황동으로 작업할 때는 어떤 유형이 프로젝트에 가장 적합한지 알아야 합니다. 그렇다면 올바른 황동은 어떻게 선택해야 할까요? 황동은 다양한 형태로 제공되며 각 형태마다 장단점이 있습니다. 잘못된 유형을 선택하면 성능 문제나 비용 증가로 이어질 수 있습니다.

황동은 구리와 아연의 합금이지만 아연의 비율에 따라 다양한 종류가 만들어집니다. 가장 일반적인 유형으로는 알파, 베타, 알파-베타 황동이 있습니다. 용도에 따라 각각 내식성이나 가공성 등 고유한 사양이 있습니다.

황동 합금은 널리 사용되고 있으므로 황동 합금의 특성과 가장 적합한 적용 분야를 살펴보세요. 또한 필요에 따라 어떤 유형이 가장 비용 효율적인지도 알아볼 수 있습니다.

황동의 종류

황동 구성

황동은 주로 구리로 만든 합금의 일종입니다. 하지만 구리와 아연만 있는 것은 아닙니다. 황동 합금의 구성은 원하는 특성과 용도에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

황동 합금의 핵심 요소

황동의 주요 원소는 구리와 아연입니다. 그러나 이 두 금속의 비율에 따라 다양한 종류의 황동이 만들어질 수 있습니다.

  • 구리(Cu): 구리는 황동의 대부분을 차지하며, 일반적으로 55%에서 95%에 이르는 합금의 대부분을 차지합니다. 구리는 황동이 녹에 강하고 유연하게 만드는 데 도움이 됩니다.
  • 아연(Zn): 아연은 구리에 5%에서 45%까지 첨가됩니다. 아연이 많을수록 황동은 더 강해지고 연성이 떨어집니다.

황동 합금의 일반적인 첨가제

구리 및 아연 외에 다른 원소를 황동에 첨가하여 특성을 변경할 수 있습니다. 이러한 첨가제는 강도, 기계 가공성 또는 특정 유형의 부식에 대한 저항성과 같은 특성을 향상시킬 수 있습니다.

  • 납(Pb): 납이 첨가되기도 하는데, 보통 0.5%에서 2% 정도의 소량입니다. 납은 가공성을 향상시키지만 환경 문제로 인해 오늘날에는 덜 사용됩니다.
  • 주석(Sn): 내식성을 향상시키기 위해 소량의 주석(일반적으로 1% ~ 3%)이 첨가됩니다.
  • 철(Fe): 철은 일반적으로 황동 합금의 강도와 경도를 높이기 위해 최대 2%의 소량으로 첨가됩니다.
  • 망간(Mn): 황동의 내식성과 강도를 높이기 위해 0.5%~2% 범위의 망간을 첨가할 수 있습니다.
  • 니켈(Ni): 황동의 강도와 내식성을 높이기 위해 일반적으로 최대 5%의 니켈이 사용됩니다.

인기 있는 황동 종류와 사양

잘 알려진 몇 가지 유형의 황동 합금은 다양한 용도에 적합한 특정 특성을 제공합니다. 다음은 가장 많이 사용되는 황동 합금과 그 고유한 특성에 대한 개요입니다.

카트리지 황동(C26000)

카트리지 황동은 구리와 아연으로 구성된 인기 있는 알파 황동입니다. 성형성과 내식성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다.

주요 속성

  • 구성: 70% 구리, 30% 아연
  • 뛰어난 유연성: 성형성이 뛰어나 스탬핑, 딥 드로잉 및 기타 성형 공정에 이상적입니다.
  • 우수한 내식성: 다양한 환경 조건, 특히 담수에서 잘 작동합니다.

장점

  • 높은 연성: 복잡한 모양을 제작할 때 쉽게 작업할 수 있습니다.
  • 다재: 탄약 케이스, 전기 단자 등 우수한 가공성과 내식성이 요구되는 용도에 주로 사용됩니다.

노란색 황동(C27000)

황동은 우수한 내식성과 적당한 강도가 필요한 용도에 주로 사용되는 인기 있는 황동 합금 유형입니다.

