구리와 구리 합금의 종류(순동, 황동, 청동, 동니켈 합금)와 특성을 알아보자

구리와 구리 합금의 종류(순동, 황동, 청동, 동니켈 합금)와 특성을 알아보자

구리는 산업과 생활에 필수적인 대표적인 비철금속 재료 중 하나로 다양한 종류가 있습니다.

 

실용화된 역사도 오래되어 기원전 400년 전 이집트 고분 등에서도 출토되어 

세계 각국에서 오랫동안 사용되고 있는 친숙한 재료 중 하나입니다.

 

현재 실용화된 많은 구리나 구리합금은 당시와는 비교할 수 없을 정도로 다양한 종류와 성질을 지니게 되었지만, 

구리가 가지고 있는 기본적인 성질은 크게 달라지지 않았습니다.

 

철에는 없는 특성이 이 구리를 유용한 한 재료로 삼는 이유이기도 합니다.

 

구리와 구리 합금의 특성

구리의 특성이 가장 좋은 것이라고 하면, 가공성의 좋은 점과 도전성, 

열전도의 좋은 점을 들 수 있습니다.

 

동선의 예를 보면 알 수 있듯이 은에 버금가는 높은 전도성·열전도성을 가진 이 재료는

전기부품, 전동기나 배선·기반에 다수 사용되고 있습니다.

예로부터 구리가 자주 사용된 배경에는 가공성도 있다고 합니다.

 

압연 및 압출 등의 소성 가공이 용이하며, 전연성이 뛰어난 대표 금속입니다.

 

또한 절삭 마감면이 아름답고, 

색상이 풍부한 등의 면에서도 구리를 가까운 곳에서 볼 수 있는 요인이라고 할 수 있습니다.

 

그 밖에 열간 단조성이 뛰어나 복잡한 제품 가공에도 적합합니다.

 

스프링 특성에도 탁월하여 베릴륨동, 인청동 등의 피로강도가 높은 구리합금이 활용되었습니다.

철강재료와 달리 극저온에서도 조직이 파괴되지 않아 저온 취성이 뛰어난 재료이기도 합니다.

내식성도 우수한 특성을 가지며, 귀중한 금속이므로 접촉에 의한 부식에도 강합니다.

일반적으로 200℃ 이하에서 사용하며 내열성이 뛰어난 것도 

최고 사용온도는 250℃에서 300℃ 정도입니다.

 

일부 예외적으로 400℃ 이상에서 사용되는 큐프로니켈과 같은 구리 합금도 있습니다.

반대로 극저온에서는 취화되지 않기 때문에 문제없이 사용할 수 있습니다.

 

다채로운 구리 종류

구리는 종류별로 보면 순동, 황동, 청동, 백동, 양백, 큐프로니켈, 베릴륨동 등이 있습니다.

순동 이외는 구리에 아연과 납, 주석, 알루미늄, 니켈 등을 단독 또는 여러 조합한 구리 합금입니다.

또한 구리에는 그 제조법에서 신동품과 주물이 있어 실용상 90% 가까이가 신동품이라고 합니다.

또 신동 중에서도 황동(놋쇠)이 가장 많이 쓰이는 재료이며, 순동과 황동에서 구리 수요의 대부분을 차지한다고도 합니다.

 

구리 기호

구리 재료(신동)의 표기 기호도 이러한 분류와 일치합니다.

C1020(무산소동) 등 구리나 구리합금은 JIS 규격상 알파벳 C와 네 자리 숫자로 나타냅니다.

 

C1~의 1000번대는 순동 또는 구리를 많이 포함하는 합금류로, 

C17~의 베릴륨동이나 C19~의 티타늄동 등도 포함하는 카테고리입니다.

