구리에 대하여 – 특징, 구리 합금, 기호 및 절삭 가공의 포인트

구리는 비철금속 중에서도 알루미늄과 나란히 매우 자주 사용되는 금속입니다. 이 기사에서는 구리의 특징과 용도, 대표적인 구리 합금의 종류와 절삭 가공의 포인트, 구리 합금의 표기 방법에 대해 설명합니다.

비철금속의 대표격, 구리란?

구리(Cu)는 비철금속의 일종으로, 공업적으로는 알루미늄과 같이 매우 많이 사용되고 있습니다. 역사적으로는 철보다 더 오래 사용되어 현재도 금이나 은과 함께 동전이나 메달로도 이용되고 있습니다.

구리의 특징

구리는 높은 열 전도성과 높은 전도성을 가지고 있습니다. 또 금속으로서는 비교적 부드럽고, 전연성과 가공성이 높은 것도 특징입니다. 재활용하기 쉽고 저온 환경에서 취화되지 않는다는 장점도 있습니다.

독특한 아름다운 색채를 하고 있으며, 건축 자재 등의 장식에 사용되는 경우도 있습니다. 또, 표면에 산화동의 보호 피막을 형성해, 내식성이 뛰어나는 것도 특징입니다. 또한 항균 작용도 있기 때문에 사람의 손이 닿는 장소나 물 주위에도 사용됩니다.

한편 철보다 비중이 높고 무겁습니다.

순동이란?

순동이란 공업용 구리 합금 중에서도 구리 비율이 99.90% 이상입니다.

순동은 포함된 산소의 양에 따라 무산소 구리, 타프 피치 구리, 탈산 구리로 나뉩니다. 무산소 구리란 산소를 거의 포함하지 않는 순동 중에서도 특히 순도가 높은 구리입니다. 타프 피치 구리는 미량의 산소를 포함하여 내식성과 내후성이 높은 구리입니다. 탈산 구리는 인과 같은 비금속 탈산제를 미량으로 포함하는 구리입니다. 수소 취화의 위험이 적은 것이 특징입니다.

순동의 특징

순동은 구리 합금 중에서도 특히 도전율이나 열전도율이 높아집니다. 또한 자성이 없고 자석에 끌어 당기지 않습니다.

기계적 성질

순동의 기계적 성질은 다음과 같습니다.

순동의 장점과 단점

순동의 장점에는 다음과 같은 것이 있습니다.

• 부드럽고 가공하기 쉬운
• 산과 알칼리에도 비교적 강한
• 전도성, 열전도성이 높음

단점

• 무거운
• 부식을 방지하기 위해서는 도금 가공이 필요
• 부드럽기 때문에 절삭 가공에 주의가 필요

순동의 용도

순동은 높은 열전도율을 살려 에어컨이나 냉장고의 전열관에 사용됩니다. 또한 자기 관측 장치에도 사용되고 있습니다.

구리 합금의 종류

구리는 융합성이 높고 다른 금속과 혼합하여 합금으로 이용되는 경우도 많습니다. 주요 구리 합금을 아래에 소개합니다.

황동

황동은 구리와 아연의 합금으로 황동이라고도합니다.

순동에 비해 전연성, 열간 단조성, 피삭성이 뛰어나 가벼운 것이 특징입니다.

금과 비슷한 아름다운 금속 광택을 가진 금속으로 10원 동전과 전기 부품, 정밀 기계, 악기, 장식 부품 등에도 사용됩니다.

백동

백동이란 구리에 10%~30% 정도의 니켈을 혼합한 것입니다.

독에 내식성이 뛰어나 전연성도 높은 것이 특징입니다.

니켈의 비율이 많아지면 은과 같은 아름다운 금속광택을 갖게 됩니다. 100원 동전, 500원 동전이나 열 교환기, 식기 등에 사용됩니다.

청동

청동이란 구리에 주석을 더한 것입니다. 대기중에서 조금씩 산화해, 표면에 녹청이 발생하는 것이 특징입니다.

순동보다 딱딱한 한편, 융점이 낮기에, 옛부터 금속으로서 사용되어 왔습니다.

10원 동전이나 일용품에 사용되고 있습니다.

고동 합금

고동합금이란 구리합금 중에서도 구리의 비율이 96% 이상입니다.

순동과 같은 열전도성이나 도전성을 가지면서 강도나 내열성을 늘리고 있는 것이 특징입니다.

PC나 스마트폰등의 정밀 기기나, 자동차의 부품에도 사용되고 있습니다.

