|
* 청동주물은 황동에 속하는 동합금으로 일명 Mn 청동(manganese bronze)라 불리기도 한다.
고력황동은 Cu-Zn 계열 합금 중 강도가 가장 큰 황동에 1-3% Mn을 합금한 것이나 현재에는 그 이외에도
Al, Fe, Ni, Sn 등 원소를 첨가한다. 높은 강도와 내식성이 요구되는 부품 재료로 사용된다.
(인청동주물 )
| |
|
인청동 주물(Phosphor Bronze Castings)
|
종류 |
주조방법
의 구분 |
기호 |
화 학 성 분 (%) |
인 장 시 험 |
경도시험 |
| Cu |
Sn |
P |
Ni |
Zn |
Pb |
Fe |
Sb |
Al |
Si |
인장강도
kgf/mm2
(N/mm2) |
연신률(%) |
내구력
kgf/mm2
(N/mm2)
|
브리넬
경도
HB
(10/1000) |
|
2종 |
사형주조등 |
PBC2 |
87.0-91.0 |
9.0-12.0 |
0.05-0.20 |
1.0
이하 |
0.3
이하 |
0.3
이하 |
0.2
이하 |
0.05
이하 |
0.01
이하 |
0.01
이하 |
196(20)
이상 |
5이상 |
120(12) |
60 |
|
2종B |
금형주조 |
PBC2B |
0.15-0.50 |
294(30)
이상 |
5이상 |
145(15) |
80 |
|
2종C |
연속주조 |
PBC2C |
0.15-0.50 |
294(30)
이상 |
10이상 |
165(17) |
80 |
|
3종B |
금형주조 |
PBC3B |
84.0-88.0 |
12.0-15.0 |
0.15-0.50 |
1.0
이하 |
0.3
이하 |
0.3
이하 |
0.2
이하 |
0.05
이하 |
0.01
이하 |
0.01
이하 |
265(27)
이상 |
3이상 |
145(15) |
90 |
|
3종C |
연속주조 |
PBC3C |
0.05-0.50 |
294(30)
이상 |
5이상 |
165(17) |
90 | |
|
*청동을 용해하여 주조할 때 탈산제로 사용하는 인(P)의 첨가량을 많게 하여 합금 중에 0.05-0.5% 인을 남게 하면 합금의 경도와 강도가 증가하고 내마멸성과 탄성이 개선된다. 이러한 목적으로 청동에 1% 이하의 인을 첨가하 만든 합금을 인청동이라 부른다.
다음 그래프는 인천동의 기계적 성질을 보여준다. 인청동은 주조 방법에 따라 다시 분류된다.
| |
|
연입 청동 주물(Leaded Tin Bronze Castings)
|
종류 |
주조방법 의 구분 |
기호 |
화 학 성 분 (%) |
인 장 시 험 |
경도시험 |
|
Cu |
Sn |
Pb |
Ni |
Zn |
Fe |
Sb |
P |
Al |
Si |
인장강도
kgf/mm2
(N/mm2) |
연신률(%) |
내구력
kgf/mm2
(N/mm2)
|
브리넬
경도
HB
(10/1000) |
|
2종 |
사형주조등 |
LBC2 |
82.0-86.0 |
9.0-11.0 |
4.0-6.0 |
1.0 |
1.0 |
0.3 |
0.3 |
0.1 |
0.01 |
0.01 |
20이상(196이상) |
10이상 |
10이상(98이상) |
65이상 |
|
3종 |
사형주조등 |
LBC3 |
77.0-81.0 |
9.0-11.0 |
9.0-11.0 |
1.0 |
1.0 |
0.3 |
0.5 |
0.1 |
0.01 |
0.01 |
18이상(177이상) |
7이상 |
8이상(78이상) |
60이상 |
|
3종C |
연속주조 |
LBC3C |
0.5 |
23이상(225이상) |
10이상 |
14이상(137이상) |
65이상 |
|
4종 |
사형주조등 |
LBC4 |
74.0-78.0 |
9.0-11.0 |
14.0-16.0 |
1.0 |
1.0 |
0.3 |
0.5 |
0.1 |
0.01 |
0.01 |
17이상(167이상) |
5이상 |
8이상(78이상) |
55이상 |
|
4종C |
연속주조 |
LBC4C |
0.5 |
22이상(218이상) |
8이상 |
