가스텅스텐아크용접기능사 귀금속, 희토류 금속과 그 밖의 금속 — 실루민·라우탈·문쯔메탈·연납

Y합금은 알루미늄에 구리·니켈·마그네슘을 넣은 Al-Cu-Ni계 내열 합금이다. 고온에서도 강도가 유지되고 내마멸성이 좋아 자동차 엔진의 피스톤과 실린더 헤드처럼 뜨겁고 마찰이 심한 부품의 주물·단조 재료로 쓰인다. 조성 원소는 구리·니켈·마그네슘이며, 아연·납·주석·티탄의 조합은 Y합금과 무관하다.

내식용 알루미늄 합금은 알루미늄에 망간이나 마그네슘을 넣어 부식에 강하게 만든 합금군이다. 알민은 Al-Mn계, 하이드로날륨은 Al-Mg계로 바닷물에 강해 선박 부재용이며, 알드레이는 Al-Mg-Si계다. 이 세 가지가 내식용 합금의 대표 목록이고, 코비탈륨은 이 분류에 들어가지 않는 이름이다.

모넬메탈은 니켈을 약 60~70% 함유하고 나머지가 대부분 구리인 니켈-구리계 합금이다. 바닷물이나 산에 잘 견디는 내식성과 내마모성이 뛰어나 터빈 날개, 펌프 임펠러, 선박용 축 등에 쓰인다. 콘스탄탄은 구리 약 55%와 니켈 약 45%의 전기저항용 합금, 큐프로니켈은 구리가 주성분인 백동 계열, 문쯔메탈은 구리-아연계 황동이라 니켈 60~70% 조건과 맞지 않는다.

실루민은 알루미늄에 규소를 10~14% 넣은 Al-Si계 주조합금이고, 다른 이름이 알펙스다. 규소를 넣으면 녹는 온도가 내려가고 용탕이 잘 흘러 주조성이 좋아져 복잡하고 얇은 주물을 만들기 쉬우며 내식성도 좋다. 두랄루민은 구리를 넣은 고강도 항공기 재료, 하이드로날륨은 마그네슘을 넣은 내식·내해수용, Y합금은 구리와 니켈을 넣은 내열용 합금이다.

용접성은 금속의 성질과 합금 원소의 양에 따라 갈린다. 연강은 성질이 순해서 용접성이 가장 좋다. 알루미늄은 표면에 단단한 산화피막이 있고 열전도가 좋아 녹이기 까다로우며, 티탄은 고온에서 공기 중의 산소·질소와 격렬히 반응해 가스로 완전히 막아야 한다. 니켈경합금은 합금 원소가 많아 용접 중 고온균열이 잘 생기고 변형 관리도 어려워 가장 용접하기 어렵다.

콘스탄탄은 구리에 니켈을 약 40~50% 첨가한 Cu-Ni 합금이다. 전기저항이 크고 온도에 따른 저항 변화가 작아 저항선과 전열선 재료로 쓰이며, 구리나 철과 짝을 이루면 열전대(열전쌍)의 재료가 된다. 모넬메탈은 니켈이 주성분인 Ni-Cu 합금, 퍼멀로이는 니켈-철 자성합금, 큐프로니켈은 니켈 함량이 훨씬 낮은 Cu-Ni 합금이라 콘스탄탄과 구분한다.

라우탈은 알루미늄에 규소와 구리를 넣은 Al-Cu-Si 합금이다. 규소는 유동성을 좋게 해 주조성을 개선하고, 구리는 절삭성을 좋게 하며 열처리로 강도가 오르는 시효 경화성을 준다. Y합금은 구리와 니켈을 넣은 내열 합금이라 '규소로 주조성 개선'이라는 설명과 결이 다르다.

문쯔메탈은 60% 구리와 40% 아연의 황동으로, 실용 황동 가운데 아연 함량이 가장 높은 대표 합금이다. 아연이 40%나 들어 상온 가공은 어렵지만 고온 가공성과 인장강도, 내식성이 좋아 선박용 판·봉과 해수용 부품에 쓰인다. 90% 구리-10% 아연은 톰백, 70% 구리-30% 아연은 7:3 가공용 황동, 7:3 황동에 주석 약 1%를 넣은 것은 어드밀러티 메탈이다.

두랄루민은 알루미늄에 구리·마그네슘·망간을 첨가한 고강도 알루미늄 합금이다. 열처리(시효경화)로 강도를 크게 높일 수 있어 항공기 재료로 쓰인다. 실루민은 Al-Si 주조용, Y합금은 알루미늄에 구리·니켈·마그네슘을 넣은 내열 합금, 포금은 구리-주석 합금이라 조성이 다르다.

연납은 450℃ 이하에서 녹아 금속을 접합하는 납땜 재료이다. 주석 40%와 납 60%의 합금은 값이 싸면서 접합 강도와 작업성이 좋아 땜납으로서의 가치가 가장 큰 대표적인 연납이다. 카드뮴이나 비스무스를 넣은 저융점 땜납, 강도나 내열성이 필요한 납-카드뮴납과 납-은납은 특수 용도라 이 조성과 구분한다.