비철금속 종류 특성 -아키타운

건축시공
비철금속 종류 특성 -아키타운

동 황동
알루미늄
아연
납 연
주석
니켈
티타늄

​​비철금속

동 및 동합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금, 니켈 및 니켈합금, 연, 아연, 주석 등의 ​​비철금속은 특히 녹이 쉽게 나지 않는다는 장점 때문에 건축에서 주로 장식 및 부속 철물류의 대체용으로 널리 이용되고 있다.

종래 비철금속재료로 비교적 널리 사용된 것은 동을 주재료로 한 것들이었으나 1945년 이후에 알루미늄 및 그 합금류가 비약적으로 발전하면서 그 이용분야가 광범위하게 개척되어 건축재료로의 비중이 크게 확대되었다.

또한 아연이나 주석을 주성분으로 한 합금은 강도, 경도, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 의장효과도 기대할 수 있어 장식용으로 사용한다.


​​동(Copper)과 동합금

기계적 성질과 내부식성 우수, 가공성은 좋으나 공기중 변색하고 암모니아에 침식됨

황동 : 아연과 구리의 합금, 내부식성과 기계적 성질 좋고 가공용이, 줄눈재료로 사용

청동: 주석과 구리의 합금, 강도 높고 내부식성 크며 공예품, 판, 선의 재료로 사용


1) 전기 및 열의 양도체이다.

2) 부식이 잘 안 된다.

3) 아름다운 색을 갖는다.

4) 유연하고 전성(展性)이 좋아 가공하기 쉽다.

5) 아연, 주석, 니켈 등과 합금을 하면 귀금속적 성질을 가진다.


동합금

1) 황동(Brass)

일명 놋쇠. 동 70%와 아연 30%로 된 합금이나 실용되고 있는 것은 보통 아연이 40% 이하를 함유한 것이다. 황동은 압연, 인발 등의 가공이 용이하고 내식성이 크므로 논슬립, 줄눈대, 난간, 코너비드, 정첩, 창문의 레일, 장식철물 및 나사, 볼트, 너트 등에 널리 사용된다.
황동은 산, 알칼리 및 암모니아에 침식되기 쉬우므로 사용에 주의해야 한다.

2) 청동(Bronze)

동(Cu)과 주석(Sn)을 주성분으로 하는 합금으로 아연(Zn)이나 납(Pb) 또는 철(Fe)을 다소 함유하는 경우도 있다.

청동은 황동보다 내식성이 강하고 주조하기 쉬우며 표면에 특유한 아름다운 색깔을 지니고 있어 건축물의 장식 부품 또는 미술 공예재료로 사용된다.


​​알루미늄(Aluminium)과 알루미늄 합금

알루미늄은 알루미나(Al2O3)가 주성분인 보크사이트라는 광석에서 알루미나를 분리, 추출하고 이것을 용유된 빙정석 중에서 전기분해하여 제조한 금속으로, 대표적인 경금속에 해당한다.

​​​알루미늄은 경금속(비중2.7로 철의 약1/3)으로서 전연성이 좋고 내식성이 우수하기 때문에 광범위하게 사용된다.


알루미늄 합금

알루미늄에 구리, 망간, 마그네슘, 규소, 아연, 니켈 등의 원소를 첨가하여 내식성, 내열성 또는 강도를 높이기 위하여 제조된 합금으로 단련용 합금과 주물용 합금으로 대별된다.

- 단련용 합금 : 단조, 압연, 인발, 압출 등의 가공으로 판, 봉, 관, 선 등을 만들 수 있는 합금

- 주물용 합금 : 주물 또는 다이캐스팅에 사용하는 합금으로 주조성을 좋게 한 합금


알루미늄의 표면처리

알루미늄 소지의 상태, 광택, 색에 변화를 주어 내식성, 내구성을 증대시키고 외관의 가치를 높이기 위해 알루미늄 표면에 기계적, 전기적, 화학적 처리를 한다.

산화피막(알루마이트, 전기,화학적 방법으로 인공적인 무공성의 산화피막형성)과 도장(산화피막, 아연도금에 의한 방청도료 등의 바탕처리후 도장), 도금 등이 있다.

1) 양극산화 피막법 : 수산, 황산, 크롬산, 염기성염 등을 전해질로 하고 알루미늄을 양극으로 하여 전기분해를 함으로써 알루미늄 표면에 산화피막을 형성하는 방법이다. 이 피막은 알루미늄의 내마모성, 내식성, 표면경도, 염색성 및 전기절연성을 증대시키지만 형성된 피막은 다공성이므로 봉공처리(sealing)를 해야만 공기와의 접촉을 막을 수 있다. 봉공처리 후에 특별한 착색 및 부식방지를 위해 합성수지계 도료를 칠할 때도 있다.

