베릴륨이란? – 합금, 특성 및 용도

베릴륨이란?

주기율표에서 베릴륨은 "Be" 기호로 식별되는 네 번째 원소입니다. 베릴륨은 알루미늄보다 3분의 1 정도 가볍지만 강철보다 6배 더 강하기 때문에 무게와 강도가 중요한 응용 분야에 이상적입니다. 많은 사람들은 이 멋진 금속에 의해 최종 사용 제품에 부여되는 고유한 물리적 및 성능 특성을 인식하지 못합니다.

순수한 베릴륨은 가볍고 강하며 매우 깨지기 쉬운 금속입니다. 베릴륨은 리튬 다음으로 밀도가 1.85g/cm3인 가장 가벼운 원소 금속입니다. 높은 융점, 인장 강도 및 굽힘 강성 외에도 회색 금속은 합금 원소로 많이 사용됩니다. 베릴륨은 강철보다 6배 강하지만 무게는 강철의 5분의 1에 불과합니다.

그것은 베릴륨을 X선 창, 중성자 반사체 및 중성자 감속기에 탁월하게 만듭니다. 흡입은 베릴륨이 기분 좋은 맛을 낸다고 해도 지속적이고 잠재적으로 치명적인 알레르기 질환인 베릴리증을 유발할 수 있습니다.

 

 

베릴륨의 역사

베릴륨은 금, 구리 및 납과 같은 금속의 오랜 역사에 비해 약간 새로운 것입니다. 1920년대가 되어서야 베릴륨의 독특한 특성과 상업적 가치가 이해되었습니다. Vauquelin은 광물 베릴에서 산화 베릴륨을 찾아 베릴륨을 발견했습니다. 그것은 포도당과 비슷한 기분 좋은 맛을 가지고 있기 때문에 그는 그것을 글루시늄(설탕)이라고 불렀습니다. 금속 베릴륨 원소는 1828년에 두 명의 다른 화학자에 의해 처음으로 확인되었습니다.

프랑스의 앙투안 뷔시와 독일의 프리드리히 뵐러. 독일 전화 교환기 계전기는 구리-베릴륨 합금을 전도성 스프링 구성 요소로 사용한 최초의 제품입니다. 의료용 엑스레이 창은 순수한 베릴륨의 첫 번째 상업적 응용 프로그램이었고 베릴리아 세라믹은 무선 튜브 전자 장치를 절연하는 데 사용되었습니다.

제2차 세계대전 당시 베릴륨은 내식성, 강도, 경량성으로 인해 선박용 디젤 엔진, 낙하산 버클, 고정밀 항공기 자이로스코프 항법 및 표적화 시스템에 사용되었습니다. 베릴륨은 중성자를 조절하는 것으로 밝혀져 핵무기와 핵 공정에 적합한 물질입니다.

같은 시대에 베릴륨은 우주 비행의 도래와 같이 넓은 온도 범위에서 치수 안정성을 가진 가벼운 재료의 필요성에 부응했습니다. 베릴륨은 우주 탐사 및 첨단 방위 응용 분야에 유용한 구조 재료입니다. NASA의 머큐리 캡슐은 수성 임무 중에 베릴륨 열 차폐물로 보호되었습니다.

미국의 우주 프로그램과 군용 항공기 항법, 표적화 및 미사일 방어 시스템 전반에 걸쳐 베릴륨 재료가 광범위하게 활용되었습니다. 구리-베릴륨 차량 내 전자 장치와 메인프레임 컴퓨터 시스템의 사용이 중요해졌습니다.

베릴륨의 고유한 전기적 및 열적 특성은 개인용 컴퓨터와 휴대폰이 새로운 신뢰성, 비용, 성능 및 소형화를 달성하는 데 도움이 되었습니다.

 

베릴륨 생산

높은 온도에서 산소에 대한 친화력이 높고 산화물 코팅이 제거되면 물을 분해하는 경향이 있기 때문에 베릴륨은 화합물에서 추출하기 어렵습니다.

대부분의 경우 광물 베릴은 베릴륨을 추출하는 데 사용되며 추출제로 소결되거나 추가 처리 및 사용을 위해 가용성 조합으로 바뀝니다. Beryl에 불화규산나트륨 및 소다가 770°F로 가열되어 불화베릴산나트륨, 산화알루미늄 및 이산화규소를 만듭니다.

770 °F에서 나트륨 플루오로실리케이트 및 소다와 결합된 플루오로베릴산나트륨, 산화알루미늄, 이산화규소 및 베릴을 만듭니다. 770°F에서 나트륨 플루오로실리케이트 및 소다와 혼합된 플루오로베릴산나트륨, 산화알루미늄 및 이산화규소, 베릴을 생성합니다.

플루오로베릴산나트륨 및 수산화나트륨 수용액을 사용하여 수산화베릴륨을 침전시킨다. 베릴륨을 추출하는 용융법은 베릴을 미세한 분말로 분쇄하여 1,650°C까지 용융시키는 것이다.

농축 황산은 용융물을 재가열하여 일반적으로 섭씨 250~300도에서 황산베릴륨 또는 황산알루미늄을 생성합니다. 암모니아수를 사용하여 수산화베릴륨에서 알루미늄과 황을 제거합니다.

