안녕하세요, 에스지오입니다.

아연 당량(Zinc Equivalent)는 무엇일까요?

오늘은 아연 당량에 대한 내용입니다.

1. 고용체

고용체란, 어떤 물질(A)이 다른 물질(B)에 섞여들어 이전과는 전혀 다른 형태와 성질을 가지는 물질(C)이 되었을 때, 이 물질을 A와 B의 고용체 C라고 합니다.

 > 왼쪽에서부터 침입형, 치환형, 규칙격자형

예를 들어 강철(Steel)은 철(Iron)에 탄소(Graphite)가 고용되어 만들어지는 고용체입니다.

순수한 철은 강성이 떨어지고 무른 성질이 있기 때문에 구조용 재료로써의 실용성은 거의 없지만, 탄소와 합금이 되면서 이를 개선할 수 있게 됩니다.

오늘날에는 탄소 외에도 다양한 원소들을 합금하여 요구되는 성질을 얻게 됩니다.

대표적으로는 니켈, 크롬 등이 합금된 스테인리스강(Stainless steel)이 있습니다.

황동에서도 구리와 아연의 고용체가 나타납니다.

다양한 상(알파, 베타 등) 또한 구리에 아연이 얼마나 포함되어 있는지에 따라 나타나는 다양한 고용체의 일종입니다.

또한, 똑같이 구리에 아연이 합금되어 있음에도 알파, 베타 등으로 구분되는 이유는

아연의 함량에 따라 이전과는 다른 성질을 가지는 고용체들이 나타나기 때문이며, 이를 아연당량을 통해 설명할 수 있습니다.

2. 아연당량

황동은 알파와 베타 두 가지 상을 이용하며, 알파상과 베타상의 특징은 다음과 같습니다.

알파상과 베타상의 특징이 차이나는 이유는 아연이 고용되면서 격자구조의 변화를 유도하기 때문입니다.

따라서 요구되는 기계적 특성에 따라 황동의 아연 함량을 몇%로 유지하는지가 기계부품으로 사용되는 황동에서는 매우 중요합니다.

오일레스 베어링의 핵심 소재인 고력황동은 아연 외에도 다양한 합금 원소들이 첨가되는 특수 황동의 일종인데요.

이러한 합금 원소 중의 일부는 아연을 첨가하거나 제거한 것과 같은 효과를 유발하기도 합니다.

따라서, '어떤 원소가 황동에서 아연을 몇퍼센트 정도 첨가, 제거한 것과 동일한 효과를 나타내는가'를 아연을 기준으로 나타낸 지표를 "아연당량"이라고 합니다.

예를 들어, 아연당량이 10인 규소(Si)는 동일한 양을 첨가했을 때 아연을 10배 첨가한 것과 동일한 효과를 나타냅니다.

이 외에도 다양한 원소들의 아연당량은 다음과 같습니다.

니켈(Ni)과 같이 음의 값을 가지는 원소도 있어 이러한 경우에는 반대로 아연을 제거한 것과 같은 효과를 나타냅니다.

고력황동은 아연함량을 40~46.5%수준을 유지하는 것이 일반적이며, 일부 고강도 황동에서는 50%부근까지 높이는 경우도 존재하지만

아연 함량이 높아질수록 충격이나 진동에 취약하기 때문에 베어링 소재로 사용하기에는 제약이 따르게 됩니다.

위의 사진은 에스지오 기술연구소에서 직접 고력황동의 미세조직을 현미경으로 촬영한 것입니다.

부식액을 통해 알파, 베타 고용체들이 잘 드러나도록 했으며, 밝은 부분과 어두운 부분이 혼재하는 것을 확인할 수 있습니다.

부식액에 반응하는 속도가 다르다는 점을 이용하여 알파상과 베타상, 그리고 이 두 가지 상이 혼재하는 영역을 관찰할 수 있게 됩니다.

또한 이러한 고용체를 발현하고 분포시키는 미세조직 제어기술(주조, 압출, 열처리 등)을 통해 오일레스 베어링의 내마모성, 윤활성과 같은 핵심 품질이 결정됩니다.

에스지오 연구소에서는 이를 위한 다양한 실험과 분석이 이루어지고 있습니다.

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