황동

Brass
"비소 놋쇠"는 여기로 방향을 바꿉니다. 비소 청동 또는 비소 구리와 혼동하지 마십시오.
기타 용도는 황동(동음이의하지 않음)을 참조하십시오.
이슬람 황금기 황동 아스트롤라베
독수리와 함께하는 놋쇠 렉터. 에르트 판 트리흐트(Aert van Tricht), 림부르크(Limburg, 네덜란드), c. 1500.

황동은 구리(Cu)와 아연(Zn)의 합금으로 다양한 색상과 기계적, 전기적, 음향적, 화학적 특성을 달성하기 위해 다양한 비율로 변경할 수 있지만 [1]일반적으로 구리가 더 큰 비율을 차지합니다. 선사시대부터 사용된 대체 합금입니다. 두 성분의 원자가 동일한 결정 구조 내에서 서로를 대체할 수도 있습니다.

황동은 아연 대신 주석을 함유한 구리 합금인 청동과 유사합니다.[2] 청동과 황동 모두 비소(As), 납(Pb), 인(P), 알루미늄(Al), 망간(Mn) 및 실리콘(Si)을 포함한 다양한 원소의 비율이 적을 수 있습니다. 역사적으로 두 합금의 구별은 덜 일관되고 명확했으며 [3]점점 더 많은 박물관이 "구리 합금"이라는 일반적인 용어를 사용합니다.[4]

황동은 밝은 금빛의 외관으로 오랫동안 인기 있는 소재였으며 여전히 서랍 당김과 문 손잡이에 사용됩니다. 또한 낮은 융점, 높은 작업성(수공구 및 현대식 회전 및 밀링 기계 모두), 내구성, 전기 및 열 전도성으로 인해 조각 및 도구를 만드는 데 널리 사용되었습니다. 구리 함량이 더 높은 브라스는 더 부드럽고 색깔이 더 황금색입니다. 반대로 구리 함량이 적고 아연 함량이 더 많은 브라스는 더 단단하고 은색입니다.

놋쇠는 잠금 장치, 힌지, 기어, 베어링, 탄약 케이스, 지퍼, 배관, 호스 커플링, 밸브, 전기 플러그 및 소켓과 같이 내식성과 낮은 마찰력이 요구되는 응용 분야에서 여전히 일반적으로 사용됩니다. 호른이나 종과 같은 악기에 광범위하게 사용됩니다. 일반적으로 구리 66%와 아연 34%인 황동의 구성은 부식에 더 큰 저항력을 나타내기 때문에 의상 보석과 패션 보석에서 구리를 대체하는 데 유리합니다. 황동은 청동처럼 단단하지 않기 때문에 대부분의 무기와 도구에 적합하지 않습니다. 또한 아연은 소금물의 미네랄과 반응하여 다공성 구리를 남기기 때문에 해양 용도로 적합하지 않습니다. 청동과 마찬가지로 주석이 첨가된 해양 황동은 이것을 피합니다.

놋쇠는 가연성 또는 폭발성 물질 근처에서 사용되는 피팅 및 도구와 같이 불꽃이 튀지 않는 것이 중요한 상황에 자주 사용됩니다.[5]

특성.

압연 및 어닐링 황동의 미세 구조(400배 배율)

황동은 청동이나 아연보다 가단성이 뛰어납니다. 황동의 융점이 상대적으로 낮고(900~940°C; 조성에 따라 1,650~1,720°F) 유동 특성으로 주조가 상대적으로 용이한 재료입니다. 구리와 아연의 비율을 달리함으로써 황동의 특성을 변경할 수 있어 단단하고 부드러운 황동을 사용할 수 있습니다. 황동의 밀도는 8.4~8.73g/cm3(0.303~0.315lb/cuin)입니다.[6]

오늘날, 모든 황동 합금의 거의 90%가 재활용됩니다.[7] 황동은 강자성체가 아니기 때문에 강력한 자석 근처에 스크랩을 통과시키면 철 스크랩을 분리할 수 있습니다. 황동 스크랩은 녹아서 원하는 형태와 크기로 압출되는 빌렛으로 다시 주조됩니다. 황동의 일반적인 부드러움은 예외가 있지만 절단 유체를 사용하지 않고도 종종 가공할 수 있음을 의미합니다.[8]

알루미늄은 황동을 더 강하고 부식에 강합니다. 알루미늄은 또한 표면에 알루미늄 산화물(AlO23)의 매우 유익한 단단한 층을 형성하여 얇고 투명하며 자가 치유됩니다. 주석은 유사한 효과를 가지고 있으며 특히 해수 응용 분야(해군용 황동)에서 사용됩니다. 철, 알루미늄, 실리콘, 망간의 조합으로 황동의 마모와 찢어짐을 방지합니다.[9] 황동 합금에 철을 1% 정도만 첨가하면 자성을 띠는 합금이 됩니다.[10]

이진 위상도

황동은 수분, 염화물, 아세트산염, 암모니아 및 특정 산이 존재하면 부식됩니다. 이것은 구리가 황과 반응하여 갈색과 검은색의 황화 구리 표면층을 형성할 때 종종 발생하며, 도시 빗물과 같은 약산성 물에 정기적으로 노출되면 공기 중에서 산화되어 녹청색 탄산 구리의 파티나를 형성할 수 있습니다. 파티나 층이 어떻게 형성되었는지에 따라, 더 이상의 손상으로부터 밑에 있는 황동을 보호할 수 있습니다.[11]

구리와 아연은 전위차가 크지만 혼합물 내에 부식 환경이 없기 때문에 결과적으로 생성된 황동 합금은 내부화된 갈바닉 부식을 겪지 않습니다. 그러나 이러한 환경에서 황동을 은이나 금과 같은 좀더 귀금속에 접촉시키면 아연도금으로 부식되고, 반대로 황동을 아연이나 철과 같은 좀더 귀금속에 접촉시키면 좀더 귀금속이 부식되어 황동이 보호됩니다.

