비스무트 청동

Bismuth bronze

비스무트 청동 또는 비스무트 황동은 구리 합금으로, 일부 합금은 6% 이상의 Bi를 함유하고 있지만, 일반적으로 무게별로 비스무트를 1-3% 함유하고 있다. 이 청동합금은 내식성이 매우 강하여 바다와 같은 환경에서 사용하기에 적합하다. 비스무트 브론즈나 놋쇠는 일반 놋쇠보다 더 유연하고 열 전도성이 있으며 광택이 좋다. 이러한 금속의 가장 일반적인 산업적 적용은 베어링이지만, 이 재료는 19세기 후반부터 주방용품과 거울로 사용되어 왔다. 비스무트 청동은 마추픽추의 의식용 잉카 칼에서도 발견되었다.[1] 최근 위험 금속의 대체 압력이 증가하여 비스무트 청동이 청동 베어링과 부싱의 녹색 대안으로 시판되고 있다.

역사

비스무트 청동을 함유하고 있는 것으로 알려진 가장 초기 유물은 1912년에 발견된 페루의 잉카 칼이다. 합금이 주물을 용이하게 하는 야금적 특성 때문에 선택되었는지, 아니면 그 휘는 부분 때문에 선택되었는지, 더 윤기 있는 마감은 추측의 문제다. 비스무트를 포함한 대부분의 다른 초기 동상에서도 그랬듯이, 비스무트를 포함한 것이 우연이었을 가능성은 거의 없다. 이것은 이것이 합금에 비스무트를 의도적으로 첨가한 최초의 증거가 된다.[1] 비스무트 청동은 1880년대에 제임스 웹스터에 의해 전신선으로 재발견되었다. 웹스터는 비스무트-틴-동합금 두 개를 개발했다. 한 합금은 내식성 청동을 생산하기 위한 초기 시도로 개발되었으며, "강성, 강성, 음향성"으로 설명되었다. 웹스터는 또한 이 특별한 합금이 피아노 전선에도 잘 어울린다고 말했다. 또 다른 초기 웹스터 합금은 "내구성 있고 밝다"고 설명되었고, 광택이 나고 서서히 변하기 때문에 나중에 주방용품에 사용되었다. 이 특별한 합금은 광택을 잡아주는 능력이 있어서 20세기까지[2][3] 계속 사용되었던 가벼운 반사체나 거울 재료로도 유용하게 쓰였다.

1990년대에 오토마트 제조업체인 Federal Mogul은 소비자 및 산업용 애플리케이션에서 납 제거에 대한 압력이 증가함에 따라 납 함유 동전의 대안으로 비스무트 동전을 개발하기 시작했다. 비스무트는 무독성 중금속이며, EU 유해물질 제한법이나 미국식수선감축법 등의 법률이 제품이나 환경에 있을 수 있는 납의 양을 계속 규제하면서 납의 성질을 유지하는 납 없는 대체물질이 개발되고 있다.납을 포함하지 않은 오즈. 비스무트는 납으로 된 청동 베어링에 특히 적합한 대체품으로서, 비스무트는 납과 마찬가지로 구리에서도 불용성이고 납을 모방한 유사한 마이크로 글루블을 형성하기 때문이다.[4]

특성.

구조

현대의 비스무트 브론즈(bismuth bronze)는 기술적으로 합금도 청동도 아니고, 놋쇠와 비스무트를 함유한 복합 재료다(일부 동전은 여전히 사용되고 있지만). 비스무트는 납과 마찬가지로 구리에서는 불용성이기 때문에 비스무트 입자로 작용하는 합금의 곡물 경계 내에서 비스무트의 이산형 마이크로 글로불로서 존재한다. 이러한 입자들은 낮은 윤활의 경우 저층 고체 윤활유 역할을 하기 위해 결정 구조 내에서 그리고 금속 표면을 가로질러 쉽게 변형된다. 셀레늄은 적색 구리-비스무트 합금에 첨가되는데, 이는 물질의 비스무트 성질을 강화시키기 때문이다. 액체 비스무트는 합금의 부서짐으로 이어질 수 있기 때문에 이러한 물질의 가공과 재활용에 주의해야 한다.[5][6][7]

특성.

시중에 유통되는 현대 비스무트 동전은 납 동전과 비슷한 성질을 갖도록 개발되었으며, 그 중 다수는 가공성, 고열 전도성 등 공통 납 합금과 거의 동일한 기계적 성질을 지니고 있다.[8] 또한 윤활성이 높아 베어링이나 스와시플레이트 등 마모되기 쉬운 기계 부품의 외층에 이상적이다.[9] 비스무트-틴 청동은 쉽게 물에 부식되지 않으며, 예비 비스무트는 쉽게 산화되지 않는다.

