알루미늄이란?

안녕하세요, 쉽고 빠른 CNC 가공 바로발주입니다!

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'소재 탐구' 포스팅에서는 제조업에서 주로 사용되는 소재들에 대해서 쉽게 설명해 드리려고 합니다.

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실제 가공을 해보고 싶은데, 어떤 소재를 선택해야 할지 망설이시던 분들께 도움이 되시기를 바랍니다!

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이번 포스팅에서는 CNC 가공에서 많이 사용하는 그리고 어떤 소재를 사용해야 좋을지 고민하시는 분들을 위해

알루미늄이라는 소재에 대해서 알아보고자 합니다.

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알루미늄 하면 어떤 것들이 떠오르시나요?

전 알루미늄 포일이 먼저 떠오르는데요, 흔히들 은박지라고도 하죠.

또 알루미늄 용기도 있고, 알루미늄 캔도 있죠.

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이렇게 우리 일상 속에서도 얼마든지 찾을 수 있는 알루미늄!

과연 제조업에서는 어떻게 사용되는지 알아볼까요?

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알루미늄이 무엇인가요?

 

알루미늄이란?

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알루미늄은 다른 원소인 규소와 더불어 지각 표층에 많이 매장되어 있는 원소입니다.

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알루미늄의 비중은 동의 약 1/3정도인 2.7g/cm²로 가볍고 은백색을 띄는 연한 금속으로, 열과 전기가 통하는 양도체입니다.

​알루미늄의 용융 온도는 약 660℃로 낮은 편에 속합니다. 공기 중에 방치하면 얇은 산화막을 형성해서 광택을 잃지만, 내부까지 침식되진 않습니다.질소, 탄소, 황 등과 직접 화합하여 화합물이 생성되기도 합니다. 또한 산화에 강해 산업 전반적으로 널리 쓰이는 소재입니다.

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알루미늄의 역사란?

 

​알루미늄은 1825년 덴마크의 과학자 한스 크리스티안 외르스테드에 의해 발표되었다고 합니다.

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​알루미늄의 분류는?

알루미늄 가공을 하려고 하니 3003, 5056, 6061 등 알 수 없는 숫자들이 뒤에 있어 이게 뭔지 몰라 궁금하신 분들도 있을텐데요.

​저 역시 다 똑같은 알루미늄 아니야? 무슨 차이지? 하고 궁금했던 적이 있습니다.

​이 숫자가 뭐고, 어떤 규칙이 있는지 알아보도록 합시다.

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알루미늄 합금은 크게 두 가지, 주조 알루미늄 합금과 가공 알루미늄 합금으로 나눌 수 있습니다.

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알루미늄의 합금은 구성에 따라 합금 원소가 22% 초과인 경우는 주조 합금으로 분류하고,

합금 원소가 4% 이하인 경우에 단조 합금이라고 분류합니다.

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성분을 모르더라도 이름만으로도 주조 알루미늄인지 아니면 가공 알루미늄인지 구분할 수 있는데요,

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가공 알루미늄은 보통 1xxx 등으로 네자리 숫자로 이루어진 명칭을 부여받게 되죠.

주조 알루미늄은 보통 1xx.x 등의 세자리 + 소숫점 한 자리 숫자로 이루어진 명칭을 부여받습니다.

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​​합금 원소의 비율은 재료 특성에 큰 영향을 미칩니다.

알루미늄은 합금 원소의 비율이 높아질수록 연성(부드러움)을 잃어 대부분의 주조 합금이 휘어지지 않고 부러지게 됩니다.

반대로 가공 합금은 알루미늄의 특징은 그대로 남기며 강도, 내부식성, 전도성 등을 증가시키면서 여전히 연성과 알루미늄 고유의 좋은 성질들을 납깁니다.

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가공 알루미늄은?

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가공 알루미늄에 대해서 조금 더 자세하게 살펴보도록 하겠습니다!

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알루미늄 1000번대

알루미늄 1000 합금은 순수한 알루미늄으로 구성된 소재입니다.