10이상(98이상) |
60이상 |
|
5종 |
사형주조등 |
LBC5 |
70.0-76.0 |
7.0-9.0 |
16.0-22.0 |
1.0 |
1.0 |
0.3 |
0.5 |
0.1 |
0.01 |
0.01 |
15이상(147이상) |
5이상 |
6이상(59이상) |
45이상 |
|
5종C |
연속주조 |
LBC5C |
6.0-8.0 |
0.5 |
18이상(177이상) |
7이상 |
8이상(78이상) |
50이상 | |
| |
|
고강도 황동 주물(Bronze Castings)
|
종류 |
기호 |
주조방법의
구분 |
화 학 성 분 (%) |
인 장 시 험 |
|
Cu |
Zn |
Mn |
Fe |
Al |
Sn |
Ni |
불순물 |
인장강도
kgf/mm2
(N/mm2) |
연신률(%) |
|
Pb |
Si |
|
1종 |
HBsC1 |
사형주조등 |
55.0 |
나머지 |
1.5이하 |
0.5-1.5 |
0.5-1.5 |
1.0이하 |
1.0이하 |
0.4이하 |
0.1이하 |
44이상(431이상) |
20이상 |
|
1종C |
HBsC 1C |
연속주조 |
48이상(470이상) |
25이상 |
|
2종 |
HBsC2 |
사형주조등 |
55.0 |
나머지 |
3.5이하 |
0.5-2.0 |
0.5-2.0 |
1.0이하 |
1.0이하 |
0.4이하 |
0.1이하 |
50이상(490이상) |
18이상 |
|
3종 |
HBsC3 |
사형주조등 |
60.0 |
나머지 |
2.5-5.0 |
2.0-4.0 |
3.0-7.5 |
0.5이하 |
- |
0.2이하 |
0.1이하 |
65이상(637이상) |
15이상 |
|
4종 |
HBsC4 |
사형주조등 |
60.0 |
나머지 |
2.5-4.0 |
2.0-4.0 |
5.0-7.5 |
0.2이하 |
- |
0.2이하 |
0.1이하 |
77이상(755이상) |
1 | |
| |
|
|
알루미늄 황동 주물(Alluminium Bronze Castings)
|
종류 |
주조방법의 구분 |
기호 |
화 학 성 분 (%) |
인장시험 |
경도시험 |
|
Cu |
Al |
Fe |
Ni |
Mn |
Sn |
Zn |
Pb |
인장강도
kgf/mm2
(N/mm2) |
신장률(%) |
브리넬경도 |
|
HB(10/1000) |
HB(10/3000) |
|
1종 |
사형주조등 |
AIBC1 |
85.0-90.0 |
8.0-10.0 |
1.0-4.0 |
0.1-1.0 |
0.1-1.0 |
0.1이하 |
0.5이하 |
0.1이하 |
45이상(441이상) |
20이상 |
90이상 |
- |
|
1종C |
연속주조 |
AIBC1C |
50이상(490이상) |
20이상 |
90이상 |
- |
|
2종 |
사형주조등 |
AIBC2 |
80.0-88.0 |
8.0-10.5 |
2.5-5.0 |
1.0-3.0 |
0.1-1.5 |
0.1이하 |
0.5이하 |
0.1이하 |
50이상(490이상) |
20이상 |
120이상 |
- |
|
2종C |
연속주조 |
AIBC2C |
55이상(539이상) |
15이상 |
120이상 |
- |
|
3종 |
사형주조등 |
AIBC3 |
78.0-85.0 |
8.5-10.5 |
3.0-6.0 |
3.0-6.0 |
0.1-1.5 |
0.1이하 |
0.5이하 |
0.1이하 |
60이상(588이상) |
15이상 |
- |
160이상 |
|
3종C |
연속주조 |
AIBC3C |
62이상(608이상) |
12이상 |
- |
160이상 |
|
4종 |
사형주조등 |
AIBC4 |
71.0-84.0 |
6.0-9.0 |
2.0-5.0 |
1.0-4.0 |
7.0-15.0 |
0.1이하 |
0.5이하 |
0.1이하 |
60이상(588이상) |
15이상 |
- |
160이상 | |
|
* 청동에 알루미늄을 첨가한 합금이다. 황동이나 청동에 비해 기계적 성질과 내식성, 내열성, 내마멸 등이 우수하다.