주요 속성

  • 구성: 65% 구리, 35% 아연
  • 보통 강도: 강도와 작업성 사이의 균형을 제공합니다.
  • 변색에 대한 우수한 내성: 시간이 지나도 변색되지 않는 밝은 황금빛 외관을 가졌습니다.

장점

  • 매력적인 마감: 밝은 외관으로 인해 보석, 부속품, 악기 등의 장식용으로 많이 사용됩니다.
  • 내식성: 실내 및 실외 환경, 특히 배관 분야에서 우수한 성능을 발휘합니다.

레드 황동 (C23000)

적황동은 다른 유형보다 구리 함량이 높은 구리 합금입니다. 붉은 색이 풍부하고 부식에 대한 저항성이 높은 것으로 유명합니다.

주요 속성

  • 구성: 85% 구리, 5% 주석, 5% 아연
  • 우수한 내식성: 특히 바닷물과 같은 열악한 환경에서 더욱 그렇습니다.
  • 더 나은 강도: 빨간색 황동은 노란색 황동보다 강하고 내구성이 뛰어납니다.

장점

  • 우수한 내식성: 해양, 화학 및 기타 열악한 환경에서 특히 유용합니다.
  • 향상된 강도: 선박용 밸브 및 피팅과 같이 강도와 내식성이 요구되는 애플리케이션에 이상적입니다.

네이비 황동 (C46400)

해군용 황동은 주석이 첨가된 구리-아연 합금으로, 해양용으로 특별히 설계되었습니다. 특히 바닷물 환경에서 내식성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다.

주요 속성

  • 구성: 60% 구리, 39% 아연, 1% 주석
  • 높은 내식성: 특히 바닷물이나 기타 혹독한 해양 환경에서 더욱 효과적입니다.
  • 좋은 힘: 다른 황동보다 우수한 기계적 특성을 제공합니다.

장점

  • 해양용으로 적합: 내식성으로 인해 조선, 펌프 및 기타 해양 하드웨어에 일반적으로 사용됩니다.
  • 내구성: 주석이 추가되어 강도와 내마모성이 향상되어 스트레스가 많은 용도에 적합합니다.

자유 절단 황동(C36000)

자유 절삭 황동은 일반적으로 대량 제조 공정에 사용되는 고가공성 합금입니다. 빠르고 효율적인 가공이 필요한 응용 분야에 주로 사용됩니다.

주요 속성

  • 구성: 61% 구리, 35% 아연, 2-3% 납(일반적으로 가공성을 위해 추가됨)
  • 뛰어난 가공성: 납 함량은 정밀 가공 및 자동화 공정에 이상적입니다.
  • 좋은 힘: 다른 황동만큼 강하지는 않지만 인장 강도는 괜찮습니다.

장점

  • 향상된 가공성: 납 함량으로 생산 시간을 단축하고 가공 작업의 정밀도를 높일 수 있습니다.
  • 비용 효율적: 피팅, 밸브, 나사 등 대량 생산이 필요한 부품 제작에 널리 사용됩니다.

탈아연화 방지 황동(C68700)

탈아연화 방지 황동은 아연이 합금에서 침출되어 다공성 구리를 남기는 과정인 탈아연화에 저항하도록 특별히 제조되었습니다. 따라서 물과 기타 부식성 환경에서 사용하기에 이상적입니다.

주요 속성

  • 구성: 일반적으로 구리, 아연, 소량의 주석 또는 기타 합금 원소를 함유하고 있습니다.
  • 탈진화에 대한 내성: 물이나 기타 부식성 환경에 노출되었을 때 시간이 지남에 따라 재료가 저하되는 것을 방지합니다.
  • 보통 강도: 강도와 부식에 대한 내성의 균형을 제공합니다.

장점

  • 더 길어진 수명: 탈아연화에 대한 내성이 있어 식수나 독한 화학 물질이 포함된 용도에 이상적입니다.
  • 배관에 탁월: 일반적으로 수명이 중요한 배관 피팅, 밸브 및 기타 물과 접촉하는 부품에 사용됩니다.

