알루미늄 합금의 종류

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▲ 알루미늄 합금의 종류
현재, 실용화되어 있는 알루미늄은 순도 99.0%이상의 것이 순 알루미늄이라고 불리우고 있지만,
다른 합금원소를 첨가한 「알루미늄 합금」도 아주 많이 사용되고 있다.
알루미늄 합금은 최종제품에 대한 각종의 요구와, 용도에 필요한 성질에 의해서
전신용 합금과 주조성 합금으로 크게 구분할 수 있고
이것을 다시 비열처리 합금과 열처리 합금으로 나눌 수 있다.
비열처리 합금이란 압연 등 냉간가공에 의해서만 강도를 높일 수 있는 합금이고,
열처리 합금이란 용체화(열처리)와 시효(뜨임, 금속재료의 특성이 시일의 경과에 따라 변화하는 것)등의

 열처리로 보다 높은 강도를 얻을 수 있는 합금을 말한다.
물론 열처리합금도 열처리를 한 후에 열처리만으로 얻는 강도보다 높은 강도를 얻기 위해
냉간가공하는 경우도 있으며, 비열처리 합금에도 풀림과 안정화 같은 열처리를 하는 경우도 있다.

이들 합금은 주로 첨가원소의 종류에 의해서 여러 종류의 합금계로 분류된다.
 

▲ 알루미늄과 다른 금속의 비교

▲ 대표적인 전신용 알루미늄 합금

▲ 알루미늄의 특성
  알루미늄의 제조가 공업화되고 나서 100년여. 철과 동이 기원전부터 사용되어온 것을 보면 얼마나 새로운 금속재료인지 알 수 있다.

알루미늄은 그 뛰어난 특성을 살려 각 분야로 용도를 넓혀, 현재는 우리들의 생활 깊숙이, 산업분야에서도 배제할 수 없는 재료가 되었다.
  
▶ 경량

알루미늄의 비중은 2.71.
철(7.87)과 동(8.93)과 비교하면 약 3분의 1.

경량화에 따른 성능향상이 시대의 요구가 되고 있는 요즘, 특히 자동차, 철도차량, 항공기, 선박 등의 수송분야와 건축·토목분야에서 많은 알루미늄이 사용되고 있다.
  
 
▶ 강도

알루미늄은 비강도(比强度 : 단위 중량 당 강도)가 크므로, 수송기기와 건축물 등의 구조재료로서 많이 사용되고 있다.

순 알루미늄의 인장강도는 그다지 크지 않지만, 여기에 마그네슘, 망간, 동, 규소, 아연 등을 첨가하여 합금화하거나,

압연 등의 가공과 열처리를 실시하거나 하여, 강도를 높게할 수 있습니다. 합금의 종류, 성질의 구분에 따라 인장강도는 17~60kg/㎟로 변화시킬 수 있고,

용도에 따라 적절한 선택이 가능하다. (고장력 알루미늄합금의 인장강도는, 동의 약 1.45배, 보통강으 ㅣ1.37배나 됩니다.) 최근에는, 리튬을 첨가한 저밀도,

고강성 합금이 개발되어 항공기와 대형 구조물용 재료로서 주목받고 있습니다.같은 질량(길이도 같음)의 원주에 동일하중을 준 경우,
밀도가 작을수록 직경이 크므로 단면계수가 커지고, 발생하는 최대응력, 최대휨은 작아진다.

[비강도(比强度)]

알루미늄 5083-0 11.5
강 일반강 5.4
동 열간압연재 2.7
 
 
▶ 내식성

알루미늄은, 공기 중에서는 치밀하고 안정적인 산화피막을 생성하고, 이 피막이 부식을 자연스럽게 방지한다.
철강처럼 붉은 녹이 슬지 않기 때문에 내식성과 높은 강도를 겸비한 알루미늄 합금은,
각종 용도에 채용되어, 특히 건축, 자동차, 선박, 해얀개발 등의 분야에서는, 이 특성이 많이 살아 있다.
 
▶ 가공성
알루미늄은 소성가공이 쉬워, 다양한 형상으로 성형할 수 있다. 예를들면, 종이처럼 얇은 막이나 복잡한 형상의 압출형재를 용이하게

제조할 수 있어 아주 넓은 용도로 사용되고 있다. 또한, 완성된 제품 소재를 다시 성형가공하거나, 제품의 표면 등에 정밀가공을 하는

것도 비교적 용이하다. 또한 절삭가공성도 뛰어나, 금형 등의 공구류와 기계부품에 사용되고 있다.
 
▶ 통전성

알루미늄은, 전도체로서 아주 경제적인 금속이다.
전기전도율은 동의 60%이나 비중이 약 3분의 1이므로, 같은 무게의 동과 비교하면 2배의 전류를 흐르게 할 수 있다.