주로 화학 공업 기계나 선박이나 항공기나 차량 등의 주요 부품으로 쓰인다.
 |
| |
|
|
실리콘 황동 주물(Sillicon Bronze Castings)
|
종류 |
기호 |
화 학 성 분 (%) |
인 장 시 험 |
|
Cu |
Si |
Zn |
Mn |
Fe |
Pb |
Al |
인장강도
kgf/mm2
(N/mm2) |
신장률(%) |
|
1종 |
SzBC1 |
84.0-88.0 |
3.5-4.5 |
9.0-4.5 |
- |
- |
0.14이하 |
0.5이하 |
35(343이상) |
25이상 |
|
2종 |
SzBC2 |
78.5-82.5 |
4.0-5.0 |
14.0-16.0 |
- |
- |
0.3이하 |
0.3이하 |
45(441이상) |
12이상 |
|
3종 |
SzBC3 |
80.0-84.0 |
3.2-4.2 |
13.0-15.0 |
0.2이하 |
0.3이하 |
0.2이하 |
0.3이하 |
40(392이상) |
20이상 |
| |
|
알루미늄 합금주물(Aluminium Alloy Castings)
|
기 호 |
화 학 성 분 (%) |
|
Cu |
Si |
Mg |
Zn |
Fe |
Mn |
Ni |
Ti |
Pb |
Sn |
Cr |
Al |
|
AC1A |
4.0~5.0 |
1.2이하 |
0.15이하 |
0.30
이하 |
0.50
이하 |
0.30
이하 |
0.05
이하 |
0.25이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
나머지 |
|
AC1B |
4.0~5.0 |
0.20이하 |
0.15~0.35 |
0.10
이하 |
0.35
이하 |
0.10
이하 |
0.05
이하 |
0.05~0.30 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
나머지 |
|
AC2A |
3.0~4.5 |
4.0~6.0 |
0.25이하 |
0.55
이하 |
0.8
이하 |
0.55
이하 |
0.30
이하 |
0.20이하 |
0.15
이하 |
0.05
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC2B |
2.0~4.0 |
5.0~7.0 |
0.50이하 |
1.0
이하 |
1.0
이하 |
0.50
이하 |
0.35
이하 |
0.20이하 |
0.20
이하 |
0.10
이하 |
0.20
이하 |
나머지 |
|
AC3A |
0.25이하 |
10.0~13.0 |
0.15이하 |
0.30
이하 |
0.8
이하 |
0.35
이하 |
0.10
이하 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC4A |
0.20이하 |
8.0~10.0 |
0.30~0.6 |
0.25
이하 |
0.55
이하 |
0.30
~0.6 |
0.10
이하 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.05
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC4B |
2.0~4.0 |
7.0~10.0 |
0.50이하 |
1.0
이하 |
1.0
이하 |
0.50
이하 |
0.35
이하 |
0.20이하 |
0.20
이하 |
0.10
이하 |
0.20
이하 |
나머지 |
|
AC4C |
0.25이하 |
6.5~7.5 |
0.25~0.45 |
0.35
이하 |
0.55
이하 |
0.35
이하 |
0.10
이하 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.05
이하 |
0.10
이하 |
나머지 |
|
AC4CH |
0.20이하 |
6.5~7.5 |
0.20~0.40 |
0.10
이하 |
0.20
이하 |
0.10
이하 |
0.05
이하 |
0.20이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
나머지 |
|
AC4D |
1.0~1.5 |
4.5~5.5` |
0.40~0.6 |
0.30
이하 |
0.6
이하 |
0.50
이하 |
0.20
이하 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.05
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC5A |
3.5~4.5 |
0.6이하 |
1.2~1.8 |
0.15
이하 |
0.8
이하 |
0.35
이하 |
1.7
~2.3 |
0.20이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC7A |
0.10이하 |
0.20이하 |
3.5~5.5 |
0.15
이하 |
0.30
이하 |
0.6
이하 |
0.05
이하 |
0.20이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC7B |
0.10이하 |
0.20이하 |
9.5~11.0 |
0.10
이하 |
0.30
이하 |
0.10
이하 |
0.05
이하 |
0.20이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.15
이하 |
나머지 |
|
AC8A |
0.8~0.13 |
11.0~13.0 |
0.7~1.3 |
0.50
이하 |
0.8
이하 |
0.15
이하 |
0.8~
1.5 |
0.20이하 |
0.05
이하 |
0.05
이하 |
0.10
이하 |
나머지 |
|
AC8B |
2.0~4.0 |
8.5~10.5 |
0.50~1.5 |
0.50
이하 |
1.0
이하 |
0.50
이하 |
0.10
~1.0 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
나머지 |
|
AC8C |
2.0~4.0 |
8.5~10.5 |
0.50~1.5 |
0.50
이하 |
1.0
이하 |
0.50
이하 |
0.50
이하 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
나머지 |
|
AC9A |
0.50~1.5 |
22~24 |
0.50~1.5 |
0.20
이하 |
0.8
이하 |
0.50
이하 |
0.50
~1.5 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
나머지 |
|
AC9B |
0.50~1.5 |
18~20 |
0.50~1.5 |
0.20
이하 |
0.8
이하 |
0.50
이하 |
0.50
~1.5 |
0.20이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
0.10
이하 |
나머지 | (지르코늄)
| |
1789년 M.H.클라프로트가 보석으로서 알려져 있던 광물 지르콘에서 발견하여, 지르코늄이라고 명명했다. 그후 1824년 J.J.베르셀리우스가 K2ZrF6를 금속칼륨으로 환원시켜 처음으로 금속지르코늄을 분리시켰다.
