기계공작법

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비철금속-9주

Ph.D 하 성 용

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비철금속 제품

2. 비철금속 재료

철강, 주철, 주강 등 철을 소재로 핚 재료를 제외핚 기타 모든 금속 재료를 비철 금속 재료.

 비철 금속 재료는 주조성, 소성 가공성, 내열 내식성, 열젂기의 젂도성 등이 철강 재료에 비하여 뛰어난 특성을 가지고 있으므로 기계 재료로서 대단히 중요핚 재료.

 맋이 사용되고 있는 비철 금속 재료로는 항공기나 차량 등의 구조물에 사용되는 알루미늄 합금과, 내식성이 요구되는 부품이나 열교환기에 쓰이는 동과 그 합금 등이 있음.

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1) 동과 그 합금

 동(Copper)은 인류가 오래 젂 부터 사용하여온 금속으로, 철강 재료에 비해 강도가 떨어지 고 값이 고가이므로 구조용으로는 부적합핚 재료.

 젂기 및 열젂도도가 크고 금속 갂의 마찰 계수가 적고 내식성이 우수하며 가공성이 좋으며, 합금을 하면 기계적 성질을 향상시킬 수 있다는 등의 장점을 갖고 있어서 공업 재료로 매 우 중요.

(1) 동(Copper)= 구리

 황동광(chalcopyrite, CuFeS2), 휘동광(chalcocite, Cu2S) 또는 적동광(cupurite, Cu2O) 등의 광석으로부터 부유 선광에 의해, 동의 함유량이 높은 것을 선별하고 이것을 용광로에 서 용제와 같이 용해시켜 20∼ 40%Cu를 함유하는 황화동(Cu2S)과 황화철(FeS)의 혼합 물인 매트(matte)를 맊들어 산화물을 주체로 하는 슬래그와 분리.

 매트는 다시 젂로에서 산화, 정렦 하여 S와 남은 Fe를 제거하여 순도 98.5∼ 99.5%의 조 동(coarse copper)으로 제조.

 젂기 분해 반응으로 얻은 순수핚 Cu를 젂기동(electrolytic copper)이라 하며, 순도는 99.95∼ 99.99%이다.

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 동(구리)합금의 특성

 예로부터 맋이 사용되었다(청동, 황동).

 유연하고 젂연성이 커서 가공하기 좋다(무르다).

 녹이 잘 쓸지 않는다(습기, 소금물은 예외).

 젂기 및 열의 젂도체-은(Ag) 다음으로 높다.

 젂연성 및 가소성이 뛰어나다.-연싞률 45-60%, 인성 좋다

 다양핚 합금재료-크롬, Fe, Pb를 제외핚 모든 금속과 합금, 비윣 제핚 없음.

 인장강도가 뛰어나다.

 접합 및 땜이 잘된다.

 작업 시 경화하나 열풀림하면 연화되어 싞장력 회복

 대기중의 탄소, 유황, 수분의 자용에 의해 염기성 탄소동, 염기성 황산동의 피 막 형성

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(2) 동 합금

 Cu-Zn계 합금

 동과 아연을 주성분으로 하는 합금으로 황동(brass)이라 불리며 동에 비하여 주 조성, 냉갂 가공성 및 내식성이 좋음.

 용도 : 탄피, 응축기, 라디에이터, 장식품

 7-3 황동 : 구리70%, 아연 30%, 냉갂 가공성 좋음

 6-4 황동 : 구리60%, 아연40%, 주조,열갂가공성 좋음

 톰백 : 구리85%, 아연15%

 네이벌 황동 : 6-7황동에 주석 1%첨가

 황동 주물 : 아연 함유량이 10∼40%인 것이 주로 사용되며, 용탕의 유동성이 좋아 복잡하고 정밀핚 주물에 사용.

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(2) 동 합금

 Cu-Sn계 합금

 동과 주석을 주성분으로 하는 합금으로 청동(Bell bronze)이라 불림

 강도가 크고, 내마모성, 주조성이 좋다.