2) 화학적 산화피막법 : 알루미늄을 화학약품 용액에 담가 전류를 통하지 않고 산화피막을 만드는 방법으로 내마모성, 절연성을 기대할 수 없다.


​​아연(Zinc)과 아연합금

아연은 건조한 공기 중에서는 거의 산화되지 않으나 습기와 탄산가스와 접촉하면 표면에 염기성 탄산염의 박막이 형성되어 내부의 산화를 방지한다. 아연은 묽은 산류에 쉽게 용해되며 그 용해도는 불순할수록 심해진다.

알칼리에도 침식되며 해수에는 서서히 침식된다.

아연은 청백색의 광택을 지니고 있으며 고순도의 아연은 내식성이 우수하고 대기 중에서 어느 정도 광택을 유지하지만 불순물을 함유하게 되면 광택이 저하된다.

아연은 함석(Galvanized Iron)의 제조에 사용된다. 가장 큰 용도는 철판의 아연도금이며 기타 철물에도 방식용으로 도금한다. 아연판은 지붕재료 등으로 쓰인다.


아연합금(Alloyed Zinc)

아연합금은 다이캐스팅용 아연합금과 형주물용 또는 단련용 아연합금으로 구분된다.

다이캐스팅용 아연합금은 알루미늄, 구리, 마그네슘을 4~7% 첨가한 합금인데 용융점이 낮고 기게적 강도가 크며 대기중의 내식성이 우수하여 건축철물로서 유망한 합금이다.

형주물용 아연합금에는 다이캐스팅용 합금을 그대로 쓰지만 결정립이 거칠어지므로 강도는 다이캐스팅 합금보다 약 20% 정도 낮다.


​​납(Lead), 연

비중이 비교적 큰 편인 11.4로 연질이며 전연성이 크다. 공기 중에서는 표면에 탄산염의 박층이 생겨 이로 인한 내식성이 증가되고 산이나 기타 약액에 대한 저항성이 크지만 알칼리에는 침식된다. 따라서 콘크리트에 매립되는 경우에는 피복을 할 필요가 있다.

​​납은 방사선을 잘 흡수하므로 X 선 사용개소의 천장, 바닥, 벽에 방호용으로 사용되고 차음용으로 얇은 연판이 쓰이며, 진동방지재로서 컴퓨터, 냉난방장치의 진동을 제거하기 위한 납과 석면의 받침대로도 쓰인다.


​​​​연합금(납합금)

땜납은 납 40~70%, 주석 30~60%의 합금이다.


​​주석(Tin)과 주석합금

주석은 석석(SnO2)에서 제조된다. 보통의 주석 품위는 99% 정도이다. 순주석은 백색으로 연과 같은 유연성이 있으며 용융점이 낮고 부식에 대한 저항성도 비교적 크다.

물, 산소 및 탄산가스 등의 작용은 받으나 유기산류에는 거의 침식되지 않는다. 강한 산류, 특히 가열된 산에는 쉽게 용해 침식된다.

주석은 연과 달리 인체에 무해하므로 통조림의 도금으로 쓰이고 주로 합금(땜납, 청동 등)의 성분으로 첨가된다.


​​니켈(Nickel)과 니켈합금

니켈은 내식성이 크고 전연성이 풍부하며 전기저항이 높다는 특성을 가지고 있다. 미려한 청백색 광택이 있고 공기중이나 수중에서 색이 거의 변하지 않는다. 바닷물, 알칼리성 염류 수용액에도 내식성이 좋으나 아황산가스가 있는 공기에는 심하게 부식된다.


니켈합금

니켈과 구리 및 아연과의 합금이 양은은 건축, 전기 또는 장식철물로 이용된다. 크롬과의 합금은 니크롬선으로 전열선에 많이 이용된다.


​​티탄(Titan)과 티탄합금

티타늄(Titanium)이라고도 하는 티탄은 가열하면 강한 빛을 내며 연소하고 거의 모든 비금속원소와 화합한다.

높은 순도의 티탄은 연하지만 불순물이 소량이라도 있으면 재료가 강해지는 효과가 있으며, 물리적 성질은 가볍고 융점이 비교적 높다. 또한 열팽창계수가 적으며, 열전도율이 낮고 전기저항이 높다.

티탄에 알루미늄, 크롬, 철, 망간, 몰리브덴, 바나듐을 첨가한 합금은 가볍고 내식성, 내열성이 뛰어나다.