특징으로는 뛰어난 내부식성, 가공성을 가지고 있습니다. 열처리가 불가능하며 강도가 낮지만, 용접이나 성형 가공이 쉬운 소재입니다. 가장 대중적인 1000번대 합금은 ‘알루미늄 1100’입니다. 1000번대 알루미늄 합금은 일반적으로 화학 및 식품 분야에서 활용합니다.

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알루미늄 2000번대

알루미늄 2000 합금은 합금 원소의 주성분인 구리에 소량의 마그네슘을 합금 원소로 사용하는 합금입니다.

특징으로는 열처리가 가능하여 추가적으로 강도를 높일 수 있습니다만 구리가 섞여있어 부식되기 쉽습니다. 가장 대중적인 2000번대 알루미늄 합금은 ‘알루미늄 2024’입니다. 2000번대 알루미늄 합금은 일반적으로 중량 대비 우수한 강도가 필요한 곳에 사용됩니다.

 

알루미늄 3000번대

​알루미늄 3000 합금은 망간이 주요 합금 원소로 사용되며, 1000번대 알루미늄과 마찬가지로 열처리가 불가능한 합금입니다.

​주요 특징으로는 강도가 순수 알루미늄에 비해 높고(약 20%정도 강함), 내부식성, 성형 가공성 등도 좋은 편입니다. 알루미늄 3003 합금은 현재 사용되는 가장 범용적인 알루미늄 합금 중 하나입니다.

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알루미늄 4000번대

알루미늄 4000 합금은 실리콘을 합금 원소로 사용합니다.

주요 특징으로는 특정 4000번대 합금은 열처리가 가능하지만, 일반적인 열처리 온도에는 반응하지 않습니다. 강도와 내부식성, 내마모성이 우수하며 주조성이 뛰어납니다. 4번대 알루미늄 합금은 주로 용접용으로 사용됩니다.

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알루미늄 5000번대

​알루미늄 5000 합금은 마그네슘을 주 합금 원소로 사용하며, 일부 5000번대 합금에는 미량의 망간을 함유하는 경우도 있습니다.

​주요 특징으로는 용접이 용이하고, 특히 해수 환경에서의 내부식성이 뛰어납니다. 주로 사용되는 5000번대 합금은 알루미늄 5052와 5083이 사용되며, 알루미늄 5052의 경우에는 열처리가 불가능한 등급 중 가장 높은 강도를 자랑합니다.

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알루미늄 6000번대

​알루미늄 6000 합금은 규소와 마그네슘을 주요 합금 원소로 사용합니다.

​주요 특징으로는 열처리가 가능하며, 2000번대나 7000번대만큼 강하지는 않지만 우수한 성형성, 용접성, 가공성과 내부식성을 가지고 있습니다. 알루미늄 6061은 알루미늄의 우수한 특징을 대부분 유지하면서 열처리가 가능한 알루미늄 합금 중 가장 유연한 합금이며, 3003과 마찬가지로 가장 범용적인 알루미늄 합금 중 하나입니다.

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알루미늄 7000번대

​알루미늄 7000 합금은 아연을 주 합금 원소로 사용하기 때문에 일부는 강철을 능가하는 강도를 자랑합니다.

​아연을 포함하면 작업성과 가공성이 감소하지만, 이 모든 단점을 감안하더라도 사용해야 할 정도의 높은 강도를 자랑합니다. 주요 특징으로는 중량 대비 강도가 매우 뛰어납니다. 알루미늄 7075는 최고 강도의 알루미늄 중 하나로, 일반적으로 항공기나 휴대폰 등에 활용되는 7000번대 알루미늄 합금입니다.

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알루미늄 8000번대

​알루미늄 8000 합금은 다양한 종류의 합금 원소를 사용하며, 내열성, 저밀도, 고강도 등의 기타 고유한 특정 요구사항을 만족시키기 위해 제작되는 알루미늄 합금입니다.

​특수 요구사항을 만족시키기 위한 합금에 8000번대의 번호를 붙이는 것이라 일반적으로는 8000번대 알루미늄을 정의하지 않습니다. 이러한 특수 알루미늄 합금은 헬리콥터 구성 요소나 기타 항공우주 관련 분야에서 주로 사용됩니다.