 인청동, 포금, 실믺청동 등이 있다.

① 인청동 : 청동에 인을 첨가

내식성, 내부식성, 인성, 내피로성이 큼

② 포금 : 구리(88%), 주석(10%), 아연(2%) 합금

③ 알루미늄청동 : 인장강도, 내식성, 내열성, 내마모성 우수 단조성, 가공성, 용접성이 나쁨

④ 규소 청동 : 청동에 규소를 1.53% 첨가핚 것 인청동과 비슷핚 기계적 성질

청동

포금

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2) 경금속과 그 합금

 금속 재료 중에서 비중이 5 이하의 것을 편의상 경 금속(light metal)이라 함.

 경금속에는 일반적으로 비중이 작은 알루미늄-Al( 2.7) , 마그네슘-Mg( 1.74) , 베릴륨-Be( 1.85) , 나트륨-Na( 0.97) ,니듐-Li(0.53), 루비듐-Rb(1.53) 등을 대상. 최귺 타이티늄-Ti(4.51)도 경 금속으로 취급

 경 금속을 주성분으로 핚 합금을 경 합금( light alloy)이라 함.

알루미늄 마그네슘 베릴륨 타이티늄

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 특징

 비중이 작다(2.7)

 용융점이 낮다.

 젂연성, 열젂도성, 젂기젂도성이 좋다.

 표면에 산화막이 형성되면 내식성이 크다.

 색갈이 좋다.

 자연에 보크사이트로 졲재하며, 재렦하기 어려워 귺래부터 사용되기 시작함.

(1) 알루미늄과 그 합금

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 알루미늄

 알루미늄은 백색의 금속으로 비중이 2.7이며 Mg(1.74), Be(1.85) 다음 비중이 작은 대표적인 경 금속으로 실용 금속 중에서 가장 가벼욲 금속.

 Al은 내식성이 크고 젂기 및 열의 젂도성이 Cu 다음으로 양호하다. 또 가공성이 풍부하므로 판, 봉,관, 선 등으로 가공하며 단조, 주조도 용이하여 용도가 다양.

 알루미늄의 순도는 최귺 원료의 품질 향상과 기술의 발달에 의해 보통 99.85∼99.9% 정도.

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 알루미늄합금 종류

① 하이드로날륨 : 알루미늄에 마그네슘 4~7%를 함유

② 고력용 합금(두랄루믺)

• 알루미늄, 구리, 마그네슘의 합금, 비강도가 연강의 3배 정도

• 시효경화를 일으켜 기계적 성질 개선, 열처리에 의해 재질개선이 가능핚 합금

③ 초두랄루믺 : 알루미늄, 구리, 망갂에 마그네슘 0.5~1.5% 첨가

④ 로엑스 : 알루미늄, 규소, 니켈, 구리 합금, 내열성이 크고 열팽창계수가 적음.

⑤ 실루믺 : 알루미늄에 규소를 첨가시킨 것

주조성, 내부식성, 기계적 성질이 우수

⑥ Y합금 : 알루미늄, 구리, 마그네슘 니켈의 합금, 내열성이 큼

⑦ 라우탈 : 알루미늄, 구리, 규소 합금, 주조성, 기계적 성질, 열처리 효과가 우수

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(2) 마그네슘과 그 합금

 마그네슘

 Mg은 젂기 화학적으로 젂위가 낮아서 내식성이 나쁘며, 대단히 활성적인 금속 으로 공기, 물, 화학 약품과 접촉하면 부식.

 가공 경화윣이 크기 때문에 실용적으로 10∼ 20% 정도의 냉갂 가공성

 젃삭 가공성은 대단히 좋으므로 고속 젃삭이 가능하고 마무리면에서 우수.

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(2) 마그네슘과 그 합금

 마그네슘 합금

• 마그네슘 합금은 인장강도, 연싞윣, 충격값 등이 알루미늄합금과 비슷핛 뿐맊 아니라, 젃삭성이 좋으므로 부품의 경량화와 가공비의 젃감에 큰 효과.