황동 부품

황동의 기계적 특성

황동은 강도와 작업성이 독특한 균형을 이루고 있습니다. 주요 기계적 특성을 살펴보겠습니다.

인장 강도 및 경도

인장 강도는 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력을 의미하며, 경도는 압흔이나 마모에 대한 재료의 저항력을 측정합니다. 황동은 일반적으로 합금 구성에 따라 적당한 인장 강도와 경도를 제공합니다.

  • 인장강도: 황동은 일반적으로 합금에 따라 인장 강도가 200~550MPa입니다. 아연 함량이 높을수록 강도는 증가하지만 연성은 감소하는 경향이 있습니다.
  • 경도: 황동은 순수 구리보다 단단하지만 강철보다 부드럽기 때문에 어느 정도의 경도는 필요하지만 극한의 인성은 필요하지 않은 용도에 적합합니다.

가단성과 연성

가단성은 재료가 망치로 두드리거나 얇은 판으로 말 수 있는 능력을 말하며, 연성은 부러지지 않고 늘어나는 능력을 말합니다. 구리 성분이 함유된 황동은 가단성과 연성이 좋은 것으로 알려져 있습니다.

  • 가단성: 황동은 가단성이 뛰어나 금이 가거나 부러지지 않고 복잡한 형태로 성형하는 데 이상적입니다. 얇은 시트나 복잡한 부품에 스탬핑, 프레스 또는 드로잉이 가능합니다.
  • 연성: 황동은 또한 연성이 있어 무결성을 잃지 않고 늘어날 수 있습니다. 따라서 재료 고장 없이 약간의 구부러짐이나 신축이 필요한 전기 커넥터 및 배관 피팅에 적합합니다.

피로 저항

내피로성은 반복되는 스트레스 사이클을 파손이나 고장 없이 견딜 수 있는 소재의 능력을 말합니다. 황동은 일반적으로 중간 정도의 내피로성을 지니고 있어 반복적인 응력을 견딜 수 있지만 강철과 같은 견고한 소재보다 더 빨리 마모될 수 있습니다.

  • 베타 황동과 같이 아연 함량이 높은 황동 합금은 연성 감소로 인해 피로 파괴에 더 취약할 수 있습니다. 하지만 주석이나 망간과 같은 다른 원소를 추가하면 피로 저항성을 향상시킬 수 있습니다.
  • 응용: 황동은 패스너, 기어 및 소형 기계 부품과 같이 주기적인 응력이 발생하지만 극심한 피로는 발생하지 않는 기계 부품에 자주 사용됩니다.

부식 저항

황동 합금은 특히 담수와 같은 비산화 환경에서 부식에 매우 강합니다. 이러한 저항성 때문에 황동이 배관, 전기 및 해양 분야에서 널리 사용되는 이유 중 하나입니다.

  • 일반 내식성: 황동은 물과 가장 일반적인 환경 조건에서 부식에 대한 탁월한 보호 기능을 제공합니다. 구리 함량은 부식에 대한 자연적인 장벽을 제공하고 아연은 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
  • 탈진화 저항: 탈아연화 방지 황동과 같은 특정 황동 합금은 물에 노출되었을 때 아연이 침출되는 것을 방지하도록 특별히 설계되었습니다. 이 특성은 배관 피팅과 지속적인 습기에 노출되는 부품에 특히 유용합니다.
  • 해양 환경: 주석 함량이 추가된 해군 황동은 바닷물에서 뛰어난 내식성을 제공하여 해양 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

열 및 전기적 특성

황동 합금은 기계적 특성뿐만 아니라 열적, 전기적 특성으로 높은 평가를 받고 있습니다. 이러한 특성은 특정 열 제어 또는 우수한 전기 전도성이 필요한 애플리케이션에 황동을 선택할 때 중요합니다.

열 전도성

열전도율은 열을 전도하는 재료의 능력을 말합니다. 황동은 열전도율이 적당하여 열 전달이 필요하지만 구리나 알루미늄과 같은 소재만큼 중요하지는 않은 애플리케이션에서 잘 작동할 수 있습니다.

