철의 자성(상자성 반자성 강자성)와 퀴리온도

 

철은 물체를 끌어당기는 특수한 성질인 자성을 가지고 있습니다. 이러한 자성은 지구 상의 어떠한 물질 중에 철에 한정된 물질에서만 볼 수 있는 특수한 성질이기도 합니다. 철을 비롯한 자성물질을 효과적으로 이용해 인류문명이 급진적으로 발전하게 되었습니다.

 

중국에서 '나침반' 발명과 전기강판이 개발되어 철심이 변압기, 발전기, 모터 등에 이용되어 전력 수송에 역할을 하게 되었으며 신용카드, 전철표, 스피커, 고속전철과 입자가속기 등 철의 자성재료가 활용되어 현대 문명의 핵심 소재로 떠오르게 되었습니다.

 

 

철의 자성의 세 가지 특성

철의 자기적 성질에 따라 세 가지 물질로 구분됩니다.

 

• 상 자성체

상 자성체는 자기장 안에 넣으면 자기장 방향으로 약하게 자화 되고, 자기장이 제거되면 자화 되지 않은 물질로 알루미늄, 주석, 백금 등이 있습니다.

 

• 반 자성체

외부 자기장에 의해 반대 방향으로 자화 되는 물질로 수소나 물, 수정, 납, 구리, 아연 등 금속과 대부분의 염류로 물체에 외부 자기장이 가해지면 유도기 전력이 생겨 이들의 방향은 서로 반대방향입니다. 

 

• 반 강자성체

외부 자기장에 대해 자화가 되지 않은 점은 상 자성체와 같으며 무질서한 상 자성체와 비교해 질서 있게 배열되어 있는 차이입니다. 산화망간, 산화크롬이 반 강자성체입니다.

 

 

• 강 자성체

대표적 강자성 물질은 니켈과 코발트가 있습니다. 강자성체는 자기장 방향으로 강하게 자화 되며 자석에 강하게 끌리는 물체들입니다. 강자성체 물질들은 이것들을 함유한 합금도 강자성체로 만드는 것도 있습니다. 강자성체라 할지라도 일정 온도 이하에서 자성을 띠게 되는 기준온도를 '퀴리 온도'라고 합니다

 

 

퀴리 온도(Curis Temperature)

 

퀴리 온도는 강자성 물체가 상자성으로 변하는 전이 온도로 자성을 띤 물체를 그 물체의 퀴리 온도 이상으로 가열하면 자성을 잃어 탈자성이 될 뿐만 아니라 자석에도 붙지 않은 상 자성체로 변합니다. 그러나 온도가 떨어져 퀴리 온도 이하가 되면 다시 자성체로 되돌아옵니다. 

 

반 강자성체가 상자성체가 되는 특정 온도가 있는데 이것을 닐(Neel) 온도라고 합니다.

 

순수 철의 철의 퀴리 온도는 768도
니켈은 350도
코발트 1,120도

 

 

18-8 (Cr-Ni) 스테인리스

 

철 합금이라고 하더라도 자석에 붙지 않는 것도 있는데 대표적인 예가 오스트 나이트계 스테인리스입니다. 오스트 나이트계 스테인리스는 (크롬 Cr 18%/ 니켈 Ni 8%) 함유한 철 합금이어서 '18-8 스테인리스'로 불리기도 하며 오물이 잘 묻지 않고 녹이 잘 슬지 않기 때문에 일반 가정의 싱크대, 주방용 기기에 많이 사용됩니다.

 

 

 

 

 

철강 제품의 종류(열연코일, 냉연코일) 표면처리(아연도금, 주석도금)