납 내용

황동의 가공성을 높이기 위해 납을 약 2% 농도로 첨가하는 경우가 많습니다. 납은 황동의 다른 구성 성분에 비해 녹는점이 낮기 때문에 주조 시 냉각되면서 구형의 형태로 결정립계를 향해 이동하는 경향이 있습니다. 황동 표면에 형성된 구상체의 패턴은 사용 가능한 납 표면적을 증가시켜 침출 정도에 영향을 미칩니다. 또한 절단 작업을 통해 납 덩어리가 표면에 번질 수 있습니다. 이러한 효과는 상대적으로 낮은 납 함량의 황동으로부터 상당한 납 침출을 초래할 수 있습니다.[12]

1999년 10월, 캘리포니아 주 법무장관은 납 함유량을 놓고 13개 주요 제조업체와 유통업체를 고소했습니다. 실험실 테스트에서 주 연구원들은 새것이든 오래된 것이든 간에 평균 황동 키가 하루에 두 번 취급한다고 가정할 때 캘리포니아 주민발의안 65개 한도를 평균 19배 초과한다는 것을 발견했습니다.[13] 2001년 4월 제조업체는 납 함유량을 1.5%로 줄이거나 납 함유량에 대해 소비자에게 경고해야 하는 요구 사항에 직면하기로 합의했습니다. 다른 금속으로 도금된 키는 정착에 영향을 받지 않으며 납 함량이 더 높은 황동 합금을 계속 사용할 수 있습니다.[14][15]

또한 캘리포니아에서는 "파이프 및 파이프 피팅, 배관 피팅 및 고정 장치의 젖은 표면과 접촉하는 각 구성 요소"에 무연 재료를 사용해야 합니다. 2010년 1월 1일, 캘리포니아의 "무연 황동"의 최대 납량이 4%에서 0.25%로 감소했습니다.[16][17]

가혹한 환경을 위한 내식성 황동

스테인리스 손잡이가 있는 황동 샘플링 콕

탈아연 저항성(DZR 또는 DR) 브래지어는 부식 위험이 크고 정상 브래지어가 요구 사항을 충족하지 못하는 경우에 사용됩니다. 높은 수온, 염화물이 존재하거나 수분 품질(연수)을 이탈하는 용도가 역할을 합니다. DZR-brass는 물 보일러 시스템에 사용됩니다. 이 황동 합금은 장기간의 고장을 방지하기 위해 균형 잡힌 구성과 적절한 생산 온도 및 매개 변수에 특별한 주의를 기울여 매우 신중하게 생산해야 합니다.[18][19]

DZR 황동의 예로는 C352 황동이 있으며 아연 30%, 구리 61~63%, 납 1.7~2.8%, 비소 0.02~0.15%가 있습니다. 납과 비소는 아연 손실을 크게 억제합니다.[20]

구리 비율이 높고 일반적으로 아연이 15% 미만인 합금 계열인 "레드 브라즈"는 아연 손실에 더 강합니다. "붉은 황동"이라고 불리는 금속 중 하나는 구리 85%, 주석 5%, 납 5%, 아연 5%입니다. "붉은 황동"이라고도 불리는 구리 합금 C23000은 84~86%의 구리를 함유하고 있으며, 각각의 철과 납은 0.05%이며, 잔량은 아연입니다.[21]

또 다른 물질은 붉은 황새 계열의 건메탈입니다. 건금속 합금은 구리가 88%, 주석이 8~10%, 아연이 2~4% 정도 함유되어 있습니다. 가공이 용이하거나 베어링 합금에 납을 첨가할 수 있습니다.[22]

바닷물에 사용하는 "나발 황동"은 아연 40%와 주석 1%를 함유하고 있습니다. 주석 첨가물은 아연 침출을 억제합니다.[23]

NSF International은 배관 및 배관 피팅에 사용되는 아연이 15% 이상 함유된 브라스를 탈아연화에 견딜 수 있도록 요구합니다.[24]

악기에 사용

금관악기 모음집

높은 가단성과 작업성, 부식에 대한 상대적으로 우수한 저항성, 그리고 전통적으로 귀인되는 놋쇠의 음향 특성으로 인해 음향 공진기는 길고, 비교적 좁은 배관으로 구성되며, 종종 컴팩트함을 위해 접히거나 감겨지는 경우가 많으며, 은과 그 합금, 그리고 심지어 금도 같은 이유로 사용되었지만 황동이 가장 경제적인 선택입니다. 금관악기로 통칭되는 이 악기들에는 트롬본, 튜바, 트럼펫, 코넷, 플루겔호른, 바리톤호른, 유포늄, 테너호른, 프렌치호른 등 다양한 크기의 악기들이 포함됩니다.

