황동은 많은 산업 분야에서 사용됩니다. 많은 제조업체는 황동의 내식성 특성으로 인해 황동을 귀중한 재료로 간주합니다. 하지만 많은 사람들이 황동의 자성에 대해 잘 알지 못합니다. 그래서 저희는 황동은 자성을 띠는 소재인가요?
아니요, 황동은 자성을 띠지 않습니다. 구리와 아연으로 만든 합금입니다. 이 두 물질은 모두 궤도에 쌍 전자를 가지고 있습니다. 이 쌍을 이루는 전자 스핀은 자기의 움직임을 상쇄합니다. 이 때문에 황동은 자기장에 가져가면 약하게 반발합니다.
황동의 자성 작용 메커니즘은 복잡합니다. 자성이 어떻게 생성되는지에 대한 이해가 필요합니다. 이제 그 메커니즘에 대해 자세히 알아보고 황동 합금의 자성에 대한 완전한 통찰력을 얻으세요.
자성 개요
자성은 한 물질이 다른 물질을 끌어당기거나 밀어내는 현상입니다. 이는 재료 내부에 존재하는 전하로 인해 발생합니다. 모든 물질은 서로 다른 자기 거동을 보일 수 있습니다. 이는 주로 궤도에서 짝을 이루거나 짝을 이루지 않는 전자의 수에 따라 달라집니다.
황동의 자기 거동에 대해 알아보기 전에 먼저 자성 자체에 대해 알아봅시다. 자성에는 여러 가지 유형이 있습니다. 상자성, 반자성, 강자성 등이 있습니다. 그렇다면 재료가 상자성인지 반자성인지 어떻게 확인할 수 있을까요?
이 테스트는 재료를 자석에 가까이 가져가서 수행할 수 있습니다. 상자성에서 물질은 자석에 약하게 끌립니다. 이러한 거동을 보이는 물질은 궤도 내에 짝을 이루지 않은 전자를 포함하고 있습니다. 반자성에서는 재료가 자석에서 약하게 튕겨져 나옵니다.
반자성 물질은 궤도에 쌍을 이룬 전자를 포함하고 있습니다. 이 전자의 반대 스핀은 자기 모멘트를 상쇄합니다. 따라서 이러한 물질은 자석에 끌리지 않습니다. 마지막으로 강자성 물질은 짝을 이루지 않은 전자를 포함하고 있습니다.
자석에 강하게 끌립니다. 예를 들면 철, 코발트, 니켈 등이 있습니다. 황동 자체는 반자성이어서 자석에 끌리지 않습니다. 자성이 필요하지 않은 부품에 사용할 때 선호됩니다. 아래로 내려가서 황동의 비자성 거동에 대한 논리를 논의해 보겠습니다.
황동은 왜 자성이 아닌가요?
황동의 비자성 거동을 이해하려면 먼저 황동의 성분을 이해해야 합니다. 황동은 구리와 아연으로 만든 합금 원소입니다. 이 두 원소의 조성이 다르면 다양한 유형의 황동을 만들 수 있습니다. 그러나 아연과 구리라는 두 가지 미네랄은 모든 종류의 황동에 공통적으로 함유되어 있습니다.
아연과 구리는 모두 궤도에 쌍을 이룬 전자를 가지고 있습니다. 예를 들어 구리의 3D 오비탈은 두 개의 짝을 이룬 전자로 채워져 있습니다. 마찬가지로 아연의 4s 궤도에는 쌍을 이룬 전자가 있습니다. 이 쌍 전자는 둘 다 반대이므로 서로의 스핀을 상쇄합니다. 이로 인해 자기 모멘트가 상쇄됩니다.
황동은 자기 모멘트가 없을 때는 특별한 자기 거동을 보이지 않습니다. 자기는 전자가 서로의 스핀을 상쇄하지 않을 때 발생한다는 것을 기억하세요. 따라서 전자는 한 방향으로 정렬되어 자석에 끌리게 됩니다. 황동의 경우 전자는 쌍을 이루며 반대쪽 스핀을 상쇄합니다.
자석으로 황동을 집어 올릴 수 있나요?
