.

7. 마그네슘 합금도 용접이나 기계적으로 결합시킬 수 있다.

8. 마그네슘은 지그 및 고정구의 재료로써 사용하는 또 다른 하나의 비철공구 재

료이다.

9. 마그네슘은 대단히 가볍고 다양하게 사용할 수 있고 무게 대 강도의 비가 높다.

10. 마그네슘은 알루미늄이나 강보다 더 빠르게 기계 가공될 수 있다.

11. 마그네슘은 용접할 수도 있으며 기계적인 접합도 할 수 있다.

12. 마그네슘 사용에 있어 한 가지 문제점은 화재의 위험이 크다는 것이다. 그러나

칩을 거칠게 하고 적절한 절삭유를 사용하면 화재의 위험은 크게 감소한다.

마그네슘을 어떤 형태로 기계 가공할 때에는 화제에 대비하여 모래나 건조된

가루를 뿌리는 것이 좋다.

 

(2) 마그네슘 합금의 종류

 

1. 주물용 마그네슘(Mg) 합금

ㄱ. 다우메탈(dow metal) : 대표적인 주물용 Mg 합금으로 Mg-AI계로 Al 10%

내외이다.

ㄴ. 엘렉트론(Electron) : Mg-Al-Zr계 합금으로 Mg 90% 이상으로 내연기관 피스

톤에 사용된다.

2. 가공용Mg함금

ㄱ. Mg-Mn계, Mg-Zn-Zr계, Mg-Th계 등이 있다.

ㄴ. MIA합금 : Mg+Mn+Ca의 조성으로 가공용 Mg합금

 

3. 니켈합금

 

Ni은 공기 중에서 500℃까지 산화되지 않고 1000℃에서 다소 산화한다. 초산, 왕수에

는 쉽게 용해되고 연산, 황산에는 서서히 침식되며 알칼리에는 강하다. 상온 및 고온

에서 쉽게 가공된다.

 

(1) 니켈 합금의 종류

 

1. Ni-Cu계 합금

전기저항이 대단히 크고 내열성이 크고 고온에서 경도 및 강도저하가 적은 내

식성이 크고 산화도가 적고, Fe 및 Cu에 대한 열전효과가 크다.

ㄱ. 10~30% Ni 합금(큐프로 니켈 cuprolls nikel) : 비철합금 중 전연성이 가장 크

고 화폐 열교환기에 사용된다.

ㄴ. 40~50% Ni 합금(콘스탄탄 : constantan) : 전기 저항이 크고 온도계수가 낮아

통신기, 전열선 열전쌍 등에 사용된다.

ㄷ. 44% Ni 합금(어드밴스 : advence) : 1% Mn이 첨가되고 정밀진기의 저항선으

로 사용된다.

ㄹ. 60~70% Ni 합금(모넬메탈 : monel metal) : 강도와 내식성이 우수해서 화학

공업용으로 사용되고 여기에 4% Si(S모넬), 3% Si(H모넬), 0.035% S(R모넬),

2.75% Al(K모넬) 등을 첨가한다.

 

참고

20~25%, Ni합금은 백동이라 하여 가공성이 좋아 가정용품 등에 널리 사용된다.

 

2. 내식용 니켈합금

ㄱ. 인코넬(inconel), 하스텔로이(hastallay), 일리움(illium) 등이 있다.

ㄴ. Ni-Mo-Cr 합금 : 헤이스트로이, C, N, W 등이 이 계에 속하며, 광범위의 부

식환경에 저항성이 우수하다. 연소가스, 산화성, 산, 황산, 아황산, 차아염

소산, 염화제2철, 황산제2철, 크롬산염 등의 수용액에 저항이 크다.

 

4. 아연, 납, 주석과 그 합금

 

(1) 아연

납(Pb), 주식(Sn)과 함께 저융점 금속(Sn의 융점 231.9℃보다 낮은 융점을 갖는 합

금의 총칭)이라 불리우며, 그들의 합금도 특수한 용도로서 공업상 중요하다. 또 이

들의 합금은 색이 백색이므로 화이트 메탈(White metal)이라고도 한다. 아연의 주

요 용도는 아연도금인데 이 경우의 아연은 비교적 고순도의 것이 바람직하다. 압

연하여 건전지 및 인쇄 판재로서 용도가 넓고 또한 다이캐스팅(diecasting)으로서

도 수요가 급증되고 있다.

(2) 납

융점이 낮고 가공이 쉬워 예로부터 인류가 사용해 온 금속 중의 하나이다. 땜납,

수고관, 활자 합금, 베어링 합금, 건축용에 TM이고, 실용 금속 중 가장 밀도가 크고

유연하다. 또한 전연성이 크고 융점이 낮으며, 내식성이 우수하고 방사선의 투과

도가 낮은 것이 특징이다.

(3) 주석

주석 도금 철판, 그 밖에 구리 합금, 마모 합금, 땜납 등으로도 이용된다. 달리 독

이 없으므로 의약품, 식품 등의 포장용 튜브로서 사용된다.

 

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