다른 관악기들은 금관이나 다른 금속들로 만들어질 수도 있고, 실제로 대부분의 현대 학생 모델 플루트와 피콜로는 보통 니켈 은(독일 은으로도 알려져 있음)과 유사한 큐프로니켈 합금인 금관의 일부 다양한 종류로 만들어집니다. 클라리넷, 특히 콘트라베이스 및 서브콘트라베이스와 같은 낮은 클라리넷은 전통적으로 더 작은 목관에 선호되는 조밀하고 세분화된 열대 경목의 제한된 공급으로 인해 금속으로 만들어지기도 합니다. 같은 이유로, 일부 낮은 클라리넷, 바순 및 콘트라바순은 길고 곧은 나무 섹션과 곡선 조인트, 목 및/또는 금속 벨이 있는 하이브리드 구조를 특징으로 합니다. 금속을 사용하면 갑작스러운 균열을 일으킬 수 있는 온도나 습도 변화에 목기가 노출될 위험도 피할 수 있습니다. 색소폰과 사루소폰은 목관악기로 분류되지만 보통 비슷한 이유로 놋쇠로 만드는데, 나무를 가공하는 것보다 판금을 형성하는 것이 넓고 원추형의 보어와 얇은 벽의 몸체가 더 쉽고 효율적으로 만들어지기 때문입니다.

목제 악기를 포함한 대부분의 현대 목관의 핵심 작품도 보통 니켈 은과 같은 합금으로 만들어집니다. 이러한 합금은 기기 본체를 제작하는 데 사용되는 황동보다 더 단단하고 내구성이 뛰어나지만, 간단한 수공구로 작업할 수 있어 신속한 수리가 가능합니다. 금관 악기와 덜 일반적으로, 목관 악기의 마우스피스는 종종 다른 금속들 중에서도 금관으로 만들어집니다.

금관 악기 다음으로, 음악에서 금관의 가장 주목할 만한 사용은 다양한 타악기, 특히 심벌즈, 징, 관현악 (관현악) 종 (큰 "교회" 종은 보통 청동으로 만들어집니다. 작은 종과 "징글 종"도 일반적으로 황동으로 만들어집니다.

하모니카는 자유로운 갈대 에어로폰으로, 종종 황동으로 만들어집니다. 갈대과의 오르간 파이프에서는 놋쇠 스트립(혀라고 함)이 갈대로 사용되며, 이는 샬롯(또는 "자유" 갈대의 경우 샬롯을 "통통으로" 두들깁니다. 황동 섹션의 일부는 아니지만 스네어 드럼도 때때로 황동으로 만들어집니다. 전기 기타의 일부 부품은 황동으로 만들어지기도 하는데, 특히 성조 특성 때문에 트레몰로 시스템의 관성 블록, 성조 특성과 낮은 마찰력 모두를 위한 현 너트와 안장용입니다.[25]

살균 및 항균 용도

주요 기사: 항균성 구리-합금 터치 표면
참고 항목: 구리합금과 구리합금의 양식장 내 항균성에 관한 연구

황동의 살균 특성은 특히 생물 오염을 방지하는 해양 환경에서 수세기 동안 관찰되었습니다. 황동은 병원균의 종류와 농도, 그리고 그들이 있는 매질에 따라 접촉 후 몇 분에서 몇 시간 안에 이 미생물들을 죽입니다.[26][27][28]

MRSA, VRSA와 같은 항생제 내성균에 대해서도 많은 독립적인[26][27][28][29][30][31][32] 연구를 통해 이러한 항균 효과가 확인되었습니다. 구리와 황동을 포함한 그 합금에 의한 항균 작용 메커니즘은 강도 높고 지속적인 연구의 대상입니다.[27][33][34]

계절균열

암모니아 공격으로 인한 황동 균열

황동은 [35]특히 암모니아 또는 암모니아를 포함하거나 방출하는 물질에서 응력 부식 균열이 발생하기 쉽습니다. 이 문제는 1920년대 영국 인디언 군대에서 소총 탄약에 사용되는 황동 탄약통에서 처음 발견된 후 계절 균열로 알려져 있습니다. 이 문제는 제조 중 케이스의 냉간 성형으로 인한 높은 잔류 응력과 대기 중 미량의 암모니아로 인한 화학적 공격으로 인해 발생했습니다. 카트리지는 마구간에 보관되었고 더운 여름 동안 암모니아 농도가 상승하여 부서지기 쉬운 균열이 시작되었습니다. 케이스를 어닐링하고 카트리지를 다른 곳에 보관함으로써 문제가 해결되었습니다.

