왜 구리인가?, 놋쇠, 청동, & Cupronickel은 모두 구리라고 불립니다.?

산업자재 카탈로그 검색, 구리 제품군으로 분류된 전체 재료 제품군을 찾을 수 있습니다.: 전기 배선 내부의 붉은 구리, 배관 시스템의 황금 황동 밸브, 동력 전달 기어 박스 내부의 청동 웜 기어, 해양 냉각 시스템의 은빛 백동 튜브.

모두 구리 기반 매트릭스를 기반으로 제작되었습니다., 하지만 색상이 극적으로 다릅니다, 경도, 전기 전도성, 내식성 및 파운드당 비용.

구매자와 초보 엔지니어 사이에 흔히 있는 오해는 이러한 합금이 품질 계층 구조를 나타낸다는 것입니다. 즉, 순수 구리가 "최고"이고 합금 변종은 희석된다는 것입니다., 더 저렴한 대안. 이는 구리 합금 설계의 핵심 엔지니어링 논리를 놓치고 있습니다..

각 합금 시스템은 의도적인, 최적화된 트레이드오프 세트: 엔지니어들은 더 높은 강도를 얻기 위해 의도적으로 구리의 고유 전도성과 연성의 일부를 희생합니다., 내마모성, 내식성 또는 가공성.

보편적으로 우수한 구리 소재는 없습니다.; 특정 사용 조건에 최적화된 재료만 있습니다.

1. 색상은 단지 시각적인 단서일 뿐입니다., 분류 체계가 아닌

구리 합금의 가장 직관적인 차이점은 색상입니다., 하지만 색상만으로는 신뢰할 수 없는 식별자입니다.. 화학적 조성으로 인해 눈에 보이는 부작용입니다., 공식적인 등급 기준이 아닌.

순수 단조 구리

특징적인 붉은 분홍색 색조는 거의 비합금에서 나옵니다. 구리.

위의 순수함에서 99.7%, 재료는 구리의 자연적인 광학 반사율을 유지합니다., 친숙한 따뜻한 메탈릭 톤을 선사합니다..

순도가 높은 등급은 색상이 약간 더 진하게 나타납니다.; 미량의 불순물로 인해 외관이 더 흐릿한 갈색으로 변할 수 있습니다..

놋쇠

놋쇠 기본적으로 구리-아연 합금입니다.. 아연 함량이 증가함에 따라, 색상은 점차 붉은색에서 노란색으로 변합니다. 90% 구리에서 밝은 황금색 노란색으로 70% 구리, 그리고 마지막으로 옅은 은빛 노란색으로 변합니다. 50% 구리.

대부분의 하드웨어 및 배관 부품에서 흔히 볼 수 있는 "황동 금" 모양은 구리 함량이 대략 60~65%에 해당합니다..

청동

청동 단일한 특징적인 색상이 없습니다., 이 용어는 아연 이외의 원소와 합금된 전체 구리 합금 계열을 설명하기 때문입니다..

• 주석 청동은 일반적으로 따뜻한 적갈색 톤을 가집니다..
• 알루미늄 청동은 밝은 황금색을 띠며 황동과 시각적으로 구별할 수 없는 경우가 많습니다..
• 실리콘 청동은 표준 상업용 황동과 거의 동일하게 보일 수 있습니다..
  고대 청동 유물에서 볼 수 있는 상징적인 녹색 녹청은 수십 또는 수세기 동안 야외 노출에 걸쳐 형성된 부식 생성물입니다., 제조된 색상이 아닌.

Cupronickel

니켈을 첨가하면 구리의 붉은색이 점차적으로 표백되어 깨끗한 색이 됩니다., 은백색 금속 외관.

등급 10% 니켈은 희미하고 따뜻한 색조를 띕니다; 성적 30% 니켈은 언뜻 보면 스테인레스 스틸과 매우 유사한 균일한 은백색입니다..

표면 산화, 세련, 도금 및 코팅은 모두 식별을 오해할 만큼 외관을 변경할 수 있습니다..