  • 열 전도성: 황동은 일반적으로 구성 성분에 따라 열전도율 범위가 100~150W/m-K입니다. 구리 함량이 높을수록 열전도율이 높아집니다.
  • 응용: 황동의 열적 특성으로 인해 적당한 열 전달이 필요한 열교환기, 라디에이터 및 전자 부품에 적합합니다.

전기 전도도

전기 전도도는 전류를 전도하는 재료의 능력을 측정합니다. 황동은 구리 함량으로 인해 전기 전도성이 좋지만 순수 구리나 은만큼 효율적이지는 않습니다.

  • 전기 전도도: 황동 합금은 일반적으로 15%~28% IACS(국제 소둔 구리 표준)의 전기 전도도를 가지며, 이는 순수 구리의 100%보다 낮습니다. 아연 함량이 높을수록 일반적으로 전기 전도도가 감소합니다.
  • 응용: 황동은 전기 커넥터, 스위치, 단자 등에 사용되지만, 비용 효율성과 적당한 전도성이 필요한 경우에 주로 사용됩니다. 고성능 전기 부품에는 순수 구리 또는 은이 더 적합할 수 있습니다.

다양한 황동 유형의 융점

황동 합금은 성분에 따라 융점이 달라지며, 주로 아연 함량에 영향을 받습니다. 녹는점은 주조 및 고온 응용 분야에 대한 합금의 적합성을 결정하는 데 중요합니다.

  • 카트리지 황동(C26000): 약 900°C~940°C(1652°F~1724°F)에서 녹습니다.
  • 노란색 황동(C27000): 약 900°C~940°C(1652°F~1724°F)에서 녹으며 카트리지 황동과 유사하지만 아연 함량에 따라 약간의 차이가 있습니다.
  • 레드 황동 (C23000): 구리 함량이 높고 녹는점 범위는 900°C~940°C(1652°F~1724°F)입니다.
  • 네이비 황동 (C46400): 약 900°C~940°C(1652°F~1724°F)에서 녹으며 다른 황동과 비슷하지만 주석이 첨가되어 고온 성능이 더 우수합니다.
  • 자유 절단 황동(C36000): 약 880°C~910°C(1616°F~1669°F)에서 녹으며 납 함량으로 인해 다른 황동보다 약간 낮습니다.
  • 탈아연화 방지 황동(C68700): 녹는점은 900°C~940°C(1652°F~1724°F) 범위로 다른 유형의 황동과 비슷합니다.

황동 CNC 가공 (1)

황동 제조 및 가공

황동은 모든 생산 단계에서 뛰어난 작업성을 제공합니다. 엔지니어가 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

캐스팅 기법

주조 은 황동을 특정 부품으로 성형하는 데 사용되는 핵심 방법입니다. 이 과정에서 용융된 황동을 금형에 붓습니다. 냉각되면서 원하는 모양으로 굳어집니다. 황동 주조는 일반적으로 복잡한 디자인의 부품을 만들거나 대량 생산에 사용됩니다.

가공성

황동 합금은 가공성이 뛰어나 공작기계로 쉽게 성형하거나 절단할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 이 때문에 정밀도가 중요한 제조, 배관 및 전기 작업에서 황동을 많이 사용합니다.

용접 및 납땜

황동은 다음과 같습니다. 용접된 그리고 납땜을 사용할 수 있지만 성분 때문에 주의해야 합니다. 아연 함량이 높은 황동 합금은 용접 시 문제를 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 아연 기화 또는 용접부의 다공성과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

결론

황동은 유연하고 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 소재입니다. 기계적 특성이 강하고 부식에 대한 저항성이 우수하며 제조가 쉬운 것으로 알려져 있습니다. 카트리지 황동, 황동, 적황동, 해군용 황동 등 다양한 유형의 황동 합금이 존재합니다. 각 유형은 구성과 특성에 따라 장점이 있습니다.

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안녕하세요, 저는 케빈 리입니다

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지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.

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케빈 리

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저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.

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