종류들

학급 중량대비 비중(%) 메모들
구리 아연
알파 황동 > 65 < 35 알파 브라는 가단성이 있고 저온 작업이 가능하며 압착, 단조 또는 유사한 용도에 사용됩니다. 얼굴 중심 입방정 구조를 가진 단 하나의 상만 포함합니다. 구리의 비율이 높기 때문에 이 황동은 다른 것들보다 더 황금빛을 띠고 있습니다. 알파상은 구리에 있는 아연의 치환 고체 용액입니다. 구리에 가깝고, 질기고, 강하고, 기계 가공이 다소 어렵습니다. 최고의 성형성은 아연의 32%입니다. 아연이 15% 이하인 내식성 붉은 황동이 여기에 속합니다.
알파-베타 황동 55–65 35–45 듀플렉스 브래지어라고도 불리는 이 제품은 고온 작업에 적합합니다. 그것들은 α와 β' 상을 모두 포함하고 있습니다; β' 상은 정육면체의 중앙에 아연 원자가 있는 질서 있는 신체 중심 입방체이며 α보다 단단하고 강합니다. 알파-베타 브라스는 일반적으로 뜨겁게 작동합니다. 아연의 비율이 높다는 것은 이 황동이 알파 황동보다 더 밝다는 것을 의미합니다. 아연의 45%에서 합금의 강도가 가장 높습니다.
베타브라스[citation needed] 50–55 45–50 베타 브라스는 뜨겁게만 작업할 수 있으며 더 단단하고 튼튼하며 주조에 적합합니다. 높은 아연-낮은 구리 함량은 이들이 일반적인 황동 중에서 가장 밝고 가장 적은 금을 의미합니다.
감마브라스 33–39 61–67 또한 Ag-Zn 및 Au-Zn 감마 브라스, Ag 30-50%, Au 41%[36]가 있습니다. 감마상은 큐빅 격자 금속간 화합물인 CuZn입니다58.
백황동 < 50 > 50 일반적으로 사용하기에는 너무 부서집니다. 이 용어는 특정 유형의 니켈 은 합금뿐만 아니라 주석 및/또는 아연의 비율이 높은(일반적으로 40%+) Cu-Zn-Sn 합금 및 구리 첨가제를 사용하는 아연 주조 합금을 지칭할 수도 있습니다. 이것들은 사실상 노란색이 전혀 없고, 대신 훨씬 더 은색의 외관을 가지고 있습니다.

α, β, γ 이외의 다른 상으로는 육방정계 금속간 CuZn인 ε과 아연 내 구리의 고용체인 η이 있습니다.

황동합금

합금명 중량대비 비중(%) 다른. 메모들
구리 아연 주석 이끌다
아비시니안 골드 (상업용 청동[C220]) 90 10
제독황동 69 30 1 주석은 많은 환경에서 아연의 손실을 억제합니다.
아이히의 합금 60.66 36.58 1.02 철 1.74% 내식성, 경도 및 인성으로 인해 해양 서비스에 사용하도록 설계되었습니다. 특징적인 응용은 선박 바닥 보호에 있지만, 보다 현대적인 음극 보호 방법은 그 사용을 덜 일반적으로 만들었습니다. 그것의 외관은 금의 외관을 닮았습니다.[37]
알루미늄 황동 77.5 20.5 알루미늄 2% 알루미늄은 내식성을 향상시킵니다. 열 교환기 및 응축기 튜브에 사용됩니다.[38]
비소 황동 비소; 자주 알루미늄 보일러 화실에 사용됩니다.[39][40]
비소 황동 259 70 29.5 ≤0.05 Arsenic 0.2-0.6, Iron ≤0.05 열교환기, 물속의 우수한 내식성이 요구되는 배관.[40]
캘리포니아 무연 황동 < 0.25 California Assembly Bill AB 1953은 "0.25% 이하의 납 함유량"을 포함하고 있습니다.[16] 이전 상한은 4%였습니다.
카트리지 황동 (C260) 70 30 — ≤ 0.07[41] 냉간 작업 특성이 좋습니다. 탄약 케이스, 배관 및 하드웨어에 사용됩니다.
황동 63 37 리벳 황동이라고도 합니다. 값싸고 냉간 작업에 대한 표준입니다.
DZR 황동 비소 비소 비율이 적은 탈아연 저항 황동입니다.
델타 메탈 55 41–43 다른 다양한 금속으로 구성된 균형이 있는 1~3%의 철. 사용된 비율은 재료를 더 단단하게 만들고 밸브와 베어링에 적합합니다.
프리 머시닝 황동 (C360) 61.5 35.5 2.5–3.7 철 0.35% 360 또는 C360 황동이라고도 합니다. 높은 가공성.[41]
금도금금속 95 5 일반적으로 사용할 수 있는 가장 부드러운 유형의 황동입니다. 금박 금속은 일반적으로 탄약 탄환 "재킷"에 사용됩니다. 예를 들어, 전체 금속 재킷 탄환. 거의 빨간색입니다.
하이브라스 65 35 인장 강도가 높으며 스프링, 나사, 리벳에 사용됩니다.
납황동 > 0 향상된 가공성을 위해 납이 추가된 알파 베타 황동입니다.
저황동 80 20 밝은 황금색, 매우 연성이며 유연한 금속 호스 및 금속 벨로우즈에 사용됩니다.
망간황동 77 12 망간 7%, 니켈 4% 미국 황금 달러 동전의 피복으로 사용됩니다.[42] 다른 망간 황동 합금 조성이 존재합니다.
문츠 메탈 60 40 철의 흔적 보트의 안감으로 사용됩니다.
해군 황동 (C464) 59 40 1 해군 황동과 유사합니다. Tobin bronze, 464 또는 C464로도 알려져 있습니다.[43]
해군 황동, 하이리드 (C485) 60.5 37.5 1.8 0.7 가공성을 위해 납이 추가된 해군 황동입니다. 485 또는 C485라고도 합니다.[44]
니켈황동 70–76 20–24.5 니켈 4~5.5% 바이메탈 1파운드와 2파운드 스털링 동전과 1유로 동전의 바깥쪽 고리, 그리고 2유로 동전의 중앙 부분. 이전에는 둥근 1파운드 동전에 사용되었습니다.
노르딕 골드 89 5 1 알루미늄 5% 10, 20, 50센트 유로 동전으로 사용됩니다.
Orichalcum 75-80 15-20 추적하다 미량의 니켈과 철 시칠리아의 젤라에서 고대 난파선에서 회수된 39개의 잉곳에서 확인되었습니다.
핀치벡 89% 또는 93% 11% 또는 7% 크리스토퍼 핀치벡에 의해 18세기 초에 발명되었습니다. 사람들이 저렴한 금 "효과" 보석으로 금속을 살 수 있을 정도로 금을 닮았습니다.
프린스 메탈 75 25 알파 황동의 일종입니다. 노란색으로 인해 금의 모조품으로 사용됩니다.[45] 루퍼트 왕자의 금속이라고도 불리는 이 합금은 라인강의 루퍼트 왕자의 이름을 따서 지어졌습니다.
레드 황동, 로즈 황동 (C230) 85 5 5 5 건메탈(gunmetal)로 알려진 구리-아연-주석 합금(copper-zinc-tin allizone)과 황동과 청동으로 모두 간주되는 합금(allizone)의 미국 용어입니다.[46][47] 적색 황동은 또한 구리 합금 C23000의 대체 이름으로, 14~16%의 아연, 최소 0.05%의 철 및 최소 0.07%의 납 함량,[41] 그리고 나머지 구리로 구성되어 있습니다.[48] 또 다른 구리-아연-주석 합금인 온스 금속을 지칭할 수도 있습니다.
풍부한 낮은 황동, 톰박 5–20 보석 응용 프로그램에 자주 사용됩니다.
실리콘 톰박 80 16 실리콘 4% 투자 주강 부품의 대안으로 사용됩니다.
통발황동 > 0 CW617N 또는 CZ122 또는 OT58이라고도 합니다. 탈진에 취약하기 때문에 해수 사용에는 권장되지 않습니다.[49][50]
황동 67 33 33% 아연 황동을 뜻하는 미국 용어입니다.

