알루미늄

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 있습니다. 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 있습니다. 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 말합니다. 물론 열처리합금도 열처리를 한 후에 열처리만으로 얻는 강도보다 높은 강도를 얻기 위해 냉간가공하는 경우도 있으며, 비열처리 합금에도 풀림과 안정화 같은 열처리를 하는 경우도 있습니다. 이들 합금은 주로 첨가원소의 종류에 의해서 여러 종류의 합금계로 분류됩니다.
알루미늄과 다른 금속의 비교
대표적인 전신용 알루미늄 합금
합금계 종류 주성분(%) 합금특성 대표적용도 순알루미늄 1080 1070 1050 순도 99.80이상 순도 99.70이상 순도 99.50이상 강도는 낮지만, 열과 전기의 전도성은 높고 성형성, 용접성, 내식성이 양호하다. 반사판, 조명기구, 장식품, 화학공업용 탱크, 도전재 등 1100 1200 순도 99.80이상   강도는 비교적 낮지만, 성형성, 요접성, 내식성은 양호하다. 일반용기물, 건축용재, 전기기구, 각종용기, 기타 강도를 요구하지 않는 성형품 Al Cu Mg 계합금 2014 3.9 ~ 5.0Cu, 0.50 ~1.2Si 0.40 ~ 1.2Mn 내식성은 떨어지나 강도가 상당히 높고, 열간가공성도 좋다 항공기용재, 수송기기, 각종 구조재, 금형재 등 2017 3.5 ~ 4.5Cu, 0.30 ~ 0.9Mn 1.2 ~1.8Mg 강도가 높고, 절삭가공성도 양호, 내식성, 용접성은 상당히 떨어진다. 광학기계부품, 기계스프링제품, 각종구조재부품 등 2024 3.8 ~ 4.9Cu, 0.30 ~ 0.9Mn 1.2 ~ 1.8Mg 2017보다 강도가 높고, 절삭성양호, 가공경화 후회 인공 시효성이 크고, 내응력부식성도크다 항공기외판, 구조재부품, 단조재 등 Al Mg 계합금 3003 3203 1.0 ~ 1.5Mn 강도는 1100보다 크고, 용접성, 내식성은 1100과 같은 수준이다. 일반용기물, 건축, 차량, 선박용재, 각종 용기 등 3004 1.0 ~ 1.5Mn, 0.8 ~ 1.3Mg 0.3Si 3003보다강도가 높고, 조임성이 뛰어나며 내식성도 양호하다. 차량내장 등의 저응력부품 구조체, 조리기구, 일반용기물 등 Al Si 계합금 4032 11.0 ~ 13.5Si 내열성, 내마모성이 뛰어나고 열팽창계수가 낮다. 피스톤, 실린더헤드 등 Al Mg 계합금 5005 0.50 ~ 1.1Mg 3003과 비슷한 강도를 가지고 성형가공성, 용접성이 양호하다. 차량내장 등의 저응력 부품 구조체, 조리기구, 일반용기물 등 5052 2.2 ~ 2.8Mg, 0.15 ~ 0.35Cr 내식성 특히 내해수성이 뛰어나고 성형성, 용접성이 양호하다. 선박용구조재, 연료탱크, 가정용기구 등 5082 4.5 ~ 5.0Mg, 0.25Zn 0.25Si, O, 15Cr 5083에 가까운 강도를 지니고, 성형가공성, 내식성이 좋다. 선박용구조재, 연료탱크, 가정용기구 등 5154 3.1 ~ 3.9Mg, 0.15 ~ 0.35Cr 5052와 5083의 중간정도의 강도를 지니고, 성형성, 내식성, 용접성이 양호하다. 캔 등 5083 4.0 ~ 4.9Mg, 0.30 ~ 1.0Mn, 0.05 ~ 0.25Cr 비열처리합금 중 최고의 강도를 가지고, 성형성은 떨어지나 내식성, 용접성이 양호하다. 선박, 차량용재, 압력용기, 용접구조용재 등 5N01 0.20 ~ 0.6Mg 화학 또는 전해연마해서 양극 산화처리 후 대단한 광휘성이 있다. 성형성, 내식성, 용접성이 양호하다. 고급기물, 장식품, 반사판 등 Al Mg Si 계합금 6061 0.8 ~ 1.2Mg, 0.40 ~0.8Si 0.15 ~ 0.40Cu, 0.04 ~ 0.35Cr 내식성, 용접서이 중간정도의 강도를 가지는 냉간 가공성은 열처리 합금으로서는 양호하다. 차량, 선박 등 수송구조재, 광학기기 등 6063 0.45 ~ 0.9Mg, 0.2 ~ 0.6Si 양극 산화성은 현저하게 양호하고 응접성, 압출가공성도 좋다. 압출형재로서 건축용샤시, 문과 기타 내외장재 등 Al Zu Mg 계합금 7075 5.1 ~ 6.1Zn, 2.1~ 2.9Mg 1.2 ~ 2.0Cu, 0.18 ~ 0.35Cr 2024보다 높은 강도를 가지고, 현존 알루미늄 합금 중 최고의 강도이다. 항공기용재, 스포츠용구, 금형재 등 7N01 3.8 ~ 5.0Zn, 1.0 ~ 2.2Mg 0.20 ~ 0.9Mn 용접성, 내식성, 성형성이 비교적 좋고, 상온에서 시효성이 있다. 차량용재, 용접구조재 등 7003 5.0 ~6.5Zn, 0.5 ~ 1.0Mg, 0.3 Si 용접구조용 압출합금, 7N01보다 강도는 약간 낮지만, 압출성은 양호. 차량, 오토바이 림 등

알루미늄의 특성
	알루미늄의 제조가 공업화되고 나서 100년여. 철과 동이 기원전부터 사용되어온 것을 보면 얼마나 새로운 금속재료인지 알 수 있습니다. 알루미늄은 그 뛰어난 특성을 살려 각 분야로 용도를 넓혀, 현재는 우리들의 생활 깊숙이, 산업분야에서도 배제할 수 없는 재료가 되었습니다.