신뢰할 수 있는 분류는 항상 주요 합금 원소로 돌아갑니다., 시각적인 모습이 아닌.

2. 각 합금 원소는 하나의 속성 집합을 다른 속성 집합으로 교환합니다.

순수 구리는 탁월한 전기 및 열 전도성을 가지고 있습니다., 우수한 연성과 우수한 대기 내식성.

하지만 부드러워요, 하중 지지력이 낮고 슬라이딩 접촉 시 빠르게 마모됩니다..

구리를 "희석"시키지 않기 위해 합금 원소가 첨가됩니다., 그러나 다른 중요한 성능 속성을 위해 전도성의 일부를 교환합니다..

아래 표에는 각 주요 합금 원소가 제공하는 기능이 요약되어 있습니다., 그 대가로 어떤 성능 속성이 교환됩니까?.

이러한 트레이드오프 논리는 구리합금 설계의 핵심 원리입니다.. 모든 지표에서 좋은 성적을 얻을 수는 없습니다.; 모든 등급은 특정 우선순위에 최적화되어 있습니다..

3. 순수 단조 구리: "순수한 구리"보다 더 복잡함

일상적인 "순동"은 불순물 수준에 따라 구분되는 다양한 가공 등급을 포괄합니다., 산소 함량 및 탈산소 실습.

순도 등급만 다른 것이 아니라 다양한 처리 및 서비스 조건에 맞게 설계되었습니다..

표준 전해 터프 피치 구리: C11000

C11000 (중국 표준 시스템의 T2와 동일) 주력 산업 등급입니다, 최소한으로 99.90% 구리 + 은 함량.

전도성의 균형을 유지합니다., 연성, 가용성 및 비용, 그리고 전원 케이블을 지배합니다, 부스바, 전 세계적으로 변압기 스트립 및 방열판 애플리케이션.

무산소 구리: C10200 (OFHC)

무산소 등급은 용존 산소를 최소화하기 위해 엄격하게 통제된 환원 분위기에서 생산됩니다..

• 진공 상태에서 탁월한 안정성을 제공합니다., 고온 환원 환경 및 수소가 풍부한 조건, 수소 취성 방지.
• 또한 보다 일관된 용접을 제공합니다., 브레이징 및 진공 성능.
• 일반 건물 배선용, C11000에서 C10200으로 업그레이드하면 눈에 띄는 성능 이점이 없습니다..
  프리미엄은 진공 전자제품에 대해서만 정당화됩니다., 고급 오디오 도체 및 특수 고순도 애플리케이션.

인탈산구리: C12200

산소를 제거하기 위해 용해 중에 인을 첨가합니다., 수소취성에 강하고 성형성이 우수한 구리 생산, 굽힘 및 브레이징 특성.

C12200 (TP2와 동일) 잔류인이 더 많다, 최고의 성형 및 접합 신뢰성 제공, 열과 전기 전도성이 약간 낮아지는 대가로.

공조튜빙의 표준등급입니다., 냉동 코일 및 열교환기, 최대 전기 전도성보다 성형성과 누출 방지 브레이징이 더 중요한 경우.

C11000 및 무산소 구리는 고전도성 부스바 및 전기 도체에 여전히 선호됩니다..

고농도 구리 특수 합금

C18150 크롬-지르코늄 구리와 같은 등급은 구리의 전도성을 대부분 보존하면서 연화 온도와 강도를 높이기 위해 소량의 합금 원소를 추가합니다..

저항 용접 전극용으로 지정됩니다., 철도 접촉 전선 및 리드 프레임.

4. 놋쇠: 학년 숫자는 구성을 나타냅니다, 품질 순위가 아님

황동은 기본적으로 구리-아연 합금 시스템입니다..

등급 번호는 대략적인 구리 함량을 나타냅니다. C24000은 ~80% 구리입니다., C27000 (카트리지 황동) ~70% 구리, C28000 (Muntz Metal) ~60% 구리.