역사

추가 정보: 청동과 놋쇠로 된 예술

비록 놋쇠의 형태는 선사시대부터 사용되어 왔지만,[51] 구리와 반응하여 놋쇠를 만드는 아연 증기는 금속으로 인식되지 않았기 때문에 구리-아연 합금으로서의 그것의 본질은 중세 이후까지 이해되지 않았습니다.[52] 킹 제임스 성경은 히브리어에서 영어로 "네코헤스" (동이나 구리)를 번역하기 위해 "brass"[53]를 많이 언급합니다. 가장 초기의 브라스는 아연이 풍부한 구리 광석을 제련하여 만든 천연 합금이었을 것입니다.[54] 로마 시대에 이르러 놋쇠는 금속 구리와 아연 광물로부터 의도적으로 생산되었는데, 그 생성물은 칼라민 놋쇠였으며, 이 방법에 대한 변형은 19세기 중반까지 계속되었습니다.[55] 그것은 결국 16세기에 유럽에 소개된 구리와 아연 금속의 직접적인 합금인 스펠터링으로 대체되었습니다.[54]

황동은 역사적으로 때때로 "황동"이라고 불립니다.[56][57]

초기 구리-아연 합금

서아시아와 동지중해의 초기 구리-아연 합금은 현재 에게 해, 이라크, 아랍에미리트, 칼미키아, 투르크메니스탄, 조지아의 기원전 3천년 유적지와 인도 서부, 우즈베키스탄, 이란, 시리아, 이라크, 가나안의 기원전 2천년 유적지에서 소수로 알려져 있습니다.[58] 구리-아연 합금의 분리된 예는 청동이 널리 사용된 지 한참 후인 서기 1세기부터 중국에서 알려져 있습니다.[59]

이러한 초기 "황동" 물체의 구성은 매우 가변적이며 대부분은 시멘트에 의해 생성된 황동보다 낮은 5%에서 15% 중량의 아연 함량을 갖습니다.[60] 이것들은 아연이 풍부한 구리 광석을 산화환원 조건에서 제련하여 제조된 "천연 합금"일 수 있습니다. 많은 것들이 현대 청동기와 유사한 주석 함량을 가지고 있으며, 일부 구리-아연 합금이 우발적이고 구리와 구별되지 않았을 가능성이 있습니다.[60] 그러나 현재 알려진 많은 수의 구리-아연 합금은 적어도 일부는 의도적으로 제조되었으며 많은 경우 12% 이상의 아연 함량을 가지고 있어 독특한 황금색을 띠었을 것임을 시사합니다.[60][61]

기원전 8세기에서 7세기까지 아시리아의 설형 문자판에는 "산의 구리"의 착취가 언급되어 있으며, 이는 "천연" 황동을 지칭할 수 있습니다.[62] 이 용어의 고대 그리스어 번역어인 "[63]Orykalkon" (산 구리)는 나중에 "황금 구리"를 의미하는 라틴어 오리칼쿰으로 각색되었고, 이것은 놋쇠의 표준 용어가 되었습니다.[64] 기원전 4세기에 플라톤은 오리칼코가 금만큼[65] 희귀하고 거의 가치가 있다는 것을 알았고, 플리니는 오리칼코가 서기 1세기까지 고갈된 키프로스의 광상에서 어떻게 왔는지를 설명합니다.[66] 2개에서 회수된 39개의 오리칼코 잉곳에 대한 X선 형광 분석,시칠리아 근해의 600년된 난파선은 그것들이 75-80%의 구리, 15-20%의 아연 그리고 소량의 니켈, 납, 철로 만들어진 합금이라는 것을 발견했습니다.[67][68]