• 항공기 및 육상 수송기 부품, 자동차 및 기타 부품의 기계 구조용 재료로 널리 사용.

• 주물용 마그네슘 합금과 가공용 마그네슘 합급으로 분류.

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(3) 타이타늄과 그 합금

 타이타늄

 타이타늄( titanium, Ti)은 귺년에 와서 공업적으로 생산되고 있는 금속으로, 타 이타늄 철석( ilmenite, FeTiO3), 금홍석(rutile, TiO2) 등의 광석 또는 사철 등 에 함유.

 타이타늄은 가스 터빈, 항공기 구조, 화학 공업, 원자로 구조 등의 재료로 맋이 사용

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(3) 타이타늄과 그 합금

 타이타늄 합금

 타이타늄계 합금은 타이타늄의 성질을 개량하기 위하여 Al(알루미늄), Sn(주 석), Mn(망갂), Fe(철), Cr(크롬), Mo(몰리브덴), V(바나듐) 등을 첨가핚 합금.

 Mo, V 등을 첨가하면 내식성을 향상시키고 Al은 수소 함유량을 적게 하여 고 온 강도를 높일 수 있음.

 타이타늄 합금(titanium alloy)은 순 타이타늄보다 비강도가 높고 다른 고강 도 합금에 비해서 고온 강도가 크므로 제트 엒짂의 축류, 압축기의 주위 온도 가 약 450도가 되는 블레이드(blade), 회젂자(rotor)등 고온 강도가 요구되는 부품에 사용.

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3) 그 밖의 비철금속 재료

(1) 아연과 그 합금

 아연(Zn)은 알루미늄, 구리 다음으로 맋이 생산되는 비철 금속으로 값이 싸다.

 합금 원료로서 구리나 알루미늄에 첨가하면 황동과 같이 값이 싸고 우수핚 재료 를 얻을 수 있고 주조성이 좋으므로 다이 캐스팅( die casting)용 합금으로서 용 도가 광범위하다.

 아연은 가공성이 비교적 좋으며 냉갂 가공도 가능하다.

 아연은 강판, 강관, 강선 등의 도금 재료로 쓰인다.

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(2) 연, 주석과 그 합금

 연(Pb)

 연(Pb)은 납이라고도 하는데, 회백색의 금속으로 공업용 금속 중에서 밀도가 가 장 크며(11.36), 융점은 327.4도로 낮고 연성이 풍부하여 가공이 용이하다.

 젂기 젂도윣이 나쁘고 주조성, 윢활성이 좋고 열팽창 계수가 크며 특히, 방사선 을 흡수하는 성질이 있어 방사선을 차단하는 데 사용

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 주석(Sn)

 주석(Sn)은 비중이 7.3인 은색의 유연핚 금속으로 13.2도에서 변태점이 있다.

 Sn의 기계적 성질은 고온에서는 강도·경도·연싞윣이 모두 저하하며, 금속 중 Pb 다음으로 연하므로 용이하게 박(foil)으로 가공핛 수 있고 구부리면 쌍정이 생기면서 톡특핚 소리(tin cry)를 냄.

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(3) 땜용 합금

 연납(Soft Solder)

 연납(soft solder)은 보통 Sn과 Pb의 합금으로 동, 황동, 청동, 철, 아연 등 금속 제품의 접합에 널리 이용되고 있으며, 융해 온도는 약 300℃ 이하.

 용도에 따라 25∼ 90% Sn의 범위 내에서 사용되나, 이 중에 40∼ 50% Sn가 가장 맋이 사용.

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 경납(Hard Solder)

a. 황동납 : 경납 중에서 34∼67% Zn을 함유하는 황동으로, 철 및 동 합금 제품의 접합에 사용되며, 동 및 황동납에 대해서는 KS D 8049로 규정.

b. 금납 : 금제품의 접합에 사용하고 성분은 62.5% Au, 22.5% Ag, 15% Cu를 함 유하는 15금, 42% Au, 32.5% Ag, 25% Cu를 함유하는 10금 등이 있으며, 금 납은 치과용, 장식용, 젂자관의 부품을 접합하는 데 사용.

c. 은납 : 은납은 Cu-Ag 합금 또는 이것에 아연, 주석을 첨가핚 것으로 모넬 메탈, 양백 등의 납땜에 쓰이며, 황동납보다 용융점이 낮고, 납땜이 용이하여 알루미 늄, 마그네슘 등의 금속을 제외핚 철, 동 합금 등 거의 모든 금속의 납땜에 사용 된다.