	▶ 경량
	알루미늄의 비중은 2.71. 철(7.87)과 동(8.93)과 비교하면 약 3분의 1입니다. 경량화에 따른 성능향상이 시대의 요구가 되고 있는 요즘, 특히 자동차, 철도차량, 항공기, 선박 등의 수송분야와 건축·토목분야에서 많은 알루미늄이 사용되고 있습니다.
	▶ 강도
	알루미늄은 비강도(比强度 : 단위 중량 당 강도)가 크므로, 수송기기와 건축물 등의 구조재료로서 많이 사용되고 있습니다. 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 가능합니다. (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 방지합니다. 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 있습니다.
	▶ 가공성
	알루미늄은 소성가공이 쉬워, 다양한 형상으로 성형할 수 있습니다. 예를들면, 종이처럼 얇은 막이나 복잡한 형상의 압출형재를 용이하게 제조할 수 있어 아주 넓은 용도로 사용되고 있습니다. 또한, 완성된 제품 소재를 다시 성형가공하거나, 제품의 표면 등에 정밀가공을 하는 것도 비교적 용이하다. 또한 절삭가공성도 뛰어나, 금형 등의 공구류와 기계부품에 사용되고 있습니다.
	▶ 통전성
	알루미늄은, 전도체로서 아주 경제적인 금속입니다. 전기전도율은 동의 60%이나 비중이 약 3분의 1이므로, 같은 무게의 동과 비교하면 2배의 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 고전압 송전선에 채용함과 (철탑의 간격을 넓게 할 수 있어 경제적) 동시에, 도체 (판·관) 등에 폭넓게 사용되고 있어, 에너지 이용, 전자분야에서의 수요가 많아지고 있습니다.
	▶ 자기를 띄지 않는다
	알루미늄은 비자성체로, 자기장에 영향을 받지 않습니다. 이러한 특징은 알루미늄의 다른 특성인 가볍고, 내식성이 뛰어나고, 가공성 좋고, 등의 특성과 결합되어 다양하나 제품으로 탄생됩니다. 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 넓습니다.
	▶ 열전도
	알루미늄의 열전도율은 철의 약 3배 (알루미늄 : 180 kcal/m·hr·℃, 철 : 47 kcal/m·hr·℃). 열을 잘 전달한다는 것은, 급속하게 냉각된다는 말과 같습니다. 그래서, 냄비나 주전자 등의 일용품, 냉난방장치, 엔진부품, 각종 열교환기, 태양열수집기, 맥주나 주스 등의 음료수 캔에서 이러한 특성을 살리고 있습니다.
	▶ 저온에 강하다
	알루미늄은 철강 등과 달리 액체질소(-196℃)와 액체산소(-183℃)의 극 저온하에서도 취성파괴가 없고, 인성이 큰 것이 특징입니다. 저온 설비와 LNG(-162℃)탱크 재료로서 사용되고 있고, 최근에는 우주개발과 생명공학, 극 저온의 초전도 관련 등의 최첨단 분야에서도 이 특성이 각광을 받고 있습니다. 보통 강처럼 저온이 되면 강도의 저하를 초래하지 않고 오히려 온도의 저하에 따라 강도가 높아져, 저온 설비 장치에도 사용되고 있습니다.
	▶ 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 반사합니다. 이러한 특성을 살린 것이 난방기 반사팜, 조명기구, 및 우주복 등으로, 최근에는 알루미늄에 경면가공을 하여 이 특성을 한층 높여, 폴리곤미러를 시작으로 한 광전자제품에도 많이 사용되고 있습니다.
	▶ 무독성
	알루미늄은, 무해·무취로 위생적. 만일 어떠한 화학작용으로 금속이 용출되거나 화합물이 되어도 중금속처럼 인체에 해가 되거나 토양을 오염시키지 않습니다. 이러한 특성을 살려, 식품과 의약품의 포장, 음료캔, 의료기기, 가정용기물 등으로 폭 넓게 사용되고 있습니다.