구리 함량이 높을수록 품질이 "더 좋다"고 생각하기 쉽습니다., 하지만 그건 오해야. 각 등급은 특정 처리 및 성과 기간을 차지합니다..

표준 일반 황동 등급

납 황동이 수도꼭지와 밸브를 지배하는 이유

수도꼭지와 밸브에는 까다로운 특성 조합이 필요합니다.: 복잡한 형태로 주조하거나 단조해야 합니다., 정밀한 나사산과 밀봉 표면으로 가공됨, 적절한 강도와 내식성을 제공합니다..

순수 구리는 너무 부드러워서 오래 생산됩니다., 가공 중 끈끈한 칩, 대량생산에는 비효율적.

표준 황동은 좋은 기본 균형을 제공합니다..

C37700과 같은 유연 등급에는 약 1~2%의 납이 추가됩니다., 이는 가공 중 칩 브레이커 역할을 하는 황동 매트릭스 내부에 별개의 부드러운 입자를 형성합니다..

이것은 회전을 극적으로 증가시킵니다., 드릴링 및 태핑 생산성, 배관 밸브 및 부속품의 역사적인 주력 제품으로 만들었습니다..

식수 용도, 하지만, 납 함량 및 침출은 NSF/ANSI와 같은 엄격한 제품 표준을 충족해야 합니다. 61.

현대 배관 응용 분야에서는 무연 복합 황동을 점점 더 많이 사용하고 있습니다., 실리콘, 비스무트 또는 기타 요소가 납을 대체하여 건강 및 환경 규정을 충족하면서 우수한 기계 가공성을 유지합니다..

특수 황동

일반 구리-아연 및 납 함유 황동 그 이상, 특정 환경을 위한 다양한 합금 변형이 존재합니다.:

• 주석 황동 (C44300 해군성 황동): 주석 첨가로 내해수성 향상 및 탈아연화 억제, 해양 서비스의 콘덴서 튜빙에 사용됨, 부식 억제를 위해 소량의 비소를 첨가하는 경우가 많습니다..
• 알루미늄 황동 (C68700): 알루미늄과 미량 비소가 흐르는 해수의 내식성을 크게 향상시킵니다., 발전소 및 선상 콘덴서용으로 지정됨.
• 망간 황동: 망간은 강도를 증가시킵니다., 견고한 해양 및 기계 부품에 대한 내마모성과 내식성.

5. 청동: 전체 합금 제품군, 하나의 재료가 아닌

많은 사람들이 청동을 구리-주석 합금과만 연관시킵니다., 역사적으로 가장 오래된 형태.

현대 공학 용어로, 청동은 주요 합금 원소가 아연이 아닌 거의 모든 구리 합금을 가리키는 포괄적인 용어입니다..

이로 인해 청동은 구조적으로 가장 다양한 구리 계열이 되었습니다..

주석 및 인청동: 문장, 기어와 스프링

C51900과 같은 인청동에는 주석 ~6.5%와 인 ~0.1%가 포함되어 있습니다..

주석은 강도를 증가시킵니다, 내마모성과 내식성; 인은 탈산제 역할을 하며 잔류 인은 마모 및 탄성 특성을 더욱 향상시킵니다..

순수한 구리보다 전도성이 훨씬 낮지만, 인청동은 반복적인 굽힘 및 슬라이딩 접촉을 견딥니다..

전기 커넥터 접점의 표준 재료입니다., 악기 기어, 부싱 및 정밀 스프링.

C52100과 같은 더 높은 주석 등급은 더 높은 비용과 더 낮은 전도성으로 더 높은 강도와 ​​내마모성을 제공합니다..

알루미늄 청동: 금빛 외관, 강력한 성능

C61400 및 C63000과 같은 알루미늄 청동은 시각적으로 황동과 동일하게 보이는 경우가 많습니다., 하지만 그들의 성능은 다른 클래스에 있습니다.

