동과 동합금의 종류와 성질

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동이나 동합금의 재료는 전기가 잘 통하고, 열전달이 잘 될 뿐만 아니라 쉽게 가공할 수 있다. 이 외에도 많은 장점이 있기 때문에 판板, 봉棒, 관管 등으로 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.

동광석에는 여러 가지 종류가 있으나 그 중 중요한 것은 황동광(Cu2SFe2S3 또는 CuFeS2), 휘동광(Cu2S), 적동광(Cu2O) 등이다. 동광석의 품위는 보통 Cu 2~4%의 것이 많다. 이러한 것을 선광(選鑛)하여 품위를 20% 이상으로 올려서 제련한다. 제련법에는 건식법과 습식법이 있으나 최근에는 약 90% 이상이 유화동광(CuFeS2, Cu2S 등)의 건식제련에 의해 얻어지므로 건식제련의 공정과정을 알아보도록 하겠다.

위의 그림은 유화동광 건식제련의 공정도이다. 광석은 선광을 거쳐서 필요에 따라서 배소(焙燒) ․ 소결(燒結) ․ 단광(團鑛) 등의 전처리를 한 후 용광로 혹은 반사로에서 용융 제련(smeliting)을 한다. 이 용융 제련에 의하여 동은 유화물의 상태로 농축 산출되는데, 이것을 매트(matte; Cu2SFeS; Cu 30~50%)라고 한다. 이 용융매트를 다시 전로작업에서 공기산화에 의하여 Fe, S 등을 제거시켜서 얻게 되는 금속을 조동(組銅; blitser copper)이라고 한다. 그러나 이 조동은 아직도 불순하고, 또 Au, Ag 등의 값이 비싼 금속 등을 내포하므로 보통 전해 정련하여 전기동이라고 하는 순동을 얻는다. 또 이때에 생기는 양극 침전물에서는 Au, Ag 기타의 부산물을 회수한다. 전기동은 그대로는 취약하므로 반사로에서 재정련하여 소위 강인동(tough pitch copper)으로 만들어서 시판하는 것도 많다.


순동純銅
동은 비철금속 재료 중 가장 중요한 것의 하나이며, 다른 금속재료와 비교하여 우수한 점으로는
ⅰ) 전기 ․ 열의 양도체인 것
ⅱ) 유연하고 전연성이 좋으므로 가공이 용이한 것
ⅲ) 화학적 저항력이 커서 부식하기 어려운 것
ⅳ) 아름다운 장미색을 갖고 귀금속적인 성질을 갖는 것
ⅴ) Zn ․ Sn ․ Ni ․ Ag 등과 용이하게 합금을 만드는 것
등이다. 이러한 성질 때문에 동의 약 80%는 순수한 금속 상태로 사용되며, 그 대부분은 전기 공업에 사용된다.

참고자료

· 이교성 (1992) <금속재료학; 기계․금형>, 동화기술
· 이승평 (2000) <그림으로 설명하는 금속재료>, 청호