 존재
천연으로는 비교적 풍부하게 존재하며, 클라크수(지각의 평균 함유량) 165 ppm으로 제20위이다. 바닷물 속에는 0.02μg/ℓ존재한다. 주요 광물은 지르콘 ZrSiO4, 바데라이트 ZrO2 등이며, 이 밖에 티탄·토륨·희토류원소 등의 광물 속에 부성분으로서 함유되어 있고, 화성암 속에도 널리 분포하고 있다.
성질
은백색 또는 회백색의 광택이 나는 금속으로 육방정계(六方晶系)에 속한다. 무정형(無定形)인 것은 흑색 분말이며, 분말은 발화점이 낮아 산화제와 섞으면 폭발하기 쉽다. 상온에서는 산화되기 쉬우나, 고온에서는 산화지르코늄이 되기 쉽다. 산 및 알칼리에는 잘 녹지 않으며, 왕수(王水) 및 플루오르화수소산에만 녹는다. 성질은 티탄과 비슷하며, 특히 화학적 성질이 하프늄과 흡사하기 때문에 하프늄과의 분리가 어렵다. 녹는점은 티탄보다 높으나, 내열성은 티탄보다 약해 400℃ 이상에서 항장력(抗張力)이 작아진다.
제조법
공업적으로는 크롤법이 이용되고 있다. 즉, 원료광석을 아크로(爐)에서 환원시켜 탄소화물과 질소화물을 만들고, 이것을 염소화한 다음 증류 정제하여 순수한 ZrCl4를 얻는다. 이것을 증기로 하여 약 800℃에서 마그네슘과 반응시켜 금속으로 만들고, 이어서 비활성기체 속에서 융해하여 지금(地金)으로 만든다. 판(板)·선(線) 등으로 가공하는 순도(純度)가 높은 금속(99.8% 이상)은 요오드화지르코늄의 열분해, 염화지르코늄의 융해염전기분해(融解鹽電氣分解) 등에 의해서 만든다. 시판되는 제품은 원래 공존해 있던 동족인 하프늄이 분리되지 않고 2∼3% 정도 함유되어 있다.
용도
열중성자(熱中性子)에 대한 흡수단면적이 금속재료 중에서 최소이고, 내식성(耐蝕性)이 매우 좋기 때문에 원자로의 재료로서 수요가 많다. 다만, 하프늄을 함유하지 않는 것이 필요하므로, 아세틸아세톤 유도체에 의해서 킬레이트화합물을 만들고, 하프늄을 분리시킨 다음 야금(冶金) 정제한다. 이 밖에 진공관의 게터, 사진용 섬광전구 등에 사용되고, 철강업에서는 탈산·탈황 등에, 또 합금으로서 내산재료 등에 사용된다. 산화물은 백색안료(白色顔料)·내화재료 등으로 사용된다
| |
|
|
티타늄이라고도 한다. 1789년 영국의 W.그레거가 콘월 지방에서 산출된 사철(砂鐵)에서 새로운 산화물을 추출하였다. 그 후 95년 독일의 M.H.클라프로트는 헝가리산 금홍석(金紅石)에서 새로운 금속원소를 발견하고 그리스 신화에 나오는 신(Titanes)의 이름을 따서 티탄이라고 하였다. 순금속은 1910년 M.A.헌터에 의해 처음으로 단리(單離)되었다.