	▶ 아름답다
	알루미늄은, 자체로도 아름다운 금속이지만, 양극산화피막처리(알루마이트처리) 등 다양한 표면처리를 하면 더욱 아름다워지고, 또한 표면을 단단하게 하거나, 부식방지효과를 높이거나 할 수 있습니다. 양극산화피막처리 시 자연발색 등으로 알루미늄에 다채로운 색상을 입힐 수 있어, 건축 외장과 포방재 등 디자인성이 강하게 요구되는 분야에 최적의 재료입니다.
	▶ 주조성
	알루미늄은 용융점이 낮아서, 녹은 상태에서도 표면이 산화피막으로 덮여져 있어 가스가 흡수되기 어려운 성질을 가지고 있습니다. 때문에 복잡한 형상의 주물을 만들 수 있습니다. 알루미늄 주조품은 피스톤, 실린더 블록, 휠 등의 자동차부품, 또한 각종 산업기계 부품 등 폭넓은 분야에서 사용되고 있습니다.
	▶ 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 있습니다. 특히 음료 캔은, 빈 캔으로 회수하여 재자원화하는 리사이클 운동이 전국 각지에서 행해지고 있고, 자원절약· 에너지절약을 실천함과 동시에, 지구환경보호에도 커다란 역할을 담당하고 있습니다. 이것은 앞으로도 계속 증가할 알루미늄 수요에 대한 안정적 공급에 커다란 도움이 됩니다. 가볍다 비중 2.7로써 구리의 8.9와 철의 7.9에 비교하면 약1/3이고, 제품이라든가 구조물의 자중이 가벼워져 운반비, 가공비등이 절약 가능하다.(용도 : 항공기, 철도차량, 자동차, 선박, 고층건축, 용기 등 경량화가 요구되는 각방면에 이용됨.) 강하다 기계적 성질은 철에 비교하면 떨어지지만 미강도가 높고, 합금 첨가원소로서 Cu,Zn, Mg, Mn, Cr 등을 가하거나 열처리를 행함으로써 강력한 알루미늄 합금을 얻는 것이 가능하고, 보통강 보다 강하여 특수강에 필적하는 강도도 얻어진다.(용도 : 교량, 항공기, 압력용기, 건축구조재, 손잡이> 가공하기 쉽다 전성, 연성이 뛰어나고 중공재의 압출이 쉬우며, Deep Drawing 가공도 용이하다.(용도 : 샤시, 일반용기물 및 각종 용기, 광학기기) 미려하다 알루미늄 및 그 합금의 표면은 은백색을 나타내며, 산화 피막으로 보호되어 미관을 유지한다. 게사다 Alumite처리에 의해 산화 피막으로 한층 강고하게 된다. 염색이나 도장에 의해 여러가지 색조를 나타내는 것이 가능하다.(용도 : 건축용 판넬, 장신구, 장식재, 명판) 내식, 내후성이 좋다 알루미늄(합금)은 표면에 강하고, 치밀한 산화피막이 생성되기 때문에 모든 물질에 침범되기가 좀처럼 어렵고 합금의 선택에 따라서는 공업지대, 해안지대에서도 매우 뛰어난 내식성을 갖는다.(용도 : Door Panel, 차량, 선박외장재, 주방기구, 화학장치, 지붕재, 전기세탁기) 화학약품에 강하다 초산, 빙초산, 과산화수소 등의 화학약품에 매우 강하다.(용도 : 화학용장치) 열전기의 양도체 열·전기의 전도율이 구리 다음으로 좋고, 철강의 약 3~4배이다.(용도 : 전선, 부스바, 내비, 전기밥솥, 열교환기) 빛·열·전파의 반사성이 좋다 빛의 반사율은 기계연마로 70%, 고순도 알루미늄을 전해 연마하면 94%의 고반사율이 얻어지며, 은의 92%보다 높다. 열 및 전파도 잘 반사한다.(용도 : 조명기구, 반사경, 지붕재, Parabola Antenna, 조타실의 기구류) 자기를 띠지 않는다 알루미늄은 비자성체이다.(용도 : 배의 Compass용기, Antenna, 조타실의 기구류) 무독 알루미늄 자체는 독성이 없고, 많은 식품류에 접촉한 경우에 용출량도 매우 적은데다가 표면이 미끄러워 세척력이 좋아 균이 번식하지 않는다.(용도 : 식기, 식료품 포장용, 의료기기, 식료품 용기, 낙농기기) 흡음성이 있다 음향적으로는 비전파체로서 음파를 흡수하는 성질이 있다.(용도 : 실내의 천정판, 방음벽) 저온에 강하다 저온도로 됨에 따라 강도가 높아지기 때문에 저온 구조물로써 이상적이다.(용도 : 업무용 냉장고, 냉동차, 남극설상차, 산소·질소 발생장치) Recycle이 용이 재생에 필요한 에너지는 신지금을 만드는 경우의 약 3%로, 성에너지 성자원에 이상적이다.(용도 : 음료 Can, 식료품 포장용, 자동차 부품)

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