- Ni-Cu계 합금은 전율고용체를 형성하므로 성질은 화학조성에 따라 서서히 변하며, 따라서 새로운 상의 출현에 의한 급격한 성질의 변화는 없다. 이 합금의 전기저항은 약 50% Ni에서 최대가 되며, 저항의 온도계수도 50% Ni에서 최적값이 된다. 기계적 성질은 Cu에 Ni이 첨가됨에 따라 강도, 경도가 증가하여 60~70% Ni에서 최대가 된다. 냉간가공 후 저온도로 풀림하면 강도와 탄성한도가 증가한다.
1) 10~30% Ni 합금 (백동, cupro-nickel) - 가공성이 좋아 두께 25mm에서 1mm까지 중간풀림하지 않고 압연할 수 있다. 또한 깊은 가공에 적합하고 열간가공성도 좋으며, 내식성이 좋아 화폐, 열교환기 등에 실용된다.
2) 40~50% Ni 합금 (constantan, ferry, coper, eureka, advance) - 기저항이 크고 온도계수가 낮으므로 통신기, 전열선 등의 전기저항 재료로 쓰인다. 또 Cu, Fe, Pt 등에 대한 열기전력 값이 높으므로 열전대선으로도 쓰인다. 내산성, 내열성, 가공성도 좋다.
3) 60~70% Ni 합금 (monel metal) - 캐나다의 산성 매트를 배소하여 목탄으로 환원한 자연합금이며 고온에서도 강하고 내식성, 내마모성이 우수하므로 판, 봉, 선, 관, 주물 등으로써 증기 밸브, 갱내 기계, 화학공업 용기 등에 쓰인다. 다른 원소를 첨가하면 다음과 같은 각종 monel metal로 실용된다.
i) R monel : 소량의 S (0.035%)을 넣어 강도는 희생시키고 쾌삭성을 개선한 것 ii) K monel : 2.75% Al을 넣은 것이며, 용체화 열처리한 것을 뜨임하면 석출경화성이 나타나 경도를 증가시킨다. iii) KR monel : K monel에 C를 높게하여 (0.28%) 쾌삭성을 향상 시킨 것 iv) H monel (3% Si), S monel (4% Si) : Si를 넣어 강도를 증가시키고, 열처리에 의한 석출경화성이 생긴다. 주물로도 사용된다.
Ni-Fe 합금
Ni-Fe 합금 중 C를 품은 것은 Ni강으로서 또 이것에 1% 정도의 Cr을 넣은 것은 Ni-Cr강으로서 용도가 많다. 순 Ni-Fe 즉 ferronickel은 그 조성에 따라서 여러 가지 특성이 있으며, 주로 전자기재료에 이용된다.
1. 조직 및 성질 - Ni-Fe 합금에는 평형상태도에 보이는 바와 같이 3개의 고용체가 있다. α상 및 δ상은 체심입방구조, γ상은 면심입방구조이다. 약 34% Ni 이하의 α <-> γ 변태는 가열과 냉각시에 큰 온도의 지체가 있으며, 그 변태가 불가역적이므로 불가역강이라 부르기도 한다. 이 합금의 성질은 고용체범위에서는 연속평활하게 변화하나 20~40% Ni 에서는 성질이 급변하며 특히 자성의 변화가 현저하다. 이 합금은 열간 및 냉간가공성이 좋다.
Fe-Ni 2원계 평형상태도 : 신금속재료학 2. 실용합금
1) 인바(Invar) 이 합금의 특성은 열팽창계수가 상온부근에서 매우 작아서 길이가 Invariable이라고 하여 Invar이라 호칭한다. 36% Ni, 0.2% C, 0.4% Mn을 함유한 Fe-Ni계 합금으로서 열팽창계수가 1.2.x10^-6 로 보통 강의 1/12이며, 내식성도 좋으므로 줄자 ,표준자, 시계의 추, 바이메탈 등에 사용된다.
2) 슈퍼 인바 (Super invar) 30~32%Ni, 4~6%Co, 나머지 Fe의 합금으로 20'C의 팽창계수가 0에 가깝다.
3) 엘린바 (Elinvar) 인바 중의 Fe의 일부를 Cr으로 치환한 것으로 팽창계수가 작은 동시에 탄성계수의 온도에 따른 변화가 적어 시계의 스프링으로 사용하면 효과적이다. 많이 사용되는 성분은 33~35%Ni, 60~53%Fe, 4~5%Cr, 0.5~2%Si, 0.5~2%C이다.
5) 니켈로이 (Nickalloy) 50%Fe, 50%Ni 합금을 말하며, 해저 전선에 감아 자기유도계수를 증가시켜 이 합금을 사용하지 않는 것보다 4배의 속도로 송신할 수 있다고 한다.
6) 퍼멀로이 (Permalloy) 70~90%Ni, 10~30%Fe을 함유한 합금으로 투자율이 높고 약한 자장 내에서의 투자율도 높다.
7) 퍼어민바 (Perminvar) 20~75%Ni, 5~40%Co, 나머지 Fe인 것으로 강도의 어느 범위 내에서 일정한 투자율을 가지며, 고주파용 철심에 사용된다.
Ni-Cr계 합금
Ni-Cr계 합금은 열전대, 전기 저항선에 이용된다. 1. 이 합금의 특징은, 1) 전기저항이 대단히 크다. 2) 내열성이 크고 고온에서 경도 및 강도의 저하가 된다. 3) 내식성이 크고 산화도가 적다. 4) Fe 및 Cu에 대한 열전효과가 크다.
2. 실용합금
1) 니크롬 15~20% Cr의 합금으로서 전열선으로 널리 사용된다. Fe를 첨가한 전열선은 전기저항 및 온도계수는 증가하나 고온에서의 내산성이 저하되며, Ni-Cr선은 1100'C까지 Ni-Cr-Fe선은 1000'C 이하에서 사용된다.
2) 열전대선 열전대에는 Ni-Cr, Ni-Cu계 합금으로서 사용하며, 800'C 이하에는 Fe와 콘스탄탄 또는 Cu와 콘스탄탄이고, 1000~1200'C까지에는 크로멜-알루멜을 사용한다. 1600'C에는 Pt-Pt/Rh 열전대를 사용한다. 열전대 재료와 성분 : 한국산업인력공단
3) 내열 및 내식용 Ni계 합금 내열용에는 Hastelloy, Inco, Inconell, Nimonic, Illium 등이 있다. 고온에서 산화에 잘 견디고 또한 내식성도 우수하다. 내열용 재료와 성분 : 한국산업인력공단 4) 바이메탈 열팽창계수가 다른 것을 이용하여 열팽창이 작은 Fe-Ni계의 인바와 열팽창계수가 비교적 큰 황동의 두 종류의 금속을 합판으로 만들어 항온기 (thermostat)의 온도조절용의 변환기 부분에 사용하는 것을 바이메탈이라 하며 175'C 이하의 온도에서는 42~46%을 함유하는 Ni강이 사용된다.
5) 선플래티넘 (Sun-platinum) Ni91%, Cr7%, Ag 로 연마면의 광택이 아름답고 연한 성질을 가지며, 납착이 용이하여 치과 재료에 많이 쓰인다.
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