존재
예전에는 희유원소로 생각했던 일도 있으나, 지각(地殼) 속에서의 존재도가 높아 클라크수 0.46으로 제9위이며, 마그네슘에 이어서 크다. 매우 널리 분포하며, 토양 속에는 보통 약 0.6 %의 산화티탄이 존재한다. 또, 지각의 화성암 속에도 소량 함유되어 있다. 주요 광석은 루틸(금홍석) ·티탄철석 ·판티탄석 ·예추석(銳錐石) ·회티탄석 등이다. 또 사철 속에는 티탄철석이 함유되어 있다.
성질
은백색 금속으로, 순수한 것은 전성(展性) ·연성(延性)이 있고, 가열에 의해서 단련할 수 있으며, 내부식성(耐腐蝕性)이 있기 때문에 공업상 중요한 금속이다. 결정은 α형과 β형의 2종이 있는데, α형은 상온에서 안정하다. α형은 육방정계(六方晶系)에 속하며, 882℃ 이상에서는 등축정계(等軸晶系)인 β형이 된다. 굳기 4.0으로 차가울 때는 극히 취약하여 가루로 만들 수도 있으며 적열(赤熱)상태에서는 선으로 만들 수 있다. 강도는 탄소강과 거의 같고, 자중(自重)에 대한 강도비는 철의 약 2배, 알루미늄의 약 6배이다. 또, 열전도율 ·열팽창률이 작고, 400℃ 이하에서는 강도의 변화가 작다. 공기 중에서는 안정하나, 산소 속에서 강열하면 산화티탄이 된다. 할로겐과 가열하면 반응하고, 산에는 철보다 잘 녹지 않는다. 바닷물 속에서는 백금에 이어서 내식성(耐蝕性)이 강하다. 많은 금속과 합금을 만든다.
제조법
공업적으로는 크롤법으로 제조한다. 원료는 보통 산화티탄 TiO2이 94% 정도 함유되어 있는 루틸, 또는 60% 정도 함유되어 있는 티탄철석 등이다. 이것들을 일단 제련하여 티탄슬래그 분말로 하고, 목탄 또는 코크스를 가하여 소결(燒結)한 후 염소화로(鹽素化爐) 속에서 900℃ 정도로 사염화티탄을 만든다. TiO2＋2C＋2Cl2 → TiCl4+2CO 생성된 사염화티탄에는 철 ·규소 ·바나듐 등의 염화물이 불순물로 함유되어 있으므로, 이것들을 증류에 의해서 정제한다. 정제된 사염화티탄은 1기압의 아르곤가스 속에서 융해한 마그네슘에 적하(滴下)함으로써 금속티탄으로 분리시킨다. TiCl4＋2Mg → Ti+2MgCl2 다시 반응물을 가열하여 불순물을 증발시켜 티탄스펀지로 만드는데, 보통 1 공정에서 1t 정도의 티탄을 만든다. 순도는 99.6∼99.85%이다. 이것을 다시 정제하는 데는 요오드법이 사용된다. 조(粗)티탄금속을 요오드와 250∼300 ℃에서 반응시켜 요오드화티탄을 만들고, 그 증기를 1,100∼1,500℃에서 열분해시켜 고순도의 티탄과 요오드로 분리한다. 열분해는 보통 전류를 통한 텅스텐선상에서 시행한다. 이 방법으로 얻은 티탄은 순도가 높아 99.96%이므로, 요오드법 티탄이라 하여 구별한다. 이 밖에 융해염 전해법 등을 사용하는 일도 있다.
용도
강도 ·내식성이 크고 가벼우므로 항공기 ·선박을 비롯하여 많은 구조용(構造用) 재료로 사용되고, 화학공업에서 내식성
용기 재료로도 사용된다.
