니켈 합금
니켈－구리게 합금으로서 양백, 모넬 메탈, 전기 저항용 합금 등이 있으며, 니켈－철계 합금은 자성 재료와 전열선 등에 사용된다.
(가) 니켈 － 구리 합금
니켈과 구리는 전율 고용체이며 니켈을 함유하면 구리의 붉은 색이 소실되어 백색화된다.
구리에 니켈을 첨가하면 인장강도, 경도 등의 기계적 성질은 증대되어 니켈 40~60%일 때 최대이고, 그 이상의 니켈에서는 점차 감소된다.
니켈 함유량이 많으면 내식성이 크게 증가하여 냉간 및 열간에서도 가공할 수 있고, 가공 경화는 황동보다도 더 크다.
1) 니켈 15% 합금
베니딕트 메탈(benedict metal)이라고 하며 탄환의 외피에 사용된다. 니켈은 구리에 비하여 착색성이 강하여 니켈 15%에서 흰색이 된다.
2) 니켈 20% 합금
큐우프로니켈(cupro－nickel)이라 하며, 비철 합금 중에서 전연성이 크기 때문에 도중의 열처리 없이 끝까지 냉간 가공이 가능하다. 냉간 가공을 하면 판재로도 제조할 수 있고 강도, 내식성도 우수하므로 복수 기관으로 좋다.
3) 니켈 25% 합금
백동(白銅) 이라고 부르며 주로 화폐 제조에 많이 사용된다.
4) 양백(nikel silver)
니켈－구리계 합금 중 니켈의 일부를 아연으로 바꾼 것이며, 보통 니켈 8~20%, 아연 20~35% 나머지는 구리로서 단일 고용체를 만들고 있다. 니켈의 함유는 기계적 성질을 높이고 내식성을 증가시키지만 용해할 때 가스를 흡수하여 주조성을 헤친다.
양백의 용도는 선재와 판재로서 스프링용에 사용되고 은과 흡사한 광택과 촉감이 있는 반면 부식당하지 않으므로 장식품, 식기류, 가구재료, 계측기, 의료 기계 등에 사용되고, 이 밖에도 중요한 것은 전기 저항용으로 사용된다. 전기 저항은 함유량에 따라 다르지만 니켈 함유량이 많을수록 비저항이 커진다.
5) 니켈 40% 합금
콘스탄탄(constantan)이라 불리며 전기 저항선이나 열전대용으로 많이 사용되고 있으며
Fe․Cu를 첨가하면 열기전력이 증가된다.
6) 니켈 60~70% 합금
모넬메탈(Monel metal)이라 불리며, 내열 내식성이 크고 강도는 경강과 같으며 내마멸성도 크다. 산과 알칼리에 대한 내식성도 크며 높은 온도에서 강도가 저하되지 않고 산화성도 작다.
(나) 니켈－크롬 합금
내식성과 전기 저항이 크고, 내열, 내산화성이 크며 고온에서 경도와 인성이 저하된다. 전열용 저항선이나 내식 합금으로서 널리 사용된다.
1) 니크롬(nichrome)
니켈 50~90%, 크롬 11~33%, 철 0~25%범위로서 철이 들어가면 가공성이 증가하며 가격이 싸게 되나 내열성은 저하된다. 전열 저항선으로 사용되는 것은 크롬 20% 또는 그 이하이며, 니켈－크롬은 1100℃까지, 철이 들어간 것은 1000℃까지의 온도에도 충분히 견딘다.
2) 인코넬(inconel)
내열, 내식 합금이며 특히 산화기류 중에서 내열성이 좋은 합금으로 900℃ 이상에서는 산화가 안될 뿐만 아니라 황(S)분이 있는 고온 분위기에서도 잘 견딘다. 또 유기물과 염류용액의 부식에도 잘 견디며 기계적 성질도 대단히 좋으므로 전열기의 부품이나 고온계용 열전쌍의 보호관, 진공관의 필라멘트 등에 쓰인다.
이 밖에 내산성이 좋은 Ni합금으로서는 하스텔로이(hastelloy), 일륨(illium) 등이 있다.
3) 알루멜－크로멜(alumel－chromel)
알루멜은 3%알루미늄의 니켈－알루미늄계 합금이고, 크로멜은 10%크롬의 니켈－크롬계 합금이다. 이 두 가지 합금은 고온 측정용의 열전쌍으로 쓰이며, 백금, 백금－로듐의 대용품으로도 사용하며 1200℃까지의 온도를 측정할 수 있다.
(다) 니켈－철 합금
이 합금에는 투자율이 높은 퍼멀로이(permalloy L Ni : 78.5%, 나머지 Fe), 45퍼멀로이(Ni : 45%, Fe : 55%) 등이 있으며, 용도는 해저 전선, 전화 케이블의 철심, 계기 및 라디오 고주파 변압기의 철심 등에 사용된다. |
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