알루미늄은 단단하게 형성됩니다., 해수에 대한 탁월한 저항성을 제공하는 안정적인 산화알루미늄 표면층, 침식과 캐비테이션.

해양 프로펠러용으로 지정되었습니다., 선박 밸브, 펌프 바디, 대형 기어 및 고하중 부싱.

캐스팅이 더 까다로워서 트레이드오프가 발생합니다., 열처리 및 용접 요구 사항, 공정 품질에 대한 민감도 향상.

대상 응용 분야를 위한 특수 청동

• 실리콘 브론즈 (C65500): 좋은 힘을 결합, 탄력, 스프링의 용접성 및 내식성, 용접 구조물 및 해양 하드웨어.
• 베릴륨동 (C17200): 시효 경화 후 매우 높은 강도와 ​​탄성을 얻습니다., 정밀 스프링에 사용, 커넥터 및 스파크 방지 도구.
  베릴륨 연기와 분쇄 분진은 엄격한 산업 안전 관리가 필요합니다..
• 크롬-지르코늄 구리: 구리의 전도성을 대부분 유지하면서 강도와 연화 온도를 크게 높이는 고함량 구리 합금.
  저항 용접 전극의 표준입니다., 철도 접촉 전선 및 리드 프레임.

6. Cupronickel: 왜 90/10 그리고 70/30 성적은 바닷물에서도 살아남습니다

Cupronickel (구리-니켈 합금) 구리-니켈 바이너리 시스템을 기반으로 합니다..

니켈은 구리에 완전히 용해됩니다., 점차 색상이 은백색으로 변합니다., 강도 및 내식성 증가, 그리고 전기 전도도를 감소시키는 것.

표준 바이너리 백동 등급

• C70600 (90/10 백동): ~10% 니켈, 우수한 성형성과 일반적인 내해수성, 비용 효율적인 보급형 해양 등급.
• C71500 (70/30 백동): ~30% 니켈, 흐르는 바닷물 침식에 대한 훨씬 더 높은 강도와 ​​저항성, 프리미엄 해양 등급.

철 수정 백동: 진짜 바닷물의 일꾼

실제 해수배관 및 콘덴서 서비스용, 철 함유 등급이 지배적입니다..

철과 망간의 소량 첨가는 부수적인 충전재가 아닙니다. 보호 수동 산화막을 정제하고 안정화합니다., 흐르는 바닷물의 침식 및 충돌에 대한 저항성을 획기적으로 향상시킵니다..

Cupronickel의 내해수성은 무조건적인 것이 아닙니다.. 보호막은 깨끗한 상태에서 점차적으로 발달합니다., 폭기된 바닷물.

지나치게 높은 유속, 오염된 물, 정체된 조건과 서로 다른 금속과의 갈바니 결합은 모두 조기 부식 실패를 일으킬 수 있습니다..

기타 백동 제품군

모든 백동이 해양 서비스용은 아닙니다.:

• Constantan / 망가닌: 높은 수준을 위해 설계됨, 온도에 안정적인 전기 저항력, 정밀 저항기 및 션트에 사용됩니다..
• 니켈 실버 (아연 백동): 은백색, 좋은 형성성, 계측기 하우징에 사용됨, 전자기 차폐, 장식용 하드웨어 및 보석.

모두 "백동" 분류를 공유하지만, 해양 등급 C71500 및 정밀 저항 등급 콘스탄탄은 전혀 관련 없는 기능을 제공합니다..

일반적인 백동 및 구리-니켈 합금 등급

메모: 정확한 구성과 이에 상응하는 명칭은 항상 해당 ASTM을 기준으로 검증되어야 합니다., Asme, 안에, ISO, 그는입니다, GB/T, 또는 고객별 사양.

유사한 합금 이름이 자동으로 완전한 재료 동등성을 보장하지는 않습니다..

7. 전도도가 크기별로 다를 수 있는 이유

금속의 전기 전도는 결정 격자를 통한 전자 이동에 의존합니다..