적용들

원래 비스무트-틴 동은 전신선용으로 개발되었다. 그러나, 19세기 말과 20세기 초에, 청동은 거울, 반사경, 주방용품, 그리고 피아노 선에 더 흔하게 쓰이게 되었다. 그것은 20세기 전반기에 널리 쓰이지 않았다.[3]

현대의 비스무트 청동 합금은 납의 녹색 대안으로 판매되고 있는데, 환경 규제 때문에 종종 덜 비싼 납 동상보다 선택된다.[10] 그것들은 유압 피스톤 펌프와 같은 심한 마모를 받는 자동차나 기계 부품에서 표면층으로 발견된다. 이러한 합금은 또한 일반적으로 트리놀로지 시스템의 베어링이나 덤불에도 사용된다. 또한 비스무트-동관 배관 설비도 일부 제작된다.

처리.

캐스팅

드래그 위에 코어를 배치한 Cope & Drag(모래 몰드의 위쪽과 아래쪽 절반)
주요기사 : 패턴(캐스팅)

납이 없는 비스무트 청동 주물은 냉동 금형에 의해 생산된다. 모래의 특성은 청동 주물의 냉각 속도를 높이기 위해 사용된다. 왜냐하면 모래 입자의 열전도도가 높고, 입자의 크기가 크고, 구형의 형태가 크기 때문이다. 이 금형은 냉각 가능성이 높다. 곰팡이가 얼면 표면 근처의 얼음이 녹은 금속으로 수축되어 즉시 해동된다.

압출 및 어닐링

비스무트 황동을 가공할 수 있는 또 다른 방법으로는 압출 황동봉을 통해 원하는 모양으로 재료를 형성하는 방법이 있다. 그리고 나서 그 재료는 기계 가공으로 인한 스트레스를 완화하기 위해 분쇄된다. 재료는 재료의 구성에 따라 일정한 어닐링 온도와 시간으로 어닐링된다. 비스무트의 확산 운동을 제한하기 위해 시간을 선택한다. 이렇게 하면 고정장치의 균열이 감소한다.[11]

  • 알루미늄 고온 압출 다이. 놋쇠 압출과 유사하게 죽는다.

  • 네 식구의 앞면은 죽는다. 참고로 다이 직경은 228mm(9.0인치)이다.

  • 형체를 클로즈업하여 주사위를 자른다. 벽의 초안이 작성되고 뒷벽 두께가 다르다는 점에 유의하십시오.

  • 다이의 뒷면. 압출의 벽 두께는 3mm(0.12인치)이다.

물 원자화

고압수 원자화는 비스무트 황동을 가공하는 방법이다. 이것은 금속 합금을 빠르게 굳히는 방법이다. 액체 금속은 고압의 물 분사기의 충돌에 의해 물방울로 흩어진다. 철분, 스테인리스강, 저합금 금속 분말의 미세한 입자 분포를 달성하기 위한 저비용 공정이다. 이것은 금속 합금을 빠르게 굳히는 방법이다. 물 분무의 한계는 분말 순도다. 산화 성향이 강한 금속의 경우 이것이 주요 문제다.[12]

참조

  1. ^ a b Gordon, Robert B.; Rutledge, John W. (1984). "Bismuth Bronze from Machu Picchu, Peru". Science. American Association for the Advancement of Science. 223 (4636): 585–586. Bibcode:1984Sci...223..585G. doi:10.1126/science.223.4636.585. JSTOR 1692247. PMID 17749940. S2CID 206572055.
  2. ^ Materials of Engineering. John Wiley & Sons. 1890. Retrieved 2013-04-13.
  3. ^ a b "Henley's Twentieth Century Formulas, Recipes And Processes". The Norman W. Henley Publishing Company. 1916. Retrieved 2013-05-06.
  4. ^ Vetterick; et al. (2010). "NOVEL LEAD FREE BRONZE BEARING MATERIALS PRODUCED BY POWDER METALLURGY PROCESSING" (PDF). MPIF. p. 2. Retrieved 2013-04-13.
  5. ^ "Novel Lead Free Bronze Bearing Materials Produced by Powder Metallurgy Processing" (PDF). Mpif.org. Retrieved 2013-11-26.
  6. ^ "Resources: Standards & Properties - Copper & Copper Alloy Microstructures: Leaded Brasses". Copper.org. 2010-08-25. Retrieved 2013-11-26.
  7. ^ Davis, Joseph R. (January 2001). Copper and Copper Alloys - Google Books. ISBN 9780871707260. Retrieved 2013-11-26.
  8. ^ "Bronze Bars: Lead Free Bronze and Continuous Cast Bronze". Reliablebronze.com. Retrieved 2013-11-26.
  9. ^ "Lead-free copper-based coatings with bismuth for swashplate compressors". Osdir.com. Archived from the original on 2013-06-30. Retrieved 2013-11-26.
  10. ^ "Plumbing Alloys in the Scrap Stream". Copper.org. Retrieved 2013-05-06.
  11. ^ "Patent US8211250 - Method of processing a bismuth brass article - Google Patents". Retrieved 2013-11-26.
  12. ^ Yefimov, N. A. (2009-02-24). Handbook of Non-Ferrous Metal Powders: Technologies and Applications - Oleg D Neikov, Stanislav Naboychenko, Irina B Mourachova, Victor G Gopienko, Irina V Frishberg, Dina V Lotsko - Google Books. ISBN 9780080559407. Retrieved 2013-11-26.