티타늄 특성표
|
GRADE |
CHEMICAL COMPOSITIONS |
MECHANICAL PROPERTIES |
|
C |
H |
O |
N |
Fe |
Al |
V |
Pb |
Ti |
인장강도(N/MM) |
항복강도(N/MM) |
연신율(%) |
|
순수
(Ti) |
JIS1종 |
- |
0.02 |
0.015 |
0.05 |
0.20 |
- |
- |
- |
REM. |
270 - 410 |
≥165 |
≥27 |
|
JIS2종 |
- |
0.02 |
0.20 |
0.05 |
0.25 |
- |
- |
- |
'' |
340 - 510 |
≥215 |
≥23 |
|
JIS3종 |
- |
0.02 |
0.30 |
0.07 |
0.30 |
- |
- |
- |
'' |
480 - 620 |
≥345 |
≥18 |
|
ASTM GR1 |
0.10 |
0.02 |
0.18 |
0.03 |
0.20 |
- |
- |
- |
'' |
≥240 |
170 - 310 |
≥24 |
|
ASTM GR2 |
0.10 |
0.02 |
0.25 |
0.03 |
0.30 |
- |
- |
- |
'' |
≥345 |
275 - 450 |
≥20 |
|
ASTM GR3 |
0.10 |
0.02 |
0.35 |
0.05 |
0.30 |
- |
- |
- |
'' |
≥450 |
380 - 550 |
≥18 |
|
ASTM GR4 |
0.00 |
0.02 |
0.35 |
0.05 |
0.50 |
- |
- |
- |
'' |
≥550 |
485 - 655 |
≥15 |
|
합금
(Ti) |
ASTM GR5 |
0.10 |
0.02 |
0.20 |
0.05 |
0.40 |
5.5-6.75 |
3.5-4.5 |
- |
'' |
895 |
940 |
14 |
|
ASTM GR7 |
0.10 |
0.02 |
0.25 |
0.03 |
0.30 |
- |
- |
0.1-0.25 |
'' |
≥345 |
275 - 450 |
≥20 |
|
ASTM GR11 |
0.10 |
0.02 |
0.25 |
0.03 |
0.20 |
- |
- |
0.12-0.25 |
'' |
≥240 |
170 - 310 |
24 |
|
JIS11종 |
- |
0.013 |
0.18 |
0.05 |
0.25 |
- |
- |
0.1-0.25 |
'' |
270 - 410 |
≥165 |
≥27 |
|
JIS12종 |
- |
0.013 |
0.20 |
0.05 |
0.25 |
- |
- |
0.1-0.25 |
'' |
340 - 510 |
≥215 |
≥23 |
|
JIS13종 |
- |
0.013 |
0.30 |
0.07 |
0.30 |
- |
- |
0.1-0.25 |
'' |
480 - 620 |
≥345 |
≥18 |
|
JIS30종 |
0.10 |
0.015 |
0.20 |
0.05 |
0.30 |
5.5-6.75 |
3.5-4.5 |
- |
'' |
895 |
830 |
10 | |
| |
지르코늄특성표
|
PROPERTIES |
COMPOSITIONS |
|
MELTING POINT (℃) |
1852 |
구분 |
R60702 |
R60705 |
|
BOILING POINT (℃) |
4377 |
Zr + Hf |
99.2 |
95.5 |
|
THERMAL CONDUCTIVITY W/M-°K (Btu/hr - ft°) |
22.0 (12.7) |
HAFNIUM |
4.5 |
4.5 |
|
Fe + Cr |
0.2 |
0.2 |
|
DENSITY (g/cc) |
6.5/R705 (6.64) |
H |
0.005 |
0.005 |
|
COEFFCIENT OF THERMAL EXPANSION M/M °K X 10-6 |
5.9 |
O |
16 |
0.16 |
|
N |
0.025 |
0.025 |
|
TENSILE STRENGTH |
*.1 |
C |
0.05 |
0.05 |
|
ELECTRICAL RESISTIVITY
(MICRO OHM CM) |
39.7 (20℃)
705:55 (20℃) |
NIOBIUM |
20 |
2.0-3.0 |
|
|
|
| *.1 R60702 (55KSI) / 704 (60KSI) / 705 (80KSI) / 706 (74KSI)
YIELD STR..R60702 (30KSI)/ 704 (35KSI)/ 705(55KSI)/ 706 (50KSI) |
| |
1802년 스웨덴의 A.G.에케베리가 핀란드의 키미트 및 스웨덴의 이테르비에서 발견된 새로운 광석 속에서 발견하여, 산화물이 과잉의 산에 의해서도 침식되지 않는 데서, 지옥에서 고민하는 그리스신화의 탄탈로스를 연상하여 탄탈이라고 명명하였다. 강회색의 단단한 금속으로, 전성(展性) 및 연성(延性)이 풍부하고, 철과의 합금은 인장강도가 크다. 공기 중에서 잘 산화되지 않으며, 플루오르화수소산 외의 산에는 녹지 않는다. 융해알칼리에는 녹는다. 희유원소이며, 클라크수 제40위로 존재량은 적다.