아니요, 자석으로 놋쇠를 집어 올릴 수 없습니다. 자석을 놋쇠에 가까이 가져가도 자석이 놋쇠를 끌어당기지 않습니다. 그 이유는 황동은 자성이 없기 때문입니다. 놋쇠는 자석 쪽으로 가지도 않고 자석도 놋쇠에 달라붙지도 않습니다.
관리되는 속성이 있는 재료만 선택할 수 있습니다. 짝을 이루지 않은 전자로 인해 자기 모멘트가 생성됩니다. 이 모멘트가 재료의 자기적 특성을 유도합니다. 그 결과 자석에 달라붙게 됩니다. 그러나 황동에는 짝을 이루지 않은 전자가 없습니다. 따라서 자석으로 집을 수 없습니다.
황동을 자화할 수 있나요?
황동은 비자성이 매우 강합니다. 궤도가 채워져 있고 자기 모멘트가 없습니다. 하지만 몇 가지 기술을 적용하면 황동에 자성을 부여할 수 있습니다. 이러한 기법에는 전자기학과 합금이 포함됩니다. 이러한 방법이 어떻게 작동하는지 알아보겠습니다:
1- 전자기학
이 방법에서는 전류가 황동을 통과합니다. 이 전류는 구리와 아연의 전자 구성을 교란시킵니다. 결과적으로 쌍을 이룬 전자는 짧은 시간 동안 영향을 받습니다. 따라서 황동 주변에 자기장이 생성되어 재료가 자화됩니다.
이것은 황동 소재 주위에 구리선을 감는 방식으로 이루어집니다. 그런 다음 배터리를 감싼 구리를 배터리에 연결합니다. 이 배터리 연결은 황동에 전류를 공급합니다. 이 설정이 작동하면 전류가 흐르고 자기장이 생성됩니다. 전자 균형의 교란으로 인해 재료는 자성 거동을 보입니다.
2- 합금 또는 불순물
황동은 가장 순수한 형태의 자성을 띠지 않는다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 그러나 불순물이 포함되어 있으면 자기 거동이 변경될 수 있습니다. 따라서 사람들은 황동에 불순물이나 다른 자성 물질을 미량 첨가합니다. 이러한 추가는 자기 거동을 변화시키기에 충분합니다.
철과 니켈은 주로 불순물로 사용됩니다. 이 두 원소는 모두 자성이 뛰어납니다. 황동에 첨가하면 자성을 띠는 특성을 부여하여 황동을 자화시킵니다. 다른 방법으로도 황동에 자성을 부여할 수 있습니다. 어닐링 공정이 그 예입니다. 또한 황동을 극저온에 두면 자화할 수 있습니다.
황동의 자성에 영향을 미치는 요인
앞서 말했듯이 황동은 순수한 형태로는 자성이 없습니다. 그러나 황동의 자성에 영향을 미치는 몇 가지 추가 요인이 있습니다. 그 중요한 요소들에 대해 자세히 알아보겠습니다:
1- 구성
이 요소는 이미 위 섹션에서 설명한 바 있습니다. 황동은 구리와 아연으로 구성되어 있습니다. 이 두 물질은 모두 짝을 이루지 않은 전자를 포함하지 않습니다. 따라서 황동 자체도 비자성입니다. 그러나 황동의 이러한 구성이 변경되면 그 동작도 변경됩니다.
예를 들어 황동에 니켈 불순물이 포함되어 있으면 자성을 띠게 됩니다. 니켈은 짝을 이루지 않은 전자를 가지고 있어 자기 운동을 일으킵니다. 이로 인해 황동 주위에 마법장이 생성됩니다.
하이라이트를 가리킵니다: 황동은 순수한 형태의 100% 비자성입니다. 약간의 자기적 이점을 원한다면 이 소재의 구성을 변경할 수 있습니다. 그러나 자성이 필요하지 않은 경우 순수한 형태의 황동을 사용합니다.
2- 온도
온도는 황동의 자기 거동에 영향을 미치는 또 다른 요소입니다. 이 소재가 고온에 노출되면 자성이 감소합니다. 그 이유는 온도가 황동에 충분한 에너지를 공급하기 때문입니다.
이렇게 추가된 에너지는 구리와 아연의 전자적 구성을 바꿀 수 있을 정도로 매우 큽니다. 온도가 매우 낮아지면 황동은 자화됩니다. 그러나 이러한 온도 효과는 수명이 짧다는 점에 유의해야 합니다. 황동의 자기 거동에 큰 변화를 기대할 수는 없습니다.