로마 세계

구리 안감이 있는 황동으로 된 7세기 페르시아 술, 월터스 미술관, 볼티모어, 메릴랜드, 미국

기원전 1천년 후반 동안 놋쇠의 사용은 서쪽의 영국과[69] 스페인에서[70] 이란, 동쪽의 인도에 이르기까지 넓은 지역에 퍼졌습니다.[71] 이것은 금속 구리와 아연 광석으로부터 의도적인 황동의 생산이 도입되었던 중동과 지중해 동부로부터의 수출과 영향에 의해 고무된 것으로 보입니다.[72] 스트라보가 인용한 기원전 4세기 작가 테오폼푸스는 튀르키예의 안데이라에서 온 열토가 어떻게 "가짜 은의 droplets"을 만들어냈는지, 아마도 구리를 오리발코로 바꾸는 데 사용될 수 있는 금속 아연일 것이라고 설명합니다. 기원전 1세기에 그리스 디오스코리데스인들은 아연광물과 황동 사이의 연관성을 인식한 것으로 보이며, 이는 아연광물이나 구리를 가열하는 데 사용되는 용광로의 벽에서 카드미아(산화아연)가 어떻게 발견되었는지를 설명하고 황동을 만드는 데 사용될 수 있다고 설명합니다.[74]

기원전 1세기까지 놋쇠는 프리기아와 비티니아에서 동전으로 사용할 수 있을 정도로 충분히 공급되었으며,[75] 기원전 23년의 아우구스티누스 화폐 개혁 이후에는 로마의 듀폰디와 세스테티를 만드는 데도 사용되었습니다.[76] 로마 세계 전역에서 동전과 군사 장비에 놋쇠가 균일하게 사용된 것은 산업에 국가가 어느 정도 관여했음을 나타낼 수 있으며,[77][78] 놋쇠는 심지어 로마 권위와의 연관성 때문에 팔레스타인의 유대인 공동체에 의해 의도적으로 거부당한 것으로 보입니다.[79]

놋쇠는 구리와 반응하는 아연 증기가 생성될 때까지 구리와 아연 광석을 함께 가열하는 시멘트 공정에 의해 생성되었습니다. 이 과정에 대한 좋은 고고학적 증거가 있으며, 시멘트로 놋쇠를 만드는 데 사용된 십자가들이 독일의 잔텐과[80] 니다를[81] 포함한 로마 시대의 유적지들과 프랑스의[82] 리옹 그리고 영국의 많은 유적지들에서 발견되었습니다.[83] 크기가 작은 도토리부터 그릇처럼 큰 암포라까지 다양하지만 모두 내부에 아연 수치가 높고 뚜껑이 있습니다.[82] 이들은 아연 광물이 가열되어 고체 상태 반응에서 금속 구리와 반응하는 아연 증기를 생성했음을 시사하는 슬래그나 금속 프릴의 흔적을 보여주지 않습니다. 이 십자가의 직물은 다공성이며, 아마도 압력이 쌓이는 것을 방지하기 위해 설계되었으며, 많은 것들이 뚜껑에 작은 구멍을 가지고 있는데, 이 구멍은 압력을[82] 방출하거나 공정이 끝날 때쯤에 추가적인 아연 광물을 추가하기 위해 설계되었을 수 있습니다. 디오스코라이드는 아연 광물이 황동의 작업과 마무리에 모두 사용되었다고 언급했는데, 아마도 2차 추가를 시사했을 것입니다.[84]

초기 로마 시대에 만들어진 황동은 20%에서 28%의 중량 아연 사이에서 다양했던 것으로 보입니다.[84] 동전과 황동 물체에 함유된 아연의 높은 함량은 서기 1세기 이후 감소했으며, 이는 재활용 중 아연 손실 및 따라서 새로운 황동 생산 중단을 반영하는 것으로 제안되었습니다.[76] 그러나 지금은 이것이 아마도[85] 조성의 의도적인 변화였을 것으로 생각되며 전반적으로 이 기간 동안 황동의 사용이 증가하여 서기 4세기까지 로마 세계에서 사용되는 모든 구리 합금의 약 40%를 차지합니다.[86]

중세시대

리에주 성 바르톨로뮤 교회의 12세기 세례서체에 나타난 그리스도의 세례

로마 제국의 붕괴 직후 수세기 동안 놋쇠의 생산에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 서유럽에서 온 청동을 위한 주석 거래의 차질은 동쪽에서 놋쇠의 인기를 높이는 데 기여했을 수 있으며 서기 6-7세기까지 이집트에서 온 구리 합금 공예품의 90% 이상이 놋쇠로 만들어졌습니다.[87] 그러나 저주석 청동과 같은 다른 합금들도 사용되었고 그것들은 지역의 문화적 태도, 금속의 목적, 아연에 대한 접근, 특히 이슬람 세계와 비잔틴 세계 사이에 따라 다릅니다.[88] 반대로 이 시기 서유럽에서는 총금속과 다른 혼합합금을[89] 선호하여 진정한 놋쇠의 사용이 감소한 것으로 보이지만, 약 1000개의 놋쇠 유물이 스코틀랜드의 스칸디나비아 무덤에서 발견됩니다.[90] 놋쇠는 노섬브리아의[91] 동전 제조에 사용되었고, 독일과[80] 칼라민 광석이 풍부한 저지대 [92]국가들에서 칼라민 놋쇠 생산에 대한 고고학적이고 역사적인 증거가 있습니다.