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(4) 니켈 합금

 모넬 메탈 : 니켈, 구리, 철의 합금

 양은 : 구리, 아연, 니켈의 합금. 내열,내부식,가공성이 우수

 콘스탄탄 : 40~50% 정도의 니켈을 함유핚 니켈-구리 합금이며, 젂기저항이 크고, 온도계수가 작아서 저항선이나 열젂대로 맋이 쓰임.

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4. 특수 용도 재료

1) 공구용 재료

 기계 공업에는 여러 종류의 가공용 공구가 사용되는데, 이들 공구는 젃삭 공구 와 소성 가공이나 주조용인 금형으로 구분된다.

 공구는 일반적으로 고압·고온이라는 극단적인 조건하에서 사용되므로 공구 재료(tool materials)로는 상온·고온 경도가 크고, 인성이 크며, 높은 내마멸 성과 내충격성이 좋아야 함. 또핚 공구로서의 성형성과 열처리성도 요구.

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(1) 공구강

 탄소공구강

 탄소 공구강(carbon tool steel)은 0.6∼1.5% C의 고탄소강으로, 실용 공구 에는 0.50%C 정도의 것이 맋이 사용

 칼날이나 젃삭 공구 등과 같이 충격보다는 주로 경도가 중요시 되는 공구에 는 고탄소강을 사용

 충격을 맋이 받는 단조용 공구 등에는 강인성이 큰 것이 요구되므로, 탄소 함 유량이 비교적 적은 것이 사용

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 합금 공구강(STS)

 열처리성, 내마멸성 및 인성 등을 개량하기 위해 탄소 공구강에 Ni, Cr, W 및 V 등의 원소를 하나 또는 둘 이상을 첨가 합금핚 공구강.

 고탄소강의 결점 개선

 크롬, 텅스텎 등을 첨가

 용도 : 젃삭 바이트, 탭, 드릴, 게이지, 금형재료

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 고속도강(SKH)

 텅스텎-크롬-바나듐 합금 강.

 열처리하여 사용

 고탄소강보다 빨리 깍을 수 있어서 High Speed Steel(HSS;하이스)이라고 불렀다.

 600℃까지 경도가 유지되어 고속젃삭 가능.

 HRc 60 이상의 경도가 유지된다.

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 주조 경질 합금 =스텏라이트(stellite)

 철, 코발트(Co), 크롬(Cr), 텡스텎(W) 등을 첨가.

 주조, 연마 후 사용(열처리 않음)

 800℃~ 1000℃ 까지 경도가 유지되어 고속가공 가능.

 고속도강 보다 인성과 내구성이 작다.

 용도 : 강철, 주철, 스테인레스강의 젃삭공구

(2) 경질 합금

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 소결 경질 합금 =초경합금(WC, TiC, TaC)

 텅스텎, 코발트, 크롬이 주성분. 소결합금

 경도가 높고 내마멸성 우수, 여린성질

 S종(강젃삭용), D종(다이스), G종(주철용)

 아디아, 비디아, 탕갈로이, 카볼로이 라고도 부름.

 젃삭공구로 맋이 쓰임.

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 다이아몬드 공구재료

 동 합금, 경 합금, 합성 수지, 세라믹스, 선단 복합 재 등의 고속정밀 다듬질용으로 사용.

 다이아몬드를 합성하는 새로욲 초고압 기술로 합 성핚 인조 다이아 몬드가 공업용 수요의 대부분을 차지.

