비철금속 가공

도면에 구리·황동·티타늄 중 무엇을 적어야 할지 망설이는 순간은 발주 실무에서 자주 옵니다. 비철금속은 철(Fe)이 주성분이 아닌 금속을 묶어 부르는 말로, 절삭 발주 기준으로는 구리 계열(순동·황동·청동)과 티타늄이 중심입니다. 철강처럼 강도-비용 균형으로 고르는 소재가 아니라, 전도성·내식성·생체 적합성·비강도처럼 철이 대신할 수 없는 성질 때문에 선택하는 소재군입니다.

그래서 비철 발주는 '어떤 성질이 필요한가'가 곧 소재 선택입니다. 용도가 아직 정해지지 않았다면 아래 선택표에서 소재군부터 고르시고, 구리·황동·티타늄의 세부 강종은 상세 문서에서 확인해 주세요.

둘 다 전도성이 목적인 순동 계열입니다. C1100(터프피치동)은 정련 과정의 산소를 소량 남긴 표준 순동으로 전기 부품 대부분에 쓰이고, C1020(무산소동)은 산소를 통상 0.001% 이하로 억제한 등급입니다.

무산소동이 따로 존재하는 이유는 수소취성입니다. 산소가 남은 구리를 수소 분위기에서 가열(용접·브레이징·열처리)하면 내부 산화물이 수소와 반응해 미세 균열이 생길 수 있습니다. 그래서 용접·진공·고신뢰 전자 부품은 C1020, 일반 전기 부품·부스바는 C1100을 씁니다.

황동은 구리에 아연을 더한 합금으로, 현장에서는 신주라는 호칭이 널리 쓰이며, 절삭 표준은 납 1.8~3.7%를 더해 칩을 잘게 끊는 쾌삭황동 C3604입니다. 자동선반에서 빠르게 깎이는 덕분에 소형 부품 양산 단가가 금속 중 가장 유리한 축입니다.

전기가 통하고 내식성도 무난해 밸브·피팅·전기 커넥터·소형 기어에 폭넓게 쓰입니다. 성분·주의점(탈아연 부식·RoHS)은 황동 상세 문서에서 다룹니다.

청동은 구리에 주석을 더한 합금으로, 기계 부품에서는 주물(주조) 형태가 중심입니다. 구 표기 BC3는 현행 JIS에서 CAC403으로 개정되었고, 연속주조 소재는 별도 규격 체계로 유통됩니다. 내마모·내식·내압이 좋은 덕분에 부싱·슬리브·베어링·펌프 임펠러 자리를 도맡습니다. 봉·판으로 유통되는 전신재 청동(인청동 계열)은 스프링성과 내마모가 좋아 접점·베어링 부품에 따로 쓰입니다.

주물재 특성상 기계적 성질이 주조 방법에 따라 달라져 절삭 전용 소재처럼 표준 수치로 다루지 않습니다. 청동 부싱류는 주물 소재 수급을 포함해 진행되므로, 도면과 함께 요청사항에 용도를 적어 주시면 소재 경로까지 확인해 안내해 드립니다.

티타늄은 강철급 강도를 절반 수준의 무게로 내는 비강도의 소재이면서, 내식성과 생체 적합성까지 갖췄습니다. 실무에서는 순티타늄(2종)과 합금 Ti-6Al-4V(Gr5 상당)를 다른 소재처럼 구분해 씁니다. 2종은 내식·성형성 중심, Ti-6Al-4V는 고강도 구조 중심입니다.

전도율은 %IACS라는 지표로 비교합니다. 표준 연동(순동)을 100% 기준으로 삼는 국제 지표라, 소재사 자료의 %IACS 값이 클수록 전기가 잘 통한다고 읽으면 됩니다. 순동 계열이 금속 실용 소재 중 최상급이고, 황동 같은 합금은 전도율을 일부 양보하는 대신 강도·절삭성을 얻습니다.

전도 자체가 목적(부스바·전극)이면 순동, 전기가 통하면서 기계 부품 역할(커넥터·단자대 나사)이 필요하면 황동입니다. 방열 목적이라면 구리와 알루미늄을 무게·비용 축으로 비교해 결정합니다.

• 구리의 점성: 무르고 끈적해 칩이 공구에 눌어붙기 쉽습니다. 정밀 공차·거울면을 요구하신다면 조건 관리가 관건입니다.
• 황동의 버: 절삭성은 최상급이지만 얇은 모서리 버 관리가 품질을 가릅니다. 모서리 처리 요구를 명시하세요.
• 티타늄의 발열: 열전도율이 낮아 절삭열이 공구에 집중됩니다. 칩이 불티가 될 수 있어 화재 관리 체계가 있는 설비에서 가공합니다.
• 오염 관리: 티타늄·구리는 철분 오염이 품질 문제로 이어질 수 있어 소재 교차 오염 관리가 필요합니다.

• 변색 방지(구리·황동): 시간이 지나며 어두워지는 변색을 막는 클리어 코팅·방청 처리입니다. 외관이 중요한 부품이라면 지정하세요.
• 도금(니켈·주석 등): 황동 커넥터류의 표준 마감입니다. 전기 접점 요구가 있으면 도금 종류를 명시하세요.
• 티타늄 아노다이징: 산화막 두께로 색을 내는 발색 처리입니다. 의료·액세서리 부품의 식별·외관에 쓰입니다.
• 패시베이션·세정: 의료·진공 부품은 잔류물 관리 사양을 함께 지정합니다.

구리 계열은 C로 시작하는 네 자리 번호로 강종을 구분합니다. C1000번대는 순동 계열(C1100 터프피치동·C1020 무산소동)이고, C3000번대는 납 첨가 쾌삭황동(C3604)이 실무 대표입니다. 주물 청동은 CAC 번호(CAC403 등)를 쓰며, 표기별 의미는 아래 표에 정리했습니다.

구리·티타늄은 원자재 시세 변동이 큰 소재라 소재비가 견적 시점에 따라 달라집니다. 여기에 가공 난이도 차이가 겹칩니다. 황동은 절삭이 빨라 가공비가 낮고, 구리는 점성 관리로, 티타늄은 발열·안전 관리로 가공비가 올라갑니다.

비용을 줄이려면 순서대로 점검하면 됩니다. 먼저 전도 목적인데 티타늄일 필요는 없는지처럼 용도에 딱 맞는 소재를 골랐는지 보고, 시세 변동 소재라면 발주 시점과 수량 계획을 세웁니다. 마지막으로 공차·마감을 꼭 필요한 부위에만 지정했는지 확인합니다.

• 강종 지정: 'C1100'·'C3604'·'Ti Gr5'처럼 강종 번호까지 적어 주세요.
• 용도 명시: 전기 접점·수소/진공 환경·의료 접촉 여부는 소재 등급을 가르는 정보입니다.
• 표면 요구: 변색 방지·도금·발색 아노다이징 등 마감을 명시하세요.
• 환경 규제: RoHS 등 납 규제 대상 제품이면 반드시 적어 주세요(무연 황동 검토).
• 수량·시점: 시세 변동 소재는 수량과 발주 시점 계획이 단가에 영향을 줍니다.