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작성일 : 11-11-14 14:26
aluminium 알루미늄(알미늄)이란
 글쓴이 : 관리자
조회 : 20,415  

알루미늄(알미늄)의 정의
 

알미늄은 규소(Si)에 이어 지각 표층부에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 루비,사파이어   등의 보석은 알미늄의 산화물.

 

1807년

영국의 과학자 험프리데이비에 의해 발견

황산알미늄과 탄산칼륨의 복합염인 명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 분리 Alum + ium 은 Alumium의 어원

1825년

덴마크 물리학자 한스크리스찬 엘스테드

염화알미늄을 칼리움아말감으로 환원 - 최초의 알미늄 분리에 성공

1827년

독일의 화학자 후리드리히 벨러

염화알미늄을 칼륨으로 환원 = 알미늄 분말

1845년

벨러,엘스테드 보다 순수하고 안정성 있는 것 얻음

비중,화학적 성질 측정

1850년

1kg /6000프랑 - 고가 공업적 생산 방식 연구

1854년

프랑스의 화학자 산트크렐트빌

벨러 방법을 개량,나트륨에 의해 분리

1856년

소규모제련공장 설립

알미늄봉 산업박람회 전시

1859년

영국 런던 가하트

드빌의 방법에 의해 알미늄 제련 시작

1896년

미국의 화학자 챨스 마던홀

빙정석을 용제로 알미늄을 녹여 전기분해 - 알미늄 환원 추출

알미늄 전해법의 기초

1898년

홀의 방법이 미국 특허 취득

1888년

엘의 방법- 프랑스,벨기에,영국의 특허 취득

1888년

오스트리아 화학자 칼 조셉 비이샤

규산 분적은 보오크 사이트를 알커리로 용해,알루미나 추출


알미늄의 특성 및 용도

1. 가볍다 - 2.73 비중 동(cu)의 1/3 ex) 항공기,선박,차량,토목,건축물의 경량화 제품

2. 외관의 아름다움과 청결함이 표면처리로 살아남. ex) 장식품,식기,용기

3. 열전도도가 좋다 ex) 냄비,주전자,주방기구,열교환기

4. 전기 전도도는 동(cu)의 60% 임 ex) 송전케이블,전선,기타 전기관계

5. 빛의 반사율을 순도가 99.8% 이상일 때, 90%이상의 반사율이 나옴. ex) 조명,장식

6. 적외선,자외선에 이르는 전역에 광선의 반사율이 좋음. ex) 반사판,건조장치

7. 복사율이 적음. ex) 주택의 지붕널판(건축)저장탱크 사이로 포장용박과 용기 8. 비자성체임.

9. 기계 가공이 용이함.

10.내식성이 강하고 독성이 없음.

11. 저온에서도 강함: -200 ℃

12. 용융점이 660 ℃로 낮아 재생이 용이.

13. 주조성이 좋아 주형 다이캐스팅등의 주조가 용이.

14. 합금이 용이하여 구조재로서 적합.

15. 양극산화를 비롯한 각종 표면처리가 가능.

16. 충격을 국부적으로 흡수.

17. 용접이 가능.

18. 열중성자 흡수가 작기 때문에 열중성자 원자로에 이용.

알미늄의 단점

1. 경도가 낮음: 99.85% -(브린넬 경도HB 16.1)

2. 체적 수축률이 큼:응고시 6.6%

3. 선팽창계수가 큼:99.5% - 23.8 * 10 6

4. 융점이 99.996%인 경우 660℃로 낮고

고온에서 사용시 제약을 받음.

5. 탄성계수가 강의 1/3 수준

횡탄성계수 99.5% - 2.7 * 10 3 Kg/mm2

종탄성계수 99.5% - 7.2 * 10 3 Kg/mm2

6. 전극 전위가 낮기 때문에 부식됨

7. 유기산에는 비교적 안정적이나 무기산류에는 침식이 됨.


알미늄의 물리적 성질

 

순위

성 질

고순도알미늄(99.996%)

보통순도알미늄(99.5%)

1

원자번호 13 -
2
원 자 량

26.97

-

3

격자정수(면심입방격자) 20℃

a= 4.0413

a= 4.04

4

비 중 20℃ (g /㎤)

2.698

2.71

5

비 중 700℃ (g /㎤)

 

2.373

6

용융점 (℃)

660.2

655

7

비 점 (℃)

2427

-

8

선팽창계수 20~100℃(10-6 /℃)

24.58

23.5

9

선팽창계수 20~100℃(10-6 /℃)

25.45

25.6

10

응고 수축(체적) %

 

6.6

11

비열 100℃ (cal/ℓ)

0.2226

0.2297

12

용융잠열 (cal/ℓ)

94.6

93.0

13

연소열 (cal/ℓ)

7.389

7.400

14

열전도도 250℃ (cgs)

 

0.53

15

전기전도도(표준강에 대해) (%)

64.94

55(소둔재)

16

비저항20℃ ( Ω cm)

2.6548

2.922

17

저항의 온도계수 (10-6 /℃)

4.29

11.5

18

자기계수 (cgs)

0.677

0.650


아노다이징에 있어 재료 분석 방법

10계열 : 가성 소다에서 에칭시에 아주 흰색으로 나타나며,순도가 높기 때문에 다른 재질에 비해 에칭량이 많다.