순수한 구리에서, 규칙적인 주기 격자는 전자를 거의 산란시키지 않습니다., C11000과 무산소 구리에 높은 전도성을 부여.

합금 원자 - 아연, 주석, 니켈, 실리콘 및 기타 - 구리 격자에 삽입되어 주기성을 방해합니다..

Matthiessen의 법칙에 따르면, 각 용질 원자는 추가적인 산란 기여를 추가합니다., 전기 저항력 높이기.

일반적으로, 합금이 복잡할수록 용질 농도도 높아집니다., 전도성이 낮을수록.

이는 재질의 품질 저하가 아니라 의도적인 성능 교환입니다..

• 인청동은 전도성과 탄성 및 피로 수명을 교환합니다..
• 70/30 백동은 해수 내식성을 위해 전도성을 교환합니다..
• 망간 백동은 의도적으로 높은 수준을 갖도록 설계되었습니다., 안정된 저항률, 왜냐하면 그것의 임무는 저항하는 것이기 때문입니다..

8. 가격이 다른 이유: 이는 단순한 금속 함량 그 이상입니다.

원료 합금 구성은 구리 재료 간 가격 차이의 한 층일 뿐입니다.. 전체 비용 스택에는 최소 4개 수준이 있습니다..

비금속 경제학

정상적인 시장 상황에서, 아연은 구리보다 파운드당 비용이 저렴합니다., 따라서 구리의 일부를 아연으로 대체하면 원자재 비용이 절감됩니다..

이것이 바로 일반 노란색 황동이 고순도 순수 구리보다 킬로그램당 가격이 더 저렴한 이유입니다..

주석, 니켈과 베릴륨은 훨씬 더 비싸고 더 큰 글로벌 시장 변동에 영향을 받습니다..

주석 함량이 높은 청동, 70/30 따라서 백동과 베릴륨 구리는 더 높은 가격대에 속합니다..

용융 및 순도 제어

무산소 구리에는 보다 정교한 용해 작업이 필요합니다., 표준 ETP 구리보다 대기 제어 및 품질 검사.

성능 차이는 육안으로는 보이지 않을 수 있습니다., 하지만 프로세스 비용 프리미엄은 현실입니다..

제품 형태 및 가공

1파운드의 일반 황동 막대는 마이크로미터 두께 허용 오차를 유지하는 1파운드의 정밀 초박형 구리 호일과 직접 비교할 수 없습니다..

얇은 스트립, 모세관, 압출 프로파일, 노화된 스프링 스트립과 해양 인증 튜빙은 모두 매우 다른 수율을 가집니다., 장비 요구 사항 및 검사 간접비.

인증 및 자격

식수 인증 (NSF/ANSI), 해양선급협회 승인 (ABS, DNV), 압력 용기 인증 및 항공우주 등급 추적성 모두 테스트를 추가합니다., 기본 재료 자체를 넘어서는 문서화 및 품질 관리 비용.

9. 재료 선택은 실패 모드에서 시작됩니다.

보편적으로 "최고"인 구리 합금은 없습니다.. 올바른 선택은 구성 요소의 서비스 수명을 종료시키는 오류 메커니즘에 따라 달라집니다..

10. 일반적인 오해가 명확해졌습니다.

1. 구리 함량이 많다고 해서 강도가 높아지는 것은 아닙니다.. ETP 구리는 거의 100% 구리는 대부분의 황동이나 청동보다 부드럽고 내마모성이 낮습니다..
2. 등급 번호는 품질 점수가 아닙니다.. 다른 황동, 청동 및 백동 등급 번호는 구성 위치를 나타냅니다., 계급이 아닌.
   서로 다른 계열의 수치를 하나의 "높은 = 더 나은" 척도로 비교할 수 없습니다..
3. 재료 이름이 규정 준수와 같지 않음. 도면의 "황동"은 식수의 안전을 보장하지 않습니다.; “백동”은 적절한 해수 성능을 보장하지 않습니다..
   규정 준수는 정확한 등급에 따라 다릅니다., 인증, 제작 품질 및 작동 조건.
4. 성적만으로는 불완전한 정보이다. 연화 열처리된 구리는 쉽게 구부러집니다.; 단단한 구리가 훨씬 더 강합니다.
   시효 경화 베릴륨 구리는 용체화 어닐링 베릴륨 구리와 전혀 다르게 작용합니다.. 템퍼링 없이 등급을 지정하면 디자인의 절반이 정의되지 않은 채로 남습니다..