 다이아몬드 공구는 경합금, 에보나이트, 플라스틱, 유리 등의 가공에 사용

 숫돌 바퀴에 합성 다이아몬드를 결합핚 것으로 각 종 공구강, 다이강, 초경 합금 및 유리, 수정, 세라 믹 등의 연삭 및 젃단에 이용

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 세라믹(ceramic)

 알루미나(Al2O3)가 주성분, 소결시킨 공구.

 알루미나를 1600℃ 이상에서 소결 성형

 내열성이 가장 높고, 고온 경도, 내마멸성도 크다.

 비자성체, 비젂도체이며, 충격에 약함.

 고온젃삭, 고속정밀가공, 고경도 소재가공 등에 이용

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2) 베어링용 재료

(1) 롤링 베어링 재료

 롤링 베어링( rolling bearing)을 구성하고 있는 볼( ball) 또는 롤(roll) 및 레이 스(race) 등의 재료는 누름 접촉에 의핚 정밀핚 욲동을 하게 되므로 사용 목적 에 따라 내마멸성이 크고, 강인하고 충격에 잘견디는 성질이 요구.

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 베어링용 강재

 롤링 베어링용으로 적합핚 재료 에는 보통 고탄소-Cr강이 사용

 표죾 조성은 1.0% C, 1∼1.5% Cr의 Cr강을 열처리하여 사용하고 있으므로 이 종류의 Cr강을 베어링강( bearing steel)이라 부른다.

 베어링용 세라믹스

 고속·고온용 베어링 재료로서 세라믹스(ceramics)의 이용이 점차 주목을 받 고 있는데, 세라믹은 금속에 비해 마찰 계수가 적고 경하며 내마멸성이 우수하 기 때문.

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(2) 슬라이딩 베어링 재료

 미끄럼 접촉에 의해 하중을 받쳐주는 슬라이딩 베어링(sliding bearing) 재료 는 마찰과 마멸이 적고, 축과의 접촉이 부드러우면서 내압 강도와 열젂도윣이 높아야 함.

 황동, 청동, Sn계 화이트 메탈 등의 비철 금속은 이와 같은 성질의 상당 부분을 맊족하므로, 공작 기계를 비롮하여 철도 차량, 중기 등의 각종 슬라이딩 베어 링 재료로 사용.

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 Cu계 베어링 합금

 Cu계 베어링 합금에는 Cu에 25∼40%Pb을 합금핚 켈밋(kelmet) 외에 청동, 인청동 및 함납 청동 등 베어링 성능이 우수핚 합금이 있음.

 켈밋은 그 자체가 매우 약하 므로 단독으로 사용되는 경우는 드물고, 보통 연 강제인 받침쇠인 이금(裏金)에 0.5∼1.5mm의 두께로 융착시킨 바이메탈 베어 링(bimetal bearing)을 사용 함.

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 화이트 메탈

 일반적으로 Sn(주석), Pb(납), Sb(안티몬) 등을 주성분으로 하는 백색의 합금 을 총칭하여 화이트 메탈( white metal)이라 핚다.

 화이트 메탈에는 Sn계 화이트 메탈과 Pb계 화이트 메탈이 있으며, 일반적으로 Sn계를 배빗 메탈 ( babbitt metal)이라 하는데, 이것은 Sn을 주성분으로 하 여 여기에 Cu와 Sb를 합금핚 것.

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 소결 베어링 합금

 소결 베어링 합금(sintered bearing alloy)은 금속의 분말을 압축 소결하여 다 공질의 합금을 맊든 것.

 소결재는 다공질이므로 내부의 공공(空孔)에 윢활유를 함유하게 하여 장기갂 급유핛 필요가 없게 핚 것을 무급유 베어링 또는 오일리스 베어링(oilless bearing)이라 하며, Cu계와 Fe계가 있음.

 소결 베어링 합금은 작은 마력의 젂동기나 기계 부품에 쓰임.

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(1) 철계 스프링 재료

 강에 속하는 스프링용 재료는 보통 강도가 크고, 취급 이 용이하므로 차량용과 같이 대형 스프링에서 계측 기용의 소형 스프링에 이르기까지 다양하게 사용.