이 장소들은 중세 시대,[93] 특히 디난트에서 놋쇠를 만드는 중요한 중심지로 남아 있었습니다. 놋쇠 물체는 여전히 프랑스어로 집합적으로 디난드리라고 알려져 있습니다. 현대 벨기에의 리에주 성 바르톨로뮤 교회(1117년 이전)의 세례 폰트는 흔히 청동으로 묘사되기도 하지만 로마네스크 놋쇠 주조의 뛰어난 걸작입니다. 12세기 초 글로스터 캔들스틱의 금속은 구리, 아연, 주석, 납, 니켈, 철, 안티몬, 비소가 섞인 것으로, 양초 밑면의 22.5%에서 5.76%까지 비정상적으로 많은 양의 은이 섞여 있다는 점에서 중세 기준으로도 특이합니다. 이 혼합물의 비율은 아마도 후기 로마 동전의 사재기로 촛대가 만들어졌음을 시사할 수 있습니다.[94] 라텐(Latten)은 불확실하고 종종 가변적인 구성의 중세 합금을 가리키는 용어로, 장식 테두리와 황동이든 판금에서 잘라낸 유사한 물체를 포함합니다. 특히 티베트 미술에서 어떤 사물에 대한 분석은 큰 조각의 서로 다른 끝과 매우 다른 구성을 보여줍니다. 아쿠아마닐은 일반적으로 유럽과 이슬람 세계 모두에서 황동으로 만들어졌습니다.

독일 니더작센에서 온 황동 아쿠아마닐, c. 1250

시멘트 과정은 계속 사용되었지만 유럽과 이슬람 세계의 문헌 자료는 개방형 도가니에서 발생한 더 높은 온도의 액체 과정의 변형을 설명하는 것 같습니다.[95] 이슬람 시멘트는 황동을 만들 때 아연 광석보다는 투티야나 투티야로 알려진 산화아연을 사용해 철의 불순물이 적은 금속을 만든 것으로 보입니다.[96] 많은 이슬람 작가들과 13세기 이탈리아 마르코 폴로는 이것이 아연 광석으로부터 승화되어 점토나 철봉에 응축되어 어떻게 얻어졌는지를 설명하는데, 그 고고학적인 예는 이란의 쿠시에서 확인되었습니다.[97] 그런 다음 황동을 만들거나 약용으로 사용할 수 있습니다. 10세기 예멘 알함다니는 녹은 구리 표면에 산화아연인 알-이글리미야를 퍼뜨리는 것이 어떻게 투티야 증기를 생성하고 금속과 반응하는지 설명했습니다.[98] 13세기 이란 작가 알 카샤니는 투티야를 건포도와 혼합하고 부드럽게 볶은 후 용탕 표면에 첨가하는 더 복잡한 과정을 설명합니다. 이 지점에는 아연 증기의 유출을 최소화하기 위해 임시 뚜껑이 추가된 것으로 추정됩니다.[99]

유럽에서는 개방형 도가니에서 비슷한 액체 과정이 이루어졌는데, 이는 아마도 로마의 과정보다 덜 효율적이었을 것이며 13세기에 알베르투스 마그누스가 투티라는 용어를 사용한 것은 이슬람 기술의 영향을 시사합니다.[100] 12세기 독일의 수도사 테오필루스는 예열된 십자가가 가루로 된 칼라민과 숯으로 채워진 다음 구리와 숯으로 녹인 다음 교반된 다음 다시 채워지는 방법을 설명했습니다. 최종 제품을 캐스팅한 다음 다시 칼라민으로 녹였습니다. 이 두 번째 용융은 더 많은 아연이 흡수될 수 있도록 더 낮은 온도에서 이루어졌을 수 있다고 제안되었습니다.[101] 알베르투스 마그누스(Albertus Magnus)는 칼라민과 터티의 "힘"이 증발할 수 있다고 언급하고 분말 유리를 첨가하면 어떻게 금속에 결합할 수 있는 필름을 만들 수 있는지 설명했습니다.[102] 도르트문트에서 서기 10세기로 거슬러 올라가는 도르트문트에서부터 13세기경의 베스트팔렌의 소에스트와 슈베르테로부터 독일 황동을 만드는 것이 알려져 있는데, 비록 소에스트의 세라믹 디스크가 아연 증발을 감소시키기 위해 사용되었을 수도 있지만, 테오필루스의 설명은 열려 있기 때문에 확인됩니다. 액체 공정으로 인해 내부에 슬래그가 있습니다.[103]

아프리카

12세기 "이페의 청동 머리", 실제로는 "납이 많은 아연-황동".

