가스텅스텐아크용접기능사 니켈·코발트·고용융점 금속 — 두랄루민·켈밋·베릴륨동과 납

두랄루민은 알루미늄에 구리를 약 4% 넣고 마그네슘과 망간을 더한 Al-Cu-Mg-Mn계 합금이다. 알루미늄을 두드리고 늘여 만드는 판·봉 재료에 쓰는 단련용 합금으로, 담금질 후 시효경화로 강도를 높일 수 있어 가볍고 강한 항공기 재료로 꼽힌다. 알민은 Al-Mn계, 알드레리는 Al-Mg-Si계, 하이드로날륨은 Al-Mg계라 주성분이 다르다.

Y합금은 알루미늄에 구리 4%, 니켈 2%, 마그네슘 1.5%를 첨가한 합금이다. 고온에서도 강도가 잘 유지되는 내열성이 뛰어나 금형주물과 단조용으로 쓰이고, 자동차 엔진 피스톤처럼 뜨겁고 힘을 받는 부품에 많이 사용된다. 두랄루민은 고강도 항공기 재료, 슈퍼인바는 열팽창이 매우 작은 니켈-철계 합금이라 성분과 용도가 다르다.

구리와 구리 합금은 전기와 열이 아주 잘 통하고, 부드럽고 늘어나는 전연성이 좋아 가공이 쉬우며, 철강보다 녹슬음에 강해 내식성이 좋다. 그러나 비중은 구리가 약 8.9, 철이 약 7.9로 구리가 오히려 더 무겁다. 그러므로 철강보다 비중이 낮아 가볍다는 설명은 구리의 우수한 점이 아니며, 가벼운 금속은 비중 약 2.7인 알루미늄이다.

켈밋은 구리 약 70%와 납 약 30%로 이루어진 구리-납계 베어링 합금이다. 베어링은 축이 돌며 마찰을 견디는 부품이라 잘 미끄러지고 닳지 않으며 하중을 버티는 재료가 필요한데, 켈밋은 이 조건에 맞아 고속·고하중이 걸리는 베어링에 쓰인다. 배빗메탈은 주석이 주성분인 주석-납계, 다우메탈은 마그네슘 합금, 톰백은 구리-아연계라 조성이 다르다.

납은 무르고 유연한 연질 금속으로 윤활성이 좋고 산과 알칼리에 잘 부식되지 않는 내식성이 있다. 특히 엑스선과 감마선이 잘 통과하지 못하는 성질이 있어 방사선 검사실 벽이나 방호복 같은 차폐재로 쓰인다. 비중은 약 11.3으로 매우 무겁다. 니켈은 내열·내식용, 아연은 도금용, 구리는 전기 전도용 금속이라 방사선 차폐 성질과 무관하다.

하이드로날륨은 알루미늄에 마그네슘을 넣은 Al-Mg계 합금으로, 내해수성과 내식성, 연신율이 우수해 선박용 부품, 조리기구, 화학용 부품에 쓰인다. 두랄루민은 강도가 높아 항공기 재료이지만 녹에 약하고, Y합금은 내열성이 좋아 피스톤용이며, 라우탈은 주조용 합금이라 내해수성이 대표 특징이 아니다.

알루미늄은 가볍고 전기와 열을 잘 통하는 금속이다. 전기·열 전도율이 구리 다음으로 우수해 전선이나 취사기구 재료로 널리 쓰이므로, 전도율이 매우 나쁘다는 설명은 사실과 반대다. 비중 약 2.7로 철보다 훨씬 가볍고 용융점은 약 660℃이며, 표면에 생기는 얇은 산화피막이 내부를 지켜 대기 중 내식성이 좋다.

알루미늄은 공기 중에서는 산화피막 덕분에 내식성이 강하지만, 그 피막은 염산·황산 같은 무기산이나 알칼리에는 뚫려 오히려 쉽게 부식된다. 그래서 대기에는 강하고 산·알칼리에는 약하다는 대비로 이해해야 한다. 알루미늄은 또한 강철처럼 가열과 냉각으로 조직이 바뀌는 변태점이 없어 담금질만으로 강처럼 경화되지 않는다. 대신 구리·규소·마그네슘 등을 합금하고 용체화 처리 후 시효경화를 이용하면 기계적 성질을 크게 높일 수 있고, 두랄루민이 그 대표다. 인공시효경화 온도는 합금 종류와 과포화 정도, 가공 정도에 따라 차이가 있다.

베릴륨동은 구리에 베릴륨을 소량 넣은 구리합금이다. 시효경화 열처리를 하면 구리합금 가운데 가장 큰 강도와 경도를 얻는다. 내식성, 도전성, 내피로성도 우수해 베어링, 스프링, 전극재료, 정밀기기 부품에 널리 쓰인다. 인청동은 탄성과 내식성, 규소동은 강도와 내식성, 니켈청동은 내식성과 내열성이 좋지만 강도와 경도에서 베릴륨동에 미치지 못한다.