구리의 특징과 합금의 종류
학교 과학 실습 시간에 전기 전도율 연구를 위해서 구리선을 자주 접했습니다. 이렇듯 수업에도 이용될 만큼 친숙하며, 시각적으로도 확연이 드러나는 전기전도율을 가지고 있습니다. 구리에 열을 가하고 이를 이용해 자석을 만들기도 하며 과학 실습 재료로 자주 사용되었습니다. 그리고 강도가 낮아 쉽게 휘어지는 성질을 가졌습니다. 이런 성질로 인해 열작업 시 쉽게 변형될 수 있으니 주의가 필요합니다. 그리고 인체에 영향이 크게 없기 때문에 동전이나 메달로도 생산되고 있습니다. 이런 제품에서 알 수 있듯 색상은 황색 또는 주황색으로 무채색 계열의 다른 금속과는 차이를 보입니다. 구리의 순도가 높을수록 더 많은 적색을 띠게 됩니다. 열전도율과 함께 전기전도율도 매우 좋은 금속이기에 산업현장에서 많이 쓰이고 있습니다. 원소기호는 Cu이며 번호는 29를 가지고 있는 금속입니다. 구리와 다른 재료가 합금되었을 때 장점이 극대화되거나 줄어들 수도 있기 때문에 이는 주의해야 할 사항입니다. 특히 전기전도율을 낮출 수 있는 재료로는 대표적으로 알루미늄이나 인이 있습니다.
합금의 종류로는 크게 3가지로 나누어 볼 수 있습니다. 첫 번째로 아연과 구리를 더한 황동, 두 번째는 주석과 구리를 더한 청동 마지막으로 니켈과 구리를 합한 백동입니다. 황동은 보편적으로 구리와 아연이 7:3의 비율 또는 6:4 비율로 혼합됩니다. 일반적으로 이 비율을 넘어가지 않는다고 합니다. 180℃~260℃에서 변화됩니다. 황동의 종류로는 톰백, 황동, 문쯔메탈, 철황동, 듀라나 메탈, 양백 알루미늄황동 등이 있습니다. 금속을 녹여 틀에 넣고 굳혀 상품을 만드는 주물에 사용되거나 금색을 띄고 있기 때문에 장식품등으로 사용됩니다. 청동의 비율은 주석이 15% 이하의 경우가 많습니다. 쉽게 마모되지 않아 기계적인 재료로 많이 쓰입니다. 그리고 주석의 비율이 늘어날수록 바닷물에 강한 내해수성이 높아지는 것을 알 수 있으며, 이에 적합한 선박이나 바닷물의 부식을 피할 재료로 이용될 수 있습니다. 청동의 종류로는 규소 청동, 인청동, 연천동, 베릴륨천동, 규소청동 등이 있습니다. 니켈은 은색을 띄는 금속이며, 우리가 흔히 접하는 양은이나 동전 또는 수저가 이에 속합니다.
알루미늄 특징과 합금의 종류
철이나 구리와 같은 금속보다 가벼운 알루미늄은 지구상의 원소중 2번째로 많습니다. 친숙한 이 금속은 19세기부터 발전되어 급격히 사용되기 시작하었습니다. 알루미늄은 회색 및 백색을 띠어 은색과 비슷합니다. 녹는점이 660℃이며 이를 통해 가늘게 늘릴 수 있는 특징이 있으며, 원소기호 Al, 원소번호 13입니다. 알루미늄을 녹여서 용접시키는 용융응고 시에는 수분을 없애 줘야 하며, 열에 쉽게 팽창되는 성질을 가졌습니다. 알루미늄은 다른 금속과 혼합이 잘 되며 구리의 약 60%의 해당하는 좋은 전도율을 가졌으며, 전기재료로도 쓰이고 있습니다. 순도를 높이는 과정이 번거로워 금속 중에 가격이 높은 편입니다. 청동과는 반대되는 성질로 내해식성에 약하다는 단점이 있습니다. 부식을 피하기 위해서는 수산법이나, 경질양극산화법 등이 있습니다. 전기를 이용한 제련방법으로 인해 가격이 상당 부분 낮아지고 보편적으로 사용될 수 있었지만, 반대로 전기료가 올라감에 따라 생산 비용이 올라가는 금속이라고 할 수 있습니다.강도가 낮아 상온에서도 외부 충격으로 변혈 할 수 있는 특성을 가졌기에 다른 금속보다 외부 변화에 용이하다고 할 수 있습니다. 알루미늄 포일을 생각하면 쉽게 이해할 수 있습니다. 알루미늄과 다른 금속의 한금 종류로는 실루민과 라우탈 등이 있습니다. 실루민은 규소를 더한 주조용 합금입니다. 두랄루민은 고장력 합금으로 구리, 마그네슘, 망간을 더했습니다.(초두랄루민도 존재) 그리고 알민은 내식용으로 성형이 용이합니다. 내열용으로는 Y합금 코비탈륨이 있습니다. 이 외에도 알드레이, 라우탈, 하이드로날륨, 알크래드 등이 있습니다. 이렇듯 방식과 재료의 비율에 따라 다양한 합금방법이 존재합니다.