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주조 알루미늄이란?

​주조 알루미늄에 대해서도 한 번 알아보도록 하죠!

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알루미늄 100.0

주조 알루미늄 100.0 계열은 가공 알루미늄 1000번대와 같이 순수한 알루미늄으로 구성된 소재입니다.

​뛰어난 내부식성을 가지고 있으며, 용접이 용이합니다. 주조 알루미늄 100.0 계열은 보통 클래드 합금에 사용됩니다.

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* 클래드 합금이란?

= 강재(鋼材)의 편면 또는 양면에 다른 강을 얇게 붙여서 피복한 강합판재(鋼合板材)

(출처: 두산백과)

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알루미늄 200.0

​주조 알루미늄 200.0 계열은 구리를 합금 원소의 주성분으로 사용하며, 마그네슘과 망간, 크롬을 포함하는 경우도 있습니다.

​특징으로는 열처리가 가능하여 추가적으로 강도를 높일 수 있습니다. 특정 온도에서는 주조 합금 중에서도 가장 높은 강도와 ​​경도를 자랑합니다만 구리가 섞여있어 부식되기 쉬우며, 연성이 부족한 편입니다. 주조 알루미늄 200.0 계열은 자동차 실린더 헤드, 항공기 엔진 부품 등에 사용됩니다.

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알루미늄 300.0

​주조 알루미늄 300.0 계열은 실리콘, 구리 및 마그네슘을 합금 원소의 주성분으로 사용하며 니켈, 베릴륨을 포함하는 경우도 있습니다.

​특징으로는 200.0 계열과 마찬가지로 열처리가 가능하고 강도가 높으며 마모에 대한 저항성이 우수합니다. 주조 알루미늄 300.0 계열은 자동차 실린더 블록/헤드, 자동차 바퀴, 항공기 부속품 등에 사용됩니다.

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알루미늄 400.0

​주조 알루미늄 400.0 계열은 실리콘만을 합금 원소로 사용합니다.

​특징으로는 열처리가 불가능하지만 용접이 용이하며 강도가 높고 내식성 및 내마모성, 주조 품질이 뛰어납니다. 주조 알루미늄 400.0 계열은 조리기구 등에 사용됩니다.

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알루미늄 500.0

​주조 알루미늄 500.0 계열은 마그네슘을 합금 원소의 주성분으로 사용합니다.

​특징으로는 400.0계열과 마찬가지로 열처리가 불가능하지만 내부식성이 우수하고 기계 가공이 수월합니다. 주조 알루미늄 500.0 계열은 사형 주조에 사용됩니다.

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* 사형 주조(sand casting)란?

= 주형 상자 조형법 등의 사형을 이용하는 주조법.

(출처: 도해 기계용어사전) https://terms.naver.com/entry.naver?docId=412200&cid=42327&categoryId=42327

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알루미늄 600.0(사용 안함)

​이 알루미늄은 주조용으로 사용하지 않습니다.

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알루미늄 700.0

​주조 알루미늄 700.0 계열은 아연을 합금 원소의 주성분으로 사용합니다.

특징으로는 열처리가 가능하고 기계 가공이 좋으며 내부식성도 양호한 편이지만 주조가 잘 안되는 특징이 있습니다.

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알루미늄 800.0

​주조 알루미늄 800.0 계열은 소량의 구리, 니켈만이 아니라 주석도 사용합니다.

​특징으로는 열처리가 불가능하고 강도는 낮지만 기계 가공성과 내마모성이 뛰어납니다. 주조 알루미늄 800.0 계열은 베어링 응용 분야용으로 개발된 소재입니다.

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이렇게 알루미늄 소재에 대한 대략적인 특징을 안내해 드렸는데요!

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​가공 의뢰를 할 때 어떤 소재로 가공을 진행할지 결정하는 데 도움이 되시면 좋겠습니다.

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​오늘도 저희 바로발주에 방문해주셔서 진심으로 감사합니다 :)

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