11. 결론

순수한 구리, 놋쇠, 구리가 기본 요소로 남아 있기 때문에 청동과 백동은 모두 구리 재료 우산에 속합니다..

하지만 엔지니어들이 아연을 첨가하자마자, 주석, 알루미늄 또는 니켈, 재료의 임무가 변경됩니다..

순수 구리는 최대 전기 및 열 전도성을 보호합니다.. 황동은 일반 하드웨어 및 배관의 제조 가능성과 비용의 균형을 유지합니다..

브론즈는 탄력을 제공합니다, 내마모성과 고강도. Cupronickel은 구리의 영역을 바닷물과 정밀 전기 저항으로 확장합니다..

가격 차이는 임의적이지 않습니다. 이는 이러한 구성 및 프로세스 선택의 가시적인 결과입니다..

다음에 구리 성분을 평가할 때, 가장 유용한 질문은 "이것이 진짜 구리인가?"가 아닙니다.?

그것은: 이것은 어느 구리 합금 계열입니까?, 어떤 요소가 포함되어 있나요?, 그리고 그것은 어떤 문제를 해결하기 위해 고안되었나요??

FAQ

황동은 구리로 간주됩니까??

예. 황동은 구리-아연 합금, 그래서 구리는 주요 비금속입니다. 하지만, 황동은 기계적 특성이 상당히 다릅니다., 전기 같은, 순수 구리의 제조 특성.

청동이 보통 순동보다 강한 이유?

청동에는 주석과 같은 합금 원소가 포함되어 있습니다., 알류미늄, 규소, 또는 구리 매트릭스를 강화하는 기타 첨가물. 트레이드 오프는 일반적으로 순수 구리보다 전기 전도성이 낮습니다..

백동이 비싼 이유?

백동 가격은 니켈 함량에 영향을 받습니다., 합금 가공, 제품 양식, 까다로운 애플리케이션 요구 사항.

다음과 같은 고급 니켈 등급 70-30 Cu-Ni는 일반적으로 니켈 관련 원재료 비용이 더 많이 듭니다..

바닷물에 가장 적합한 구리 합금은 무엇입니까??

대답은 구성 요소 및 서비스 조건에 따라 다릅니다..

Cupronickel 해수 배관 및 열교환 시스템에 널리 사용됩니다., ~하는 동안 알루미늄 청동 밸브와 같은 고강도 해양 부품에 선호되는 경우가 많습니다., 슬리퍼, 프로펠러, 부품을 착용하고.

청동은 언제나 구리이자 주석인가??

아니요. 주석 청동은 청동 계열 중 하나입니다..

현대 엔지니어링 응용 분야에도 알루미늄 청동이 사용됩니다., 실리콘 청동, 더 넓은 청동 범주로 분류되는 기타 구리 기반 합금.

순수한 구리는 항상 황동보다 비쌉니다?

완제품 측면에서 항상 그런 것은 아닙니다..

표준 황동은 구리의 일부를 아연으로 대체하므로 원자재 비용이 더 낮을 수 있습니다., 하지만 제품 가격도 가공에 따라 달라집니다., 공차, 제품 양식, 인증, 및 주문 수량.

황동이 청동을 대체할 수 있나요??

때때로, 하지만 자동은 아니다.

황동은 피팅에 적합할 수 있습니다., 가공 부품, 및 일반 기계 부품, 내마모성이 높을 때는 청동이 선택되는 경우가 많습니다., 피로의 힘, 또는 특수한 부식 성능이 필요합니다..