개념 한 쪽
니켈 자체와 니켈을 포함한 합금은 서로 다른 목적에 따라 첨가 원소와 명칭이 달라 용도가 결정된다. 문제는 합금의 성분과 대표적 용도를 묻는 형태로 출제되므로 합금명과 특성의 대응을 정확히 기억해야 한다.
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출제기준 단원 「니켈」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 합금명-용도 연결 | 1 | 합금의 대표명과 전기적·열적 용도 연결 능력을 묻는다 |
| 동합금 물성 판별 | 1 | 동합금의 내식성·내마모성·탄성에 따른 재료 선택을 묻는다 |
| 합금 성분과 용도 구별 | 1 | 알루미늄 합금의 성분 차이에 따른 용도 구별을 묻는다 |
니켈-구리계 합금에는 전기 저항이 크고 온도계수가 작은 특성을 가진 합금이 존재한다. 이 합금은 전기 저항선이나 열전대 같은 전기적 저항을 일정하게 유지해야 하는 용도에 쓰인다는 설명이 제시된다. 해당 합금의 대표명은 콘스탄탄이다.
알루미늄-규소계 합금에 소량의 구리, 마그네슘, 니켈을 첨가하면 내열성과 열팽창 계수가 작은 합금이 된다. 이러한 합금은 정밀 부품에 유리한 특성을 가지며, 로엑스(Lo-ex)라는 명칭으로 구분된다.
구리와 니켈의 합금은 양은(백동, Nickel Silver)으로 불리며 은빛을 띠고 내식성이 우수하여 식기·악기·저항체 등에 사용되는 합금이다. 양은은 주성분이 구리와 니켈인 2원 합금이라는 점을 기준으로 다른 합금과 구별해야 한다.
동합금 중 인을 첨가한 인청동은 내식성·내마모성·고탄성의 조합으로 판, 선, 스프링 등의 재료로 사용 가능하다는 설명이 제시된다. 즉, 동계 합금의 용도 판단은 첨가 원소가 부여하는 기계적·화학적 특성으로 결정된다는 원리를 따른다.
두랄루민 등 다른 합금 사례가 함께 제시되므로 합금명과 주성분·대표 용도를 연결하는 방식으로 학습하면 출제 의도를 파악하기 쉽다.
문제에서 '전기 저항이 크고 온도계수가 작은 합금'이라는 서술이 나오면 콘스탄탄을 떠올려 저항선·열전대 용도를 연결한다. '동합금이며 고탄성·내마모성이 요구되는 스프링 재료'라는 조건이 나오면 인청동을 떠올려 정답을 찾는다. 'Al-Si-Ni-Mg 계열의 내열 피스톤용 합금'과 'Al-Cu-Mg-Mn 계열의 두랄루민'을 혼동하면 오답이 되므로 성분별 용도 매칭을 확인한다.
두랄루민(duralumin)을 설명한 것 중 틀린 것은?
정답 ③ · 문항은 두랄루민(알루미늄 합금)에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 것이다. 두랄루민은 Al-Cu-Mg-Mn 계 합금으로 용체화·시효경화로 기계적 성질이 개선되어 항공기 구조재 등으로 널리 사용되므로 관련된 설명들은 맞다.
두랄루민은 Al-Cu-Mg-Mn 합금으로 열처리 가능하나, Al-Si-Ni-Mg는 피스톤용 합금으로 분류된다.
내식성, 내마모성이 우수하며 고탄성을 이용하는 판, 선, 및 스프링의 재료로 사용이 가능한 동합금인 것은?
정답 ② · 문제는 내식성·내마모성·고탄성을 갖춰 판·선·스프링 재료로 쓰이는 동합금을 묻고 있다. 인을 첨가한 인청동은 내마모성과 탄성이 우수하여 스프링 재료로 적합하므로 해당 특성을 충족한다.
내식성·내마모성·고탄성을 겸비한 동합금으로 스프링 재료로 쓰이는 것은 인청동이다.
40~50% 정도의 니켈을 함유한 니켈-구리계 함금으로 전기 저항이 크고, 온도계수가 작아서 전기 저항선이나 열전대로 많이 사용되는 것은?
정답 ④ · 문항은 니켈-구리계 합금 가운데 전기저항이 크고 온도계수가 작아 저항선 등에 쓰이는 재료를 묻고 있다. 콘스탄탄은 니켈-구리계 합금으로 비교적 큰 저항과 작은 온도계수 특성으로 저항선 및 열전대 등에 널리 쓰인다.
니켈-구리 합금 중 저항이 크고 온도계수가 작은 콘스탄탄이 저항선으로 쓰인다.
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