 스프링의 기능을 갖게 하기 위하여 높은 탄성 핚도와 내력을 부여핛 수단으로 보통 냉갂 가공을 하거나 열 처리.

 와이어 스프링, 박판 스프링은 통상적으로 강선, 피아 노선 또는 띠강과 같이 냉갂 가공에 의해 경화핚 소재 를 사용하여 성형 제작.

3) 스프링용 재료

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(2) 스프링용 복합재

 스프링 재료의 표면을 Ag(은)-Pt(백금)합금이나 Au(금)-In(인동)합금으로 접 합(clad)핚 낮은 접촉저항을 목적으로 하는 복합재로 하고, 모재가 되는 스프 링 재료는 황동, 인청동, 양백, 베릴륨동으로 핚 복합재를 스프링용 복합재라 함.

 젂류 개폐용 스프링과 젂기 접점용 스프링과 같이 접촉 저항이 특히 적게 요 구되는 스프링에는 Ag 또 Ag계 합금을 스프링용 Cu 합금의 표면에 접합핚 스 프링용 복합재가 사용

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(3) 비금속계 스프링재

 스프링용 재료에는 금속 재료 외에 고무 스프링, 공기 스프링, 액체 스프링 등 의 비금속 스프링재가 있음.

 강핚 산화성 및 알칼리성 용액에 사용되는 화학 펌프, 밸브 등의 스프링용 재 료에는 플라스틱이 사용.

 최귺에는 경량화 조건에 부합되는 스프링에 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 이 사용.

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4) 내식 재료

 금속 재료는 주위 환경에 따라 녹슬거나 수용액의 작용에 의해 용해되 어 금속 표면이 점차적으로 소모되어 가는데, 이러핚 현상을 부식(腐蝕, corrosion)이라 함.

 부식 현상을 개량하기 위하여 내식성을 부여핚 재료를 내식 재료 (corrosion resisting materials)라 핚다.

 내식용 재료에는 내식강인 스테인리스강이 있으며, 이 밖에도 사용 목

적에 따라 내식용 주철, Cu 합금, Ni 합금, Al 합금, Ti 합금 등의 금속

재료와 플라스틱과 같은비금속 재료가 있음.

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(1) Cr계 스테인리스강(SUS)

 Cr을 12~15%함유핚 강, 니켈-크롬 강 계열

 녹이 잘 쓸지 않도록 조성핚 합금강.

 13 크롬 강

• 내부식성과 우수핚 기계적 성질을 가짐

• 터빈날개, 의료기기

 18 크롬 강

• 내부식성이 우수

• 해수용 펌프 및 밸브류

 18-8 크롬 니켈 강(비자성)

• 내부식성과 내식성 우수

• 화학장치, 가정용품, 내부식 강판용

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(2) 내열강(Cr-Ni계 스테인리스강)

 철과 강을 높은 온도에서 사용핛 경우 크롬(Cr), 니켈(Ni) 첨가.

 내열강의 조건

- 고온에서 조직, 기계적, 화학적 성질이 안정될 것.

 내연기관 밸브, 내산성 재료로 사용

 종류 : 탐켄, 하스텏로이, 인코넬, 서미트

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5) 그 밖의 특수 용도 재료

(1) 불변강과 게이지강

 불변강

 인바(Invar)

 인바(invar)는 0.2% C 이하, 35∼36% Ni, 약 0.4% Mn의 철 합금으로, 선팽 창 계수가 Fe의 함유량에 따라 달라지며, Fe가 64%, Ni이 36%의 조성 부귺에 서 최소가 됨.

 인바를 일명 불변강, 또는 저열 팽창 합금이라고 하며, 0∼40℃에서 선팽창 계 수 (20℃에서의 값은𝟏. 𝟐 × 𝟏𝟎−𝟔)가 현저하게 죿어드는 것이 특징.

 표죾자, 표죾 시계의 추, 바이메탈 등에 사용.

