1. 니켈의 성질 및 용도
1) 니켈의 성질
니켈은 백색의 인성이 있는 금속이며, 열간 및 냉간 가공이 용이하고 대기 중에서 부식되지 않고 해수에도 강하다.
2) 니켈의 용도
니켈은 구조용 특수강, 스테인레스강, 내열강 등의 합금 원소로서 가장 많이 사용되나, 순 니켈재, Ni-Cu 합금, 양백, 전기 저항용 합금, 니켈 도금으로도 많이 사용된다.
2. 니켈-구리 합금
1) 조직 및 성질 (P 311, Fig. 3-35, 36)
니켈-구리계 합금은 전율 고용체를 형성하므로 성질은 화학 조성에 따라 서서히 변한다. 따라서 새로운 상의 출현에 의한 급격한 성질의 변화는 없다. 기계적 성질은 구리에 니켈이 첨가됨에 따라 경도, 강도가 증가하여 60-70% 니켈에서 최대가 된다. 냉간 가공 후 낮은 온도로 풀림하며, 강도와 탄성 한도가 증가한다.
2) 실용 합금의 종류
a) 10-30% 합금: 가공성이 좋아 두께 25mm에서 1mm 까지 중간 풀림하지 않고 압연할 수 있다. 또한 깊은 가공에도 적합하고 열간 가공성도 좋으며 내식성이 좋아 화폐, 열교환기 등에 이용된다.
b) 40-50% Ni 합금(constantan): 전기 저항이 크고 온도 계수가 낮으므로 통신기 전열선 등의 전기 저항 재료로 쓰인다. 또 Cu, Fe, Pt 등에 대한 열기전력 값이 높으므로 열전대선으로도 쓰인다. 내산, 내열성, 가공성도 좋다.
c) 60-70% Ni합금: 카나다의 산성 matte를 roasting하여 목탄으로 환원한 자연 합금이며,
고온에서도 강하고 내식성, 내마모성이 우수하므로 판, 봉, 선, 관, 주물 등으로서 증기 밸브, 경내 기계, 화학 공업 용기 등에 쓰인다. 또 다른 원소를 가한 것이 각종 모넬메탈이 있다.
- R monel: 소량의 S(0.035%)을 넣어 강도는 희생시키고 쾌삭성을 개선한 것이다.
- K monel: 2.75% Al을 넣은 것이며 용체화 열처리한 것을 뜨임하면 석출 경화성이 나타나 경도를 증가시킨다.
- KR monel: K monel에 C를 높게하여 (0.28C) 쾌삭성으로 한 것이다.
- H monel: Si를 넣어 강도를 증가시키고 열처리에 의한 석출 경화성이 생긴다.
3. 니켈-철 합금
1) 실용 합금
a) 인바아(invar): 36%Ni, 0.2%C, 0.4%Mn을 함유한 Fe-Ni 계 합금으로 열팽창계수가 0.97×10-8으로 보통 강의 1/12이며, 내식성도 좋으므로 줄자, 표준자, 시계의 추, 바이메탈 등에 사용된다.
b) super invar: 30-32%Ni, 4-6%Co, 나머지 Fe의 합금으로 20℃의 열팽창 계수가 0에 가깝다.
c) 엘린바아: 인바아 중의 Fe 일부를 Cr로 치환한 것으로 팽창계수가 작은 동시에 탄성계수의 온도에 따른 변화가 적어 시계의 스프링으로 사용하면 효과적이다.
d) 플래티나이트: 42-48% Ni를 함유하는 것으로 열팽창계수가 9×10-6으로 유리나 백금석과 비슷하므로 전구의 봉입선으로 사용된다.
e) 니켈로이: 50%Fe, 50%Ni 합금을 말하며, 해저 전선에 감아 자기 유도 계수를 증가시켜 이 합금을 사용하지 않는 것보다 4배의 속도로 송신할 수 있다고 한다.
f) 퍼어말로이: 70-90%Ni, 10-30%Fe를 함유한 합금으로 투자율이 높고 약한 자장 내에서의 투자율도 높다.
g) 퍼어민바아: 20-75%Ni, 5-40%Co, 나머지 Fe인 것으로 자장 강도의 어느 범위 내에서 일정한 투자율을 가지며, 고주파용 철심에 사용된다.
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