또한 고동 합금은 첨가되는 금속에 따라 성질이 바뀌고 베릴륨 구리 합금은 도전성과 스프링 특성을 갖춘 재료가 됩니다.

구리 합금을 사용한 절삭 가공의 포인트

순동이나 동합금은 부드러운 금속입니다. 따라서 초경합금과 같은 깎기 어려운 점은 없는 반면, 부드러운 이유로 깎기 어려워지는 경우가 있습니다.

끈기가 강하고 발이 나기 쉽다

구리는 부드러운뿐만 아니라 전연성도 높고 끈기가있는 금속입니다. 그 렇기에 절삭 가공에 있어서도, 깎인 재료가 떨어져 갈 때에 끈기 때문에, 버가 나기 쉬워집니다.

절삭시의 열로 용착하기 쉽다

부드럽게 끈기가 있는 것 외에도 융점이 낮기 때문에 가공열에 의해 절분이 녹는 경우가 있습니다. 그러면 공구 끝에 녹은 절분이 부착하는 용착이 발생할 수 있습니다. 절삭에 따라 발생하는 열을 놓치기 때문에 쿨런트를 사용해야 합니다만, 이때 수용성의 쿨런트를 사용하면 부식에 의해 변색되어 버리는 경우가 있습니다. 유성 냉각수를 사용하면 좋을 것입니다.

절삭시의 주의점

끈기있는 금속 때문에 절삭 저항을 줄이는 것이 포인트입니다.

그 때문에 예리함이 날카롭고, 경사각이 큰 공구를 사용하면 좋을 것입니다. 또한 절삭 속도를 높이고 고속에서 절삭 조건으로 설정하는 것도 효과적입니다.

구리 합금 표기

구리 합금의 재료 표기는 Cu의 이니셜인 C로 시작하며 4자리 숫자와 기호로 표시됩니다. 이 4자리 숫자는 합금 시스템과 합금 번호를 나타내며, 이어지는 알파벳 기호는 모양과 제조 조건을 나타냅니다. 그 후에 하이픈을 붙여 조질 기호가 들어갑니다.

구리 기호

구리를 의미하는 C입니다. 구리 합금의 재료 표기는 모두 C에서 시작됩니다.

합금 기호

주성분과 주요 첨가 원소를 나타냅니다. 머리의 숫자로 합금의 종류를 알 수 있습니다.

1000번대：순동, 구리 합금계
2000번대：Cu-Zn계 합금,일반적인 황동은 여기에 포함됩니다
3000번대：Cu-Zn-Pb계 합금, 쾌삭 황동이라고 하는 절삭성이 뛰어난 황동입니다
4000번대：Cu-Zn-Sn계 합금, 주석이 들어간 황동으로 불립니다
5000번대：Cu-Sn-P계 합금, 인청동이라고 불리는 소재입니다
6000번대：Cu-AL-Fe-Mn-Ni계 합금, 알루미늄 청동이라는 소재입니다. 강도가 높고, 내식성, 내해수성, 내마모가 높은 것이 특징입니다
7000번대： Cu-Ni-Fe-Mn계 합금, 백동으로 불리는 소재입니다

형상・제조 조건 기호

재료의 형상을 나타내는 기호입니다. 기호와 형상은 다음과 같습니다.

P: 판, 원판

PC: 합판

PP: 인쇄용 판

B: 봉

W: 선

T: 관

TW: 용접관

조질 기호

재료를 제조한 후 실시한 조질을 나타내는 기호입니다.

－F：제조 그대로

－O：풀림

－H：가공 경화

－1/4H：1/4 경질

－1/2H：1/2 경질

－SR：응력 제거

제거

구리는 알루미늄과 함께 매우 자주 사용되는 비철 금속입니다. 구리는 높은 열전도성과 높은 전도성을 가지고 재활용하기 쉬운 것이 특징입니다. 또한 독특한 아름다운 색채를 가지고 있습니다.

구리 합금에는 순동, 황동, 백동, 청동, 고동 합금이 있습니다. 절삭 가공에 있어서는, 부드럽고 깎기 쉬운 한편으로 버가 나오기 쉬운 등의 단점도 있습니다. 구리 합금의 재료 표기는 Cu의 이니셜인 C로 시작하며 4자리 숫자와 기호로 표시됩니다.

meviy에서는 선반의 재질로서 구리를 취급하고 있습니다. 이 기사를 참고로, 재료의 후보로서 C3604-LCd(황동·황동)도 검토해 주시면 좋겠습니다.