 

C2801이나 C2700과 같이 2000번대는 황동이나 단동과 같은 구리와 아연의 Cu-Zn계의 동합금, 

 

C3604와 같은 3000번대는 가공성을 올리기 위해 Pb를 첨가한 쾌삭황동, 

 

C4621을 비롯한 4000번대는 Cu-Zn계에 Sn(주석)을 첨가한 네이벌황동, 

 

C5191을 대표종으로 하는 「린청동」(Cu-Sn-P합금)은 C5000번대, 

 

C6161나 C6191등의 6000번대는 알루미늄청동 혹은 악기판용 황동, 고력황동,

C735각각의 특성에 대해서는 각 구리 합금의 페이지에서 간단하게 소개하겠습니다.

 

 

뇌관용 구리	C2051
단동	C2100
	C2200
	C2300
	C2400
73황동	C2600
	C2680
65/35황동	C2700
	C2720
64황동	（C2800、C2801）
	（C2800、C2801）
쾌삭황동	C3560
	C3561
	C3710
	C3713
주석황동	C4250
네이벌황동	C4621
	C4640
애드미럴티황동	C4430
알루미늄황동	C6870
	C6871
	C6872
고력황동	C6782
	C6783

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녹는점	약 1084℃
끓는점	약 2360℃
비열(20℃)	385 J/kg・℃
밀도	8.96g/cm3（20℃）
세로탄성계수(영률)	117.7kN/mm2
열팽창률(20~100℃)	16.8x10-6/℃
전도율	100%IACS
전기 대비 저항 (20 ℃)	1.7241μΩ·cm
저항의 온도 계수(20℃)	0.00397/℃
대자율	-0.080x10cgs-6 단위/g

 

구리(신동품)의 종류와 분류에 대하여

제조법에서 크게 분류하면 구리는 신동품과 주물이 되는데, 

이 중 신동품은 다음과 같은 분류가 가능합니다.

 

신동의 형상은 판, 조, 막대, 선, 관, 부스바 등으로 되어 있습니다.

순동
무산소구리, 터프피치구리, 탈산구리가 있으며, 

이들 3종류의 차이는 제조법상 함유하는 산소량의 차이입니다.

구리 순도 99.9% 이상으로 전도성과 열전도에는 특히 뛰어나지만 강도는 다른 금속과 비교해도 약해집니다.

고동 합금
베릴륨동, 티타늄동, 지르코늄동, 주석이 들어간 구리, 철이 들어간 구리, 

콜슨합금 등 구리의 비율이 높은 합금으로 구리가 본래 가지고 있는 

높은 전기전도성이나 열전도성 크게 손상시키지 않고 강도를 높인 것이 있습니다.

 

다만 기계적 성질을 높이기 위해서는 첨가 원소의 양이 증가하고, 

결과적으로 전기 전도성은 떨어지는 경향이 있습니다.

 

685N/mm2 이상의 높은 강도를 가진 것이나, 재결정 강도가 높고 내열성이 뛰어난 것 등이 있습니다.

황동(놋쇠)
황동(혹은 황동, 브라스라고도 함)은 가장 사용량이 많은 구리로 알려져 있습니다.

단동, 뇌관용 황동, 칠삼 황동, 육사 황동, 65:35 황동, 쾌삭 황동, 네이벌 황동, 

애드미럴티 황동, 알루미늄 황 동 및 고력황 동이 있으며 

베이스가 되는 것은 구리와 아연의 합금으로 여기에 Pb와 Sn 및 Al 등을 첨가하여 

각각 특징 있는 것으로 하고 있습니다.

청동
Cu-Sn계의 구리 합금인 「스즈 청동」이나 여기에 「린」(P)을 소량 첨가한 

「린 청동」, 쾌삭 청동, 알루미늄 청동이 있습니다.

동니켈 합금
구리와 니켈의 합금에는 백동, 큐프로니켈, 양백, 쾌삭 양백이 있습니다.

'흰색' 글자가 들어간 것에서 쉽게 상상할 수 있는 것처럼, 이것들은 흰색이 도는 구리 합금입니다.

 

 

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