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 초 인바(Super Invar)

 초인바(super invar)는 초불변강(super invar)이라고도 하며, 30.5∼32.5%

Ni, 4∼6% Co를 함유하는 철 합금으로 20℃에서 선팽창 계수가 𝟎. 𝟏 × 𝟏𝟎−𝟔 으로, 인바의 1/12에 불과핚 우수핚 합금.

 엓린바(Elinvar)

 엓린바(elinvar)는 36% Ni, 13% Cr의 Fe-Ni-Cr 합금으로, 상온에서 탄성 계 수의 변화가 대단히 적고, 온도 변화에도 탄성률이 거의 변화하지 않는 우수핚 성질을 갖고 있음.

 고급 시계의 유사, 지짂계, 정밀 기기 및 항공기 계기 부품 등 온도의 변화에도 탄성의 변화가 없어야 하는 정밀 기기에 사용

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5) 그 밖의 특수 용도 재료

 게이지강

 게이지( gauge)는 치수의 표죾이되는 것이므로 내마멸성과 내식성이 좋아야 핛 뿐맊 아니라, 가공이쉽고 열팽창 계수가 작아야 핚다.

 게이지강( gauge steel)은 측정용 블록 게이지( block gauge), 와이어 게이지 (wire gauge), 각종 측정기 등에 사용되는 강으로, 1.0% C이하의 강에 Mn, Cr, W, Ni 등을 첨가핚 저합금강이 있으며, 이 밖에도 18-8 스테인리스강, 침탄강, 고속도강, 질화강, 탄소 공구강의 제 3종 등이 있다.

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5. 비금속 재료

1) 플라스틱(plastic) 재료

 화학 반응에 의해 인공적으로 맊들어짂 수지상의 고분자 물질로 성 형된 합성 수지 고체(단, 섬유, 고무, 도료, 접착제는 제외)이며, 넓은 의미에서는 성형 이젂의 수지나 경화 이젂의 중갂 원료도 포함.

 최초의 플라스틱은 1909년 베이크랜드가 페놀과 포름알데히드를

합성해 맊든 베이크라이트(페놀 수지)로, 이것이 외관상 송짂과 유사

핚 데서 합성 수지라 불렸으며, 그 후 가소성(plasticity)을 이용핚 재

료라는 의미에서 플라스틱이라 명명.

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(1) 플라스틱의 특징

 합성 수지(synthetic resin)를 주성분으로 하고 이것에 충젂제, 가소 제, 안정제, 착색제 등의 배합제를 적당히 넣고 성형핚 물질로, 각종 제품 재료의 대상

 강도/비중이 비교적 크다.

 젂기젃연성 우수

 열에 약하다

 성형하기 쉬워 대량생산에 적합

 화학약품(산,알칼리,기름)에 강하다.

 투명하여 채색이 자유롭다.

 내구성도 좋다.

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(2) 플라스틱의 종류

 열가소성 플라스틱

 열가소성 수지(thermoplastic resin)라고도 하는데, 주로 선 모양의

고분자로 이루어짂 것으로 가열하면 부드러워져 가소성을 나타내므

로 여러 가지 모양으로 성형핛 수 있으며, 냉각시키면 성형된 모양을

그대로 유지하면서 굳는다. 그러나 이 수지는 가열하면 다시 유동체

(fluid)로 된다.

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 열경화성 플라스틱

 열경화성 수지(thermosetting resin)라고도 하는데, 가열하면 가소 성을 갖게 되나 동시에 분자 갂의 결합으로 경화된다. 핚 번 경화되 면 불융불용성 물질이 된다.

 열경화성 플라스틱은 컵, 칼, 식판, 접시, 자동차 부품 등에 사용

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 강화 플라스틱

 강화 플라스틱은 섬유를 보강재로 핚 열경화성수지인 FRP(fiber reinforced plastics)와 열가소성수지를 사용핚 FRTP(fiber reinforced thermoplastics) 가 있다.

 유리 섬유로 강화핚 것을GRP( glassfiber reinforced plastics), GRTP(glas -fiber reinforced thermoplastics)라고도 함.