고전압 송전선에 채용함과 (철탑의 간격을 넓게 할 수 있어 경제적) 동시에, 도체 (판·관) 등에 폭넓게 사용되고 있어,

에너지 이용, 전자분야에서의 수요가 많아지고 있다. 
 
▶ 자기를 띄지 않는다
알루미늄은 비자성체로, 자기장에 영향을 받지 않는다. 이러한 특징은 알루미늄의 다른 특성인 가볍고, 내식성이 뛰어나고, 가공성 좋고,

등의 특성과 결합되어 다양하나 제품으로 탄생된다. 주 제품으로는, 위성안테나, 배의 자기콤파스 등의 계측기기, 전자의료기기,

메카트로닉스 기기 등을 들 수 있는데 이외에도 리니어 모터 카와 초전도 관련 기기에 이르기까지 그 용도가 아주 넓다.
 
▶ 열전도

 

알루미늄의 열전도율은 철의 약 3배 (알루미늄 : 180 kcal/m·hr·℃, 철 : 47 kcal/m·hr·℃).열을 잘 전달한다는 것은, 급속하게 냉각된다는 말과 같다.
그래서, 냄비나 주전자 등의 일용품, 냉난방장치, 엔진부품, 각종 열교환기, 태양열수집기, 맥주나 주스 등의 음료수 캔에서 이러한 특성을 살리고 있다.
 
▶ 저온에 강하다
알루미늄은 철강 등과 달리 액체질소(-196℃)와 액체산소(-183℃)의 극 저온하에서도 취성파괴가 없고, 인성이 큰 것이 특징.

저온 설비와 LNG(-162℃)탱크 재료로서 사용되고 있고, 최근에는 우주개발과 생명공학, 극 저온의 초전도 관련 등의 최첨단 분야에서도

이 특성이 각광을 받고 있다. 보통 강처럼 저온이 되면 강도의 저하를 초래하지 않고 오히려 온도의 저하에 따라 강도가 높아져, 저온 설비 장치에도 사용되고 있다.
 
▶ 반사성
잘 연마된 알루미늄은, 적외선과 자외선 등의 광선, 라디오와 레이더에서 나오는 전자파, 각종 열선을 잘 반사합니다. 순도 높은 알루미늄일수록 이 성질은 더욱 뛰어나,

 순도 99.8%이상의 알루미늄은, 방사 에너지의 90%이상을 반사한다. 이러한 특성을 살린 것이 난방기 반사팜, 조명기구, 및 우주복 등으로, 최근에는 알루미늄에

경면가공을 하여 이 특성을 한층 높여, 폴리곤미러를 시작으로 한 광전자제품에도 많이 사용되고 있다.
 
▶ 무독성
알루미늄은, 무해·무취로 위생적.
만일 어떠한 화학작용으로 금속이 용출되거나 화합물이 되어도 중금속처럼 인체에 해가 되거나 토양을 오염시키지 않는다.

이러한 특성을 살려, 식품과 의약품의 포장, 음료캔, 의료기기, 가정용기물 등으로 폭 넓게 사용되고 있다.
 
▶ 아름답다
알루미늄은, 자체로도 아름다운 금속이지만, 양극산화피막처리(알루마이트처리) 등 다양한 표면처리를 하면 더욱 아름다워지고,

또한 표면을 단단하게 하거나, 부식방지효과를 높이거나 할 수 있다. 양극산화피막처리 시 자연발색 등으로 알루미늄에 다채로운

 색상을 입힐 수 있어, 건축 외장과 포방재 등 디자인성이 강하게 요구되는 분야에 최적의 재료이다.
 
▶ 주조성
알루미늄은 용융점이 낮아서, 녹은 상태에서도 표면이 산화피막으로 덮여져 있어 가스가 흡수되기 어려운 성질을 가지고 있다.

때문에 복잡한 형상의 주물을 만들 수 있습니다. 알루미늄 주조품은 피스톤, 실린더 블록, 휠 등의 자동차부품, 또한 각종 산업기계 부품 등 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 
 
▶ 재생도
알루미늄은 다른 금속에 비해 산화되기 어렵고, 용융점이 낮아, 사용 후의 알루미늄 제품을 녹여, 간단하게 재생할 수 있습니다.

그리고, 2차지금(재생지금)을 만드는 데 필요한 에너지는, 신지금을 만드는 경우와 비교하면 거의 3%정도로 끝납니다. 또한, 품질적으로도 신지금과

거의 변함없는 것도 제조 가능하므로, 아주 경제적인 재료라고 할 수 있다.
특히 음료 캔은, 빈 캔으로 회수하여 재자원화하는 리사이클 운동이 전국 각지에서 행해지고 있고, 자원절약· 에너지절약을 실천함과 동시에,

 지구환경보호에도 커다란 역할을 담당하고 있다.
이것은 앞으로도 계속 증가할 알루미늄 수요에 대한 안정적 공급에 커다란 도움이 된다. 

[출처] 알루미늄 합금의 종류|작성자 aone1050