황동의 뜻
구리에 아연을 넣은 합금으로, 놋쇠라고도 한다. Zn 약 30%의 7-3 황동은 α상 단상으로 연성이 크고, 약 40%의 6-4 황동은 β상을 포함해 강도가 높다.
일본어 명칭: 黄銅
‘황동’ 관련 연습 문제는 5개 분야에 5문제가 있습니다(결정 결함과 확산, 재료의 열적 성질, 열처리와 금속 재료 등).
이 용어의 분야: 금속 재료와 합금
황동 연습 문제에 도전
구리와 황동(Cu-Zn 합금)을 접합하여 가열하면 원래 계면에 둔 불활성 마커가 황동 쪽으로 이동한다(커켄달 효과). 이 현상이 나타내는 것으로 옳은 것은 무엇인가?
- A2종류 원자의 확산 속도가 다르며, 확산이 공공 기구로 진행되고 있다
- B원자는 격자간 기구로만 확산하며, 격자점의 수는 계면의 양쪽에서 변하지 않는다
- C계면에 생긴 열응력에 의해 마커가 황동 쪽으로 밀려가고 있다
정답과 해설 보기
정답: A. 2종류 원자의 확산 속도가 다르며, 확산이 공공 기구로 진행되고 있다
아연이 구리 속으로 확산하는 속도는 구리가 황동 속으로 확산하는 속도보다 크기 때문에, 황동 쪽에서 나가는 원자가 들어오는 원자보다 많아집니다. 치환형 확산은 공공과의 자리바꿈으로 진행되므로 원자의 알짜 흐름과 반대 방향으로 공공이 흐르고, 황동 쪽에서 격자면이 줄어 마커가 황동 쪽으로 이동합니다. 이것은 확산이 공공 기구로 진행됨을 보여 준 역사적인 실험입니다. 격자간 기구만이라면 격자점의 수는 변하지 않으며 마커는 움직이지 않습니다. 남은 공공이 모이면 커켄달 보이드가 되어, 솔더 접합부 등의 신뢰성을 떨어뜨리는 원인이 됩니다.
순수 구리(실온의 열전도율 약 400 W/(m·K))에 아연을 약 30% 고용시킨 황동에서는 열전도율이 약 120 W/(m·K)로 낮아진다. 주된 이유는 무엇인가?
- A아연은 열을 거의 전달하지 않는 물질이므로, 그 부피만큼 열의 통로가 줄어들기 때문
- B고용에 의해 격자가 물러져서, 열의 대부분을 운반하는 포논의 속도가 크게 떨어지기 때문
- C용질 원자가 전도 전자를 산란시켜 평균 자유 행로가 짧아지고, 전기 전도도와 함께 열전도율이 낮아지기 때문
정답과 해설 보기
정답: C. 용질 원자가 전도 전자를 산란시켜 평균 자유 행로가 짧아지고, 전기 전도도와 함께 열전도율이 낮아지기 때문
금속의 열은 주로 전도 전자가 운반하므로, 열전도율은 전기 전도도와 거의 비례하며 비데만-프란츠 법칙으로 연결되어 있습니다. 구리 격자에 들어간 아연 원자는 원자 배열의 주기성을 흐트러뜨려 전자를 산란시키므로, 전자의 평균 자유 행로가 짧아져 황동의 전기 전도도는 순수 구리의 30% 정도가 됩니다. 열전도율도 마찬가지로 약 400에서 약 120 W/(m·K)로 낮아집니다. 아연 자체는 열전도율이 약 116 W/(m·K)인 금속으로, 열을 전달하지 않는 물질이 아닙니다. 금속에서는 포논이 운반하는 열이 원래 일부에 지나지 않으므로, 격자의 성질이 조금 바뀌어도 이만큼 큰 저하를 설명할 수 없습니다.
해설 속의 ‘황동’
아연이 구리 속으로 확산하는 속도는 구리가 황동 속으로 확산하는 속도보다 크기 때문에, 황동 쪽에서 나가는 원자가 들어오는 원자보다 많아집니다.
구리와 황동(Cu-Zn 합금)을 접합하여 가열하면 원래 계면에 둔 불활성 마커가 황동 쪽으로 이동한다(커켄…구리 격자에 들어간 아연 원자는 원자 배열의 주기성을 흐트러뜨려 전자를 산란시키므로, 전자의 평균 자유 행로가 짧아져 황동의 전기 전도도는 순수 구리의 30% 정도가 됩니다.
순수 구리(실온의 열전도율 약 400 W/(m·K))에 아연을 약 30% 고용시킨 황동에서는 열전도율이 약…황동(Cu-Zn), Al-Mg 합금, 철강 중의 Si나 Mn 등이 고용 강화의 대표적인 예입니다.
치환형 고용 강화에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?황동(놋쇠)은 Cu에 Zn을 첨가한 합금입니다.
구리 합금의 명칭과 주요 합금 원소의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?대표적인 예는 고온 염화물 환경에서의 오스테나이트계 스테인리스강, 암모니아를 포함한 환경에서의 황동(시기 균열, season cracking)입니다.
응력 부식 균열에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?