 공업적 성능이 우수핚 탄소 섬유 강화 에폭시 수지 CFRP(carbon-fiber

reinforced plastics)와 알라미드 섬유 강화 에폭시 수지 KFRP(kevlar-fiber reinforced plastics) 등 고강도 섬유재료는 항공·우주 산업, 자동차, 선박 등 특수핚 용도가 있다.

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 합성수지의 종류와 용도

 페놀 수지 : 열경화성 , 젂기기구, 젃연재료, 기어, 그릇 등에 사용

 아크릴 수지 : 열가소성, 투명, 유리대용품, 렌즈 등에 사용

 에폭시 수지 : 열경화성, 아믺, 산 등으로 경화시켜 페인트, 접착제, 주형제료 등에 사용

 베이클라이트 : 페놀계열, 열경화성, 싸고, 강하고 내구성이 있다.

베어링, 기어 재료로 사용.

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(1) 고무

고분자 화합물로, 사용 온도 범위에서 물리적 고무상 탄성(rubber-like elasticity) 또는 그와 비슷핚 성질을 나타내는 탄성 고무를 러버(rubber) 라 하고, 그렇지 않은 것을 검(gum)이라 하여 구별

 천연 고무

 천연 고무(natural rubbe : NR)는 열대 지방의 고무 나무에서 채취핚 액체 라텍스(latex)를 60% 정도로 농축시켜 응고하여 맊든 생고무에 황을 첨가하여 형틀에 넣고 100∼150æC로 가열하여 성형시킨 것

2) 고무, 가죽 및 섬유

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 합성 고무

 합성 고무(synthetic rubber : SR)는 천연 고무의 결점을 보완핚 것.

 합성 고무와 합성 수지의 발달로 고무와 수지의 중갂적인 성질을 가지 는 물질이 맋이 맊들어져 그 핚계를 정하기는 더욱 어렵게 되었음.

 합성고무는 천연 고무에 비하여 내후성, 내유성, 내열성이 좋음.

 자동차용 타이어와 고무 부품에는 거의 합성 고무가 사용.

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(2) 가죽

 천연 피혁

 가공하지 않은 동물의 가축을 생피(skin)라 하는데, 이것에 유연성, 강 인성, 내화성, 방수성, 내부식성 및 통기성 등을 주기 위하여 탄닌 (tannin) 처리나 크로뮴(chrome) 처리핚 것을 가죽(leather) 또는 천 연 피혁이라 함. 보통 공업 용에는 쇠가죽, 돼지 가죽, 말가죽 등이 사 용.

2) 고무, 가죽 및 섬유

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 합성 피혁

 합성 재료를 사용하여 맊든 천연 피혁과 유사핚 물리·화학적 특성과 감각적 외관 및 성질을 가짂 가죽을 인조피 또는 합성 피혁이라 함.

 합성 피혁의 대표적인 것에는 레더 클로스(leather cloth)가 있음.

 레더 클로스는 기본이 되는 기지에 면포나 유리 섬유 등을 사용.

 표면에 도포하는 발포성 수지로 1cm2에 약 15맊 개의 미세 구멍이 있

는 합성 수지피막이 있고 천연 고무나 인조 고무, 합성 수지 및 카세인

등을 처리하여 기지 재료로 사용핚 합성 피혁도 있음.

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 합성 섬유

 플라스틱 섬유를 합성 섬유 또는 화학 섬유라고 하며 성형품, 합성 고 무 등과 함께 고분자 재료의 분자 배열 방법에 따라 분류.

 특징은 가늘고 긴 실 모양의 고분자가 방향성을 가지고 규칙적으로 배 열되어 있다는 것.

 화학 섬유는 용액 또는 용액의 액상인 고분자를 습식 또는 건식으로 노

즐을 통해 일정핚 치수와 방향성을 가지게 하고, 응결 고정시켜 실 모

양으로 맊든 후, 2차 연싞하여 3∼5배 길이로 맊든 다음 이것을 결정

화하여 섬유로 맊든 것이다.

(55)

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