주요 광석은 탄탈석 ·퍼거소나이트 ·콜룸브석(石) 등이며, 항상 니오브와 공존한다. 주요 산지는 호주 서부, 브라질 동부, 콩고 등이다. 광석을 알칼리융해하여 탄탈산염으로서 추출하고, 산으로 분해하여 탄탈산으로 만드는데, 항상 니오브가 혼입하므로 플루오르착염(錯鹽)으로서 분별결정에 의해 니오브와 분리시키고, 전기분해하여 환원시켜서 금속을 얻는다. 내산성이 좋기 때문에 화학공업용 내산제(耐酸劑)의 재료로서 사용되고, 진공관 ·레이더용 전자관 등의 재료로도 사용된다. 탄탈-텅스텐 합금은 적열(赤熱)해도 탄성을 잃지 않으며, 탄화탄탈은 굳기가 커서 다이스 등 공구에 사용된다.
탄탈륨특성표
|
DENSITY (g/cc) |
16.6 |
THERMAL CONDUCTIVITY
(cal/sq cm/cm/sec /℃) |
0.13 |
|
MELTING POINT (℃) |
2996 |
|
ELECTRICAL RESISTIVITY (MICRO OHM CM) |
12.4 (20℃) |
SPECIFIC HEAT (cal/g℃) |
0.036 |
|
MODULUS OF ELASTICITY |
18.9 x 10³ |
|
COMPOSITIONS |
|
Ta |
BALANCE |
|
C 0.005/ O 0.003/ H 0.001/ Nb 0.006/ Fe 0.002/ Ti 0.002/ W 0.01/ Ni 0.002/ Mo 0.005/ Cu0.001 |
| |
1797년 프랑스의 L.N.보클랭이 시베리아산 홍연석(紅鉛石)에서 발견하여, 그 염류가 아름다운 색채를 보이는 데서 빛깔을 뜻하는 그리스어 chroma를 따서 명명하였다. 1854년 분젠이 염을 전기분해함으로써 처음으로 소량의 금속을 얻었으며, 1892년 C.R.무아상이 전기로 속에서 산화크롬 Cr2O3를 탄소로 환원시킴으로써 대량으로 얻는 데 성공하였다. 그 후 1899년에 H.골트슈미트가 테르밋법(골트슈미트법)에 의해서 비교적 순수한 금속을 얻는 데 성공하였다.
존재
지구상에는 널리 존재하지만 그 양은 그다지 많지 않으며, 클라크수는 0.02로 제21위이다. 천연으로는 유리상태로 산출되는 경우는 없고, 보통 크롬철석 FeCrO4, 홍연석 PbCrO4 등에 함유되어 있다. 주요 산지는 우랄 ·로디지아·트란스발·뉴칼레도니아·그리스 등이다. 루비의 분홍색, 에메랄드의 녹색 등의 착색 원인이 되어 있다.
성질
은백색 광택을 갖는 단단하면서도 잘 부서지는 금속으로, 굳기 4∼5이다. 시판되는 크롬은 철 ·알루미늄 ·규소 등이 불순
물로 함유되어 있으나, 순도(純度)는 99% 전후이다. 전기분해 크롬은 순도가 더 높다. 강자성(强磁性)이며, 상온에서는 안정하며 공기 및 물 속에서 변화하지 않는다. 강열(强熱)하면 할로겐·황·질소·탄소 등과 직접 반응한다. 염산이나 황산에는 수소를 발생하며 녹지만, 진한 질산이나 왕수(王水) 등 산화력을 가지는 산에는 녹지 않고, 또 이들 산에 담가 둔 것은 표면에 부동태(不動態)를 만들어 보통의 산에도 녹지 않는다. 화합물에는 2가(수용액은 청색), 3가(수용액은 녹색∼보라색) 4가(수용액은 불안정), 5가(수용액은 불안정), 6가(수용액은 황색∼오렌지적색)의 것이 있는데, 3가(예를 들면, 크롬백반 K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O 등)나 6가(예를 들면, 중크롬산칼륨 K2Cr2O7 등)의 화합물이 중요하다. 2가의 화합물은
강한 환원성을 가지며, 6가의 화합물은 강한 산화성을 지닌다.