피막을 형성하는 정도는 재료를 소성 가공후 완전한 열처리를 실시하지 않았을 경우 ,압연 및 압출시 밀린  자국이 나타난다.


20계열 : 에칭시 약품에 의해 진한 흑색으로 나타난다.

70계열과 다른 점은 70계열은 황산 탱크에 침지하거나 정류기를 통해 탱크에 전기를 넣어 주었을 때 스마트(에칭시 생긴 때)가 금방 사라지나 20계열은게 사라지지 않는 점이 크게 다르다.


▶ 2011 : 인 경우는 피막시 광택도가 극히 떨어지고 피막이 아주 어둡게나타난다.  이것은 화학은 분중 Cu가 5.0 ~6.0 으로 다른 재질에 비해 많기 때문이다.

 

▶ 2017 : 인 경우는 에칭후 작업을 실시해도 광택도를 그대로 유지 될 수 있으나 화학연마는 그리 양호하지 않다.

 

▶ 2024 : 20계열의 대표적인 재질로 피막 및 전처리 과정이 전체적 양호한 상태이며 표면처리에서 다른 대 재질에 비해  짧은 것은 Cu의 영향이다. 이것은 Cu와 Al이 전기 전도도와 열 전도도의 차에 의해 생기는 국부 열 이다.


30계열 : 일반적으로 주방 용품에 많이 사용하는 재질로 Mn이 많이 포함되어 있는 재질이라 볼 수 있다.


40계열 : Si(실리콘)이 많이 함유되었으며 기계 부품쪽에서 거의 사용치 않음.


50계열 : 많이 사용하는 재질은 5052와 5083이며 구별하는 방법은 6061과 10계열의 중간으로써 에칭칼라는 약간의 회색을 띤다.  피막을 형성시는 다른 재질에 비해 부하가 많이 걸리는 것이 특징이며 피막칼라가 검게나타나는 것이 특징이다. 5052에 비해 5083이 더 어둡게 나타나는데 이것은 Mg(마그네슘)성분이 더 많이 포함되어있다.  경질 피막의 경우에는 단위 면적당 부하가 6061기준으로 할 때 2배정도인 것으로 나타난다.

 

60계열 : 대표적인 것은 6061, 6063이다. 기계부품의 80%이상을 점유 한다 해도 과언이 아닐 것이다.

6061은 압연 재료 재질이 수입다변화로 인한 회사간의 제조 공정 및 열 처리 방법등의 차이로 많은 차이를 보이고 있음. 알코아와 알칸제품이 표면처리에 좋은 효과를 나타낸다.

6063인 경우에는 인발,압출물이 많으나 소재가 물러서 가공성에 문제가 야기되며 에칭시 칼라는 흰색이다.


▶ 6N01 : 새로이 선보이는 제품이나 열처리 여부에 따라 큰 차이가 있다.


70계열 : Zn(아연)성분이 많이 포함되어 가공성이 대단히 양호한 상태이다. 표면처리에서 전처리가 대단히 주의를 요하는 재질이다. 이것은 아연분이 가공시에 발생하는 열로 인하여 재결정립 근처에 까지 도달하므로 표면이 절삭유와 붙는 현상으로 추정된다.  에칭시 칼라는 20계열과 비슷하다.

아연분으로 약간 회색이 가미된 흑색이며 피막탱크에서 반응은 20계열과는 전혀 다르게 산에 들어가면 스마트가 빨리 떨어 지는 것이 특징이다.






알미늄합금 주조재의 화학 성분

종류

(JIS호칭)

화학성분(1) (%)

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

AC1A

1.2

0.50

4.0~5.0

0.3

0.15

0.3

AC1B

0.2

0.35

4.0~5.0

0.1

0.15~0.35

0.1

AC2A

4.0~6.0

0.8

3.0~4.5

0.55

9.25

0.55

AC2B

5.0~7.0

1.0

2.0~4.0

0.5

0.5

1.0

AC3A

10.0~13.0

0.8

0.25

0.35

0.15

0.3

AC4A

8.0~10.0

0.55

0.25

0.3~0.6

0.30~0.6

0.25

AC4B

7.0~10.0

1.0

2.0~4.0

0.5

0.5

1.0

AC4C

6.5~7.5

0.55

0.25

0.35

0.25~0.45

0.35

AC4CH

6.5~7.5

0.2

0.2

0.1

0.20~0.45

0.1

AC4D

4.5~5.5

0.6

1.0~1.5

0.5

0.40~0.6

0.3

AC5A

0.6

0.8

3.5~4.5

0.35

1.2~1.8

0.15

AC7A

0.20

0.3

0.1

0.6

3.5~5.5

0.15

AC7B

0.20

0.3

0.1

0.1

9.5~11.0

0.10

AC8A

11.0~13.0

0.8

0.8~1.3

0.15

0.7~1.3

0.15

AC8B

8.5~10.5

1.0

2.0~4.0

0.5

0.50~1.5

0.5

AC8C

8.5~10.5

1.0

2.0~4.0

0.5

0.50~1.5

0.5

AC9A

22~24

0.8

0.5~1.5

0.5

0.50~1.5

0.2

AC9B

18~20

0.8

0.5~1.5

0.5

0.50~1.5

0.2

ADC1



 
 

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