알루미늄 종류 완벽 가이드: 분류, 특성 및 실용적 적용

다양한 주조 용도에 적합한 알루미늄 종류를 어떻게 선택할까? 여기서는 알루미늄 분류, 특성, 다양한 주조 용도에 맞는 알루미늄 선택 가이드를 제시합니다.

알루미늄은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나로, 우수한 특성과 다재다능함 덕분에 조선, 자동차, 항공, 장식 부품, 옥외 가구, 주방 액세서리 등 수많은 산업 및 비산업 용도에 널리 사용됩니다.

알루미늄은 여러 종류로 나뉩니다. 특정 용도에 따라 각기 특성이 다른 적합한 알루미늄 종류가 있습니다. 특성과 화학 조성이 다르기 때문에 각 알루미늄 종류는 공정에서 다르게 거동합니다.

따라서 알루미늄을 분류해 각 종류별 특성을 이해함으로써, 제조사가 원하는 품질과 고객 요구사항을 충족하는 주조용 적정 소재를 선택하는 데 도움을 주는 것이 매우 중요합니다.

이러한 지식 수요를 반영해, 기본적이고 흔한 알루미늄 및 알루미늄 합금의 분류법과 그 특성, 주요 적용 분야를 논의하는 글을 마련했습니다.

함께 파헤쳐 보시죠!

알루미늄

알루미늄은 산소와 실리콘 다음으로 지구상에서 세 번째로 흔한 원소로 꼽힙니다.

알루미늄의 화학 기호는 Al, 원자량은 27, 원자 번호는 13입니다.

알루미늄은 자연에서 꽤 흔하지만, 순수 형태로 발견되는 경우는 드뭅니다. 대신 점토, 보크사이트 같은 물질에서 발견됩니다. 통계적으로 알루미늄은 약 270가지 광물에서 발견됩니다.

알루미늄은 기계적 특성이 낮습니다(σb = 6Kg/mm², HB = 25, δ = 40%) 변형이 쉽고 절삭 가공성이 낮습니다.

순수 알루미늄의 항복 강도는 약 7~11 MPa인 반면, 알루미늄 합금의 항복 강도는 200~600 MPa 범위입니다.

알루미늄 가공 시 제조사는 알루미늄의 특성을 개선하기 위해 합금 원소(Cu, Mn, Mg, Si, Sn, Zn 등)를 첨가하는 것이 일반적입니다.

용도 목적에 따라 서로 다른 비율로 배합해 원하는 특성을 가진 알루미늄 합금을 생산합니다.

요약하자면, 알루미늄 합금은 알루미늄 원소에 합금 원소를 결합해 순수 알루미늄 대비 가공성, 내식성, 전기전도성, 밀도, 강도 등을 향상시킨 것입니다.

알루미늄 합금 특성 개선에 쓰이는 기본 합금 원소는 Cu, Si, Mn, Mg, Zn입니다.

알루미늄에 첨가 시 각 합금 원소의 특성은 다음과 같습니다:

제작 방법과 용도에 따라 알루미늄 합금을 변형 알루미늄 합금(Wrought aluminum alloy)과 주조 알루미늄 합금(Cast aluminum alloy) 두 주요 그룹으로 나눕니다.

위에서 언급했듯 합금 원소를 알루미늄에 일정 비율로 첨가합니다. 변형 알루미늄 합금의 경우 합금 원소량이 총 질량의 4% 미만입니다.

변형 알루미늄 합금은 알루미늄 잉곳에 합금 원소를 녹여 큰 판으로 주조한 후 압연, 단조, 인발해 다양한 물체 형태로 만듭니다. 제작 방식에 따라 시트, 플레이트, 포일, 와이어, 봉 등 다양한 형태로 나옵니다.

합금 원소 조성에 따라 변형 알루미늄 합금은 아래와 같이 7개 주요 그룹과 1개 특수 그룹(8그룹)으로 분류됩니다.

이 중 2, 6, 7, 8그룹은 기계적 특성 개선을 위한 열처리 가능 그룹이며, 1, 3, 4, 5그룹은 비열처리 그룹에 속합니다.

예시:

알루미늄 합금 5083은 5그룹, 알루미늄-마그네슘(Al/Mg) 합금, 원본 버전(0), 5xxx 시리즈 내 83번을 의미합니다. 알루미늄 5183은 알루미늄 5083의 첫 번째 변형 버전입니다.

모든 변형 알루미늄 합금 시리즈가 이 설명을 따릅니다. 예외는 1XXX 시리즈(순수 알루미늄)뿐입니다. 여기서 마지막 세 번째, 네 번째 자리는 99% 이상의 최소 알루미늄 비율을 나타냅니다.

예: 알루미늄 합금 1350은 최소 99.50% 순수 알루미늄을 함유.

제조공정