아프리카 미술에서 가장 유명한 것들 중 일부는 주로 현재 나이지리아에서 온 서아프리카의 잃어버린 밀랍 주조품들인데, 처음에는 아이프 왕국에 의해 생산되었고, 그 다음에는 베냉 제국에 의해 생산되었습니다. 일반적으로 "브론즈"로 묘사되지만, 현재 대부분 대영 박물관과 다른 서양 컬렉션에 있는 베냉 브론즈와 "납이 많은 아연황동"의 Ife의 청동 머리와 또한 대영 박물관인 Idia 여왕의 청동 머리와 같은 큰 초상화 머리는 다양한 구성으로 인해 놋쇠로 더 잘 묘사됩니다.[104] 놋쇠나 청동으로 만든 작업은 베냉 미술과 아칸 골드급과 같은 다른 서아프리카 전통에서 계속 중요했는데, 그 금속은 유럽에서보다 더 귀중한 재료로 여겨졌습니다.

르네상스와 중세 이후의 유럽

르네상스는 유럽에서 놋쇠를 만드는 이론과 실천 모두에 중요한 변화를 보였습니다. 15세기까지 독일 츠비카우(Zwikau)에서 뚜껑이 있는 시멘트 도가니가 다시 사용되었다는 증거가 있습니다.[105] 이 커다란 십자가는 20kg의 황동을 생산할 수 있었습니다.[106] 내부에는 슬래그와 금속 조각의 흔적이 있습니다. 그들의 불규칙한 구성은 이것이 완전히 액체가 아닌 더 낮은 온도의 공정이었음을 시사합니다.[107] 도가니 뚜껑에는 마지막 단계에서 아연 흡수를 극대화하기 위해 공정이 끝날 때쯤 점토 플러그로 막힌 작은 구멍이 있었습니다.[108] 그런 다음 삼각형 십자가를 사용하여 주조를 위해 황동을 녹였습니다.[109]

비링구치오, 에르커, 아그리콜라와 같은 16세기 기술 작가들은 다양한 시멘트 황동 제조 기술을 설명했으며 구리가 황동으로 바뀌면서 무거워지고 칼라민이 추가로 첨가되면서 황금색이 된 것에 주목하여 공정의 본질을 이해하는 데 더 가까워졌습니다.[110] 아연 금속도 점점 보편화되고 있었습니다. 1513년까지 인도와 중국에서 온 금속 아연 잉곳들이 런던에 도착했고 독일 람멜스베르크의 용광로에서 응축된 아연 펠릿이 1550년경부터 시멘트 황동 제조에 이용되었습니다.[111]

결국 금속 아연이 구리와 합금되어 스펠터링으로 알려진 황동을 만들 수 있다는 것이 밝혀졌고,[112] 1657년 독일의 화학자 요한 글라우버는 칼라민이 "다른 것은 녹지 않는 아연일 뿐"이며 아연은 "반쯤 익은 금속"이라는 것을 인식했습니다.[113] 그러나 영국의 1530 와이트먼 황동 기념패와 같은 일부 초기의 고 아연, 저 철 황동 기념패는 구리에 아연을 합금하여 만들어졌을 수 있으며 중국의 일부 아연괴에서 발견된 것과 유사한 카드뮴의 흔적을 포함하고 있습니다.[112]

그러나, 시멘트 공정이 포기된 것은 아니며, 19세기 초까지만 해도 약 900-950 °C의 돔형 용광로에서 10시간까지 지속되는 고체 시멘트에 대한 설명이 있습니다.[114] 유럽의 황동 산업은 16세기에 냄비와 같은 제품 생산을 위한 물로 움직이는 망치의 도입과 같은 혁신에 힘입어 중세 후기까지 계속 번창했습니다.[115] 1559년까지 독일 도시 아헨에서만 연간 300,000 cwt의 황동을 생산할 수 있었습니다.[115] 16세기와 17세기 동안 몇 번의 잘못된 시작 후에 놋쇠 산업은 새로운 석탄 연소 반향 용광로에서 제련된 값싼 구리의 풍부한 공급을 이용하여 영국에서도 설립되었습니다.[116] 1723년 브리스톨 황동 제조업체인 네헤미아 챔피언은 차가운 물에 쇳물을 부어 만드는 과립 구리의 사용에 대한 특허를 냈습니다.[117] 이는 구리가 반응하는 것을 돕는 표면적을 증가시켰고 이 새로운 기술을 사용하여 최대 33% 중량의 아연 함량이 보고되었습니다.[118]

1738년 네헤미아의 아들 윌리엄 챔피언은 금속 아연을 데센시움 당 증류법 또는 "영국 공정"으로 알려진 최초의 산업 규모 증류 기술을 특허 받았습니다.[119][120] 이 지역 아연은 스펠터링에 사용되었고, 과학 기구, 시계, 금단추, 의상 장신구 등 고가의 물건에 사용하기 위해 시멘테이션을 사용하여 생산하기 어렵거나 불가능했을 고아연 구리 합금의 생산을 더욱 잘 통제할 수 있었습니다.[121] 그러나 Champion은 더 저렴한 칼라민 시멘트 방법을 계속 사용하여 더 낮은 아연 황동을[121] 생산했으며 Warmley의 작업장에서 벌집 모양의 시멘트 용광로의 고고학적 유적이 확인되었습니다.[122] 18세기 중후반까지 벨기에의 John-Jaques Dony의 수평 용광로와 같은 값싼 아연 증류소의 개발과 아연에[123] 대한 관세 인하는 부식에 강한 고 아연 합금에 대한 수요뿐만 아니라 스펠링의 인기를 높였으며 결과적으로 시멘트는 19세기 중반까지 대부분 버려졌습니다.[124]

참고 항목

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외부 링크

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