제조법
크롬 야금(冶金)의 주원료는 대부분 크롬철석에 한정되어 있다. 철과의 합금이라도 괜찮을 때는 고운 가루로 만든 크롬철석을 코크스와 섞고, 용융제를 가하여 전기로 속에서 가열하여 환원시키면 금속이 된다. 순수한 크롬을 얻으려면, 원석을 탄산알칼리와 강열 융해하여 공기를 불어넣어 크롬산알칼리로 만든 다음 추출하고, 이것을 중크롬산염으로 변화시킨 후 황 또는 탄소로 환원시켜 산화크롬을 만들고, 이것을 환원시켜 금속으로 한다. 환원제로는 규소가루·마그네슘가루 등이 사용된다. 그러나 현재는 미국 광산국이 개발한 전해(電解) 채취법이 일반화되어 있다. 즉, 광석을 고운 가루로 한 다음
황산으로 침출(浸出)하고, 여과 분별한 후 암모늄크롬백반으로서 얻고, 이것을 알루미늄 브론즈로 만든 음극과 납-은합금으로 만든 양극을 사용하여 전기분해하여 금속크롬을 얻는다.
용도
내식성(耐蝕性)이 풍부하여(부동태를 잘 만들기 때문에) 도금으로서 용도가 넓다. 철합금으로서 내식성 ·내열성이 뛰어나며, 특히 스테인리스강은 녹이 슬지 않는 강철로서 중요하다. 또, 로켓 ·터보제트 등의 내열 부분에는 크롬 60%, 몰리브덴 12∼25%, 나머지가 철인 합금이 사용된다. 또 전기저항이 크고 내식성이 강한 니크롬선은 전열용으로 널리 알려져 있다.
| |
니켈을 주체로 하여 15 %의 크롬, 6∼7 %의 철, 2.5 %의 티탄, 1 % 이하의 알루미늄 ·망간 ·규소를 첨가한 내열합금.
내열성이 좋고, 900 ℃ 이상의 산화기류(酸化氣流) 속에서도 산화하지 않고, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는다. 신장(伸長) ·인장강도 ·항복점(降伏點) 등 여러 성질도 600 ℃ 정도까지 대부분 변화하지 않는 등 기계적 성질에 우수하며, 유기물 ·염류용액에 대해서도 부식하지 않는다. 따라서 제트기관의 재료, 원자로의 연료용 스프링재, 전열기의 부분품, 고온도계용 보호관, 진공관의 필라멘트 등에 사용된다. |
| |
니켈과 구리의 합금.
캐나다 서드베리 지구에서 생산되는 자황철광석을 전로(轉爐)로 제련하는 과정에서 생성물을 배소(焙燒)하고, 목탄가루로 환원해서 얻은 구리와 니켈의 자연합금이다. 대표적인 합금은 모넬 400이며, 니켈 60∼70 %, 구리 26∼34 %, 그 외에 소량의 철, 망간, 규소 등을 포함한다. 니켈의 내식성을 개량한 것이고, 보통강보다 강인하며 내식성을 요하는 구조재료로서 용도가 다양하다. 모넬이라는 개량합금이 있으며, R모넬은 절삭성이 좋고, K모넬은 알루미늄과 티탄 첨가로 석출경화성(析出硬化性)을 갖는다. 용도는 화학기계 ·광산기계 ·열기관 등에 사용된다. |
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하스텔로이 [hastelloy]
대표적인 합금에 하스텔로이 C-276이 있으며 몰리브덴 약 28 %, 철 약 5.5 %가 포함되어 있다. 비(非)산화성의 산(酸), 특히 염산에는 끓는점까지 모든 농도에서 견디며, 염화수소가스나 환원성용액에도 견딘다. 그 외에 황산이나 인산 ·플루오르이온에 내식성을 가진 하스텔로이의 이름을 붙인 몇 종류의 개량합금이 있다. 일반적으로 가공성과 용접성(熔接性)이 좋고 여러 모양으로 가공되어 있어 화학공업 등에도 사용된다. 또한 하스텔로이 X는 우수한 내산화성(耐酸化性)을 가진 내열합금이다. |
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