대부분의 경우 광물 베릴은 베릴륨을 추출하는 데 사용되며 추출제로 소결되거나 추가 처리 및 사용을 위해 가용성 조합으로 바뀝니다. 베릴은 770°C에서 불화규산나트륨과 소다로 처리되어 불화베릴산나트륨, 산화알루미늄 및 이산화규소를 만듭니다. 플루오로베릴산나트륨 및 수산화나트륨 수용액을 사용하여 수산화베릴륨을 침전시킨다.

베릴륨을 추출하는 용융법은 베릴을 미세한 분말로 분쇄하고 1650 °C까지 용융시키는 것이다. 농축 황산은 용융물을 재가열하여 일반적으로 황산베릴륨 또는 황산알루미늄을 250°C ~ 300°C에서 생성합니다.

암모니아수를 사용하여 수산화베릴륨에서 알루미늄과 황을 제거합니다. 베릴륨 하이드록사이드로부터 베릴륨 플루오라이드 또는 베릴륨 클로라이드를 만드는 두 가지 방법이 있습니다: 소결 및 용융.

수산화베릴륨을 수성 불화수소암모늄으로 처리하여 암모늄 테트라플루오로베릴레이트 잔류물을 생성한 다음 1000°C로 가열하여 불화베릴륨을 만듭니다.

미세하게 쪼개진 베릴륨과 조밀한 금속은 산소가 있는 상태에서 마그네슘과 함께 불화물을 1650°C로 가열하여 형성됩니다. 탄소 및 염소와 결합하면 수산화베릴륨을 가열하여 산화물을 생성함으로써 염화베릴륨이 형성됩니다. 그런 다음 용융된 염화베릴륨을 사용하여 전기분해됩니다.

 

베릴륨 합금

1. 구리 베릴륨
베릴륨이 구리에 결합되면 강도, 성형성 및 탄력성이 결합된 모든 세계에서 가장 우수한 합금을 생성합니다. 그러나 구리의 전기 전도도는 상당 부분 보존되었습니다. 구리 베릴륨은 항공기, 자동차, 에너지 탐사 및 통신 분야에서 널리 사용됩니다.

2. 니켈 베릴륨
니켈 베릴륨 합금은 이완되거나 변형되지 않고 고온에서 성능을 유지하기 위해 다양한 기계 및 전기 스프링에 사용됩니다. 전기 전도성이 우수하고 성형성이 있으며 부식에 강합니다. 니켈 베릴륨의 일반적인 응용 분야에는 가정용 오븐 컨트롤러, 건물 화재 감지 및 진압 시스템, 고온 자동차 엔진 및 배기 제어 시스템이 포함됩니다.

 

베릴륨 화합물

산화 상태 +2는 베릴륨 함유 화합물에 고유합니다. 이러한 물질에는 식별 가능한 색조가 없습니다. 베릴륨증에 민감한 베릴륨의 독성 증기는 민감한 사람들에게 피부염을 유발할 수 있지만 맛은 좋습니다. 전 세계 베릴륨의 5분의 1이 미국에서 합성 베릴륨 산화물에 사용됩니다.

백색 분말이기 때문에 산화베릴륨은 어떤 형태로든 성형할 수 있습니다. 전기 전도성이 제한되어 있기 때문에 베릴륨 화합물은 금속이지만 절연체로 간주됩니다. 베릴륨은 열의 좋은 전도체입니다. 따라서 주목할 가치가 있습니다.

 

베릴륨의 속성

▷ 베릴륨은 비자성, 단단하고 부서지기 쉬운 표면을 가진 회백색 금속입니다.
▷ 베릴륨의 원자 질량은 9.01218 u로 비교적 가볍습니다.
▷ 베릴륨의 밀도는 1.85g/cc로 다소 가볍습니다.
▷ 낮은 밀도와 높은 열전도율로 인해 베릴륨은 건물에서 사용하기에 탁월한 선택입니다.
▷ 또한 끓는점은 1287°C, 녹는점은 2500°C로 알려져 있습니다.
▷ 어떤 경우에는 X선 기계가 반투명 베릴륨을 사용하여 X선 창을 만들 수 있습니다.
▷ 베릴륨의 원자 구조에는 4개의 양성자와 5개의 중성자가 있습니다.
▷ 수소 가스는 베릴륨이 특정 산 또는 물과 반응할 때 형성됩니다.
▷ 산소에 노출되면 베릴륨은 BeO(베릴륨 산화물)를 형성하지만 특정 표준 압력 및 온도에서 산화에 저항합니다.

 

베릴륨의 용도

▷ 높은 융점으로 인해 원자력 작업에 사용되며 세라믹 응용 분야에 사용됩니다.
▷ 스프링, 스폿 용접 전극, 자이로스코프 및 스파크 방지 도구를 생산할 때 베릴륨 금속이 합금제로 사용됩니다.
▷ 베릴륨 금속은 뛰어난 강도와 향상된 저항 외에도 견고하고 단단하며 단단합니다.
▷ 방위, 통신 위성 및 항공 우주 부문은 구리-베릴륨 합금을 구조 재료로 사용합니다.
▷ X선에 투명하기 때문에 베릴륨으로 만든 초박형 호일은 X선 기계에서 창을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
▷ 자동 점화 시스템, 레이저, 고속 컴퓨터 및 전자레인지는 베릴륨 화합물을 사용합니다.