3- 자기장 노출 기계 처리
자기장과 가공 모두 황동의 자성에 영향을 미칩니다. 자석을 황동 가까이에 놓으면 주변에 강한 자기장이 생성됩니다. 이 초강력 자기장은 방해가 되는 모든 재료의 특성을 바꿀 수 있습니다.
그러나 자기장에 의해 황동에 유도되는 자성은 일시적입니다. 전자 구성을 변경하기 위해 망치질 및 성형 등의 기계적 처리를 할 수 있습니다. 전자 교란으로 인해 황동의 자기 거동에 영향을 미칠 수 있습니다.
극심한 응력이 가해져 재료가 변형되면 자성이 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서 황동에 자성이 나타나도록 하려면 기계적 가공을 해야 합니다. 기계적 가공은 단순한 응력과 변형이 아닙니다. 가열, 어닐링, 냉각 등도 그 일부입니다.
비자성 황동의 중요성은 무엇인가요?
황동에는 많은 장점이 있습니다. 브라스는 황동 바 형태 는 나날이 보편화되고 있습니다. 비자기적 성질로 인해 의료 산업에서도 널리 사용되고 있습니다. MRI 기계를 본 적이 있나요? 일반적으로 황동으로 만들어집니다. 그 이유는 이 소재가 자기장을 방해하지 않기 때문입니다.
강도와 내식성으로 인해 항공우주부터 자동차에 이르기까지 거의 모든 산업에서 황동을 사용합니다. 황동은 습한 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘하며, 황동으로 만든 부품은 자석을 끌어당기지 않습니다.
음악 산업에서 황동을 선호한다는 사실을 알고 계셨나요? 많은 도구가 황동으로 만들어집니다. 트럼펫, 트럼본, 호른 등이 여기에 포함됩니다. 그 이유는 황동이 매우 울림이 크고 깨끗한 소리를 내기 때문입니다. 심지어 많은 프로 가수들도 황동 합금으로 만든 악기를 사용합니다.
다른 장점으로는 보기 좋은 외관과 내구성이 있습니다. 황동으로 만든 제품이나 악기는 수년 동안 좋은 상태를 유지할 수 있습니다. 내구성은 황동의 가장 큰 특징 중 하나입니다. 이러한 모든 장점으로 인해 황동은 우수한 옵션으로 간주됩니다. 황동은 많은 고급 소재를 저렴하게 대체할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
황동에도 자석이 붙을 수 있나요?
아니요, 자성이 없는 합금의 특성 때문에 황동에는 자석이 달라붙지 않습니다. 중요한 점은 이 합금이 구리와 아연으로 만들어졌다는 점입니다. 이 두 물질은 쌍을 이루는 전자를 가지고 있어 자석 모멘트를 상쇄합니다. 자기 모멘트가 0이므로 자기 거동도 0입니다.
황동인지 어떻게 알 수 있나요?
육안으로 확인하거나 자석으로 테스트할 수 있습니다. 자석에 가까이 대었을 때 자석에 끌리지 않으면 황동임을 나타냅니다. 또한 황동은 매력적인 황금빛 노란색을 띠는데, 이는 또 다른 신호입니다.
어떤 황동이 자성을 띠나요?
순수한 황동은 항상 자성을 띠지 않습니다. 그러나 니켈과 같은 불순물이 함유된 황동은 자성을 띨 수 있습니다. 요컨대, 불순물이 약간 포함된 황동은 자성을 띱니다.
황동은 쉽게 부식되나요?
아니요, 녹이 슬지 않으며 다른 금속에 비해 내식성이 뛰어납니다. 하지만 몇 년 동안 방치하면 녹이 슬기도 합니다. 조심해서 사용한다면 몇 년 동안 좋은 상태를 유지할 수 있습니다.
결론
황동은 잘 알려진 합금입니다. 황동은 여러 가지 우수한 특성을 가지고 있습니다. 그러나 자성이 아니므로 자석이 영향을 미치지 않습니다. 철이나 니켈 소재와 같은 자석으로 집을 수 없습니다. 이 가이드에서는 황동의 자성과 관련된 모든 것을 다룹니다. 자성 외에도 내구성과 내식성도 고려해야 할 사항입니다.