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1. 개요
1) 알루미늄 정의
물리적 성질은 FCC, 전기전도율은 Cu의 약 65%, 비중이 철에 비해 1/3정도, 전기전도도, 내식성, 가공성이 우수
- 상온가공 : 280 ~ 500도 (연신율은 400~500도에서 극히 증대되어 열간압연 및 열간 압출은 해당 온도에서 실시)
- 재결정 개시 온도 : 260도 부근
- 풀림 온도 범위 : 340~360도
2) Al 합급의 분류
- 주조용 Al 합금
- 열처리형 합금
- Al-Cu-Mg
- Al-Cu-Mg-Ni
- Al-Cu-Si
- Al-Si-Mg
- Al-Si-Cu
- Al-Si-Mg-Cu
- Al-Si-Mg-Ni
- 비열처리형합금
- Al-Mg : AC7A, 7B, ADC5, ADC6
- Al-Si : AC3A, ADC1
- 열처리형 합금
- 가공용 Al 합금
- 열처리형 합금
- 2000계열 (Al-Cu-Mg) : 5000계열 + Cu
- 6000계열 (Al-Mg-Si) : 5000계열 + Si
- 7000계열 (Al-Zn-Mg-Cu) : 5000계열 + Zn + Cu
- 비열처리형 합금
- 1000계열 (Al)
- 3000계열 (Al-Mn)
- 4000계열 (Al-Si)
- 5000계열 (Al-Mg)
- 열처리형 합금
2. 알루미늄 합금별 구분
1) 주물용 알루미늄 합금 (KS D 6008)
Al합금은 주조성이 우수하여 모래형 주물로 사용되며 주조상태에서 사용하는 것과 열처리를 하여 사용하는 것으로 구분됨. 주조용 합금은 합금원소의 양이 많고 단련용은 그 양이 적음.
- 주조용 합금
- 일반용 주조 Al합금 : Al-Cu, Al-Si, Al-Zn
- 내열용 주조 Al합금(니켈 함유) : Al-Cu-Ni, Al-Si-Ni
- 내식용 주조 Al합금 : Al-Mg-Si
알루미늄 뒤에 열처리 혹은 가공경화 표기법은 주조용이랑 가공용이 동일함
Si : 융점이 낮은 공정 생성, 유동성을 증대, 용탕보금성이 좋아짐, 열간취성이 적어짐
Cu : 고용체를 형성, 소지를 강화, 주형의 점착성을 감소
Fe : 점착성을 더욱 감소, 금형의 침식 방지 (Fe 1% 넣는 이유, 너무 많이 넣으면 금속간 화합물이 형성되 경점(hard spot)이 나타나 절삭성, 내식성이 안좋아짐)
Mn : Fe를 함유한 합금에서 경점 형성을 조장하므로 넣지 않는게 좋음, 내식성 부여
Mg : 내식성, 기계적 성질이 우수
2024.04.30 - [Mechanical Engineering Study/열처리 | 금속재료] - 알루미늄 합금 구분, 알루미늄 합금 열처리 종류 구분, 열처리 기호
(1) 주물용 알루미늄 합금 구분
① Al-Cu계 합금
- 열처리에 의해 강도 증가
- 내열성과 강도, 연신율, 절삭성이 좋으나 고온 취성이 크고 주물 수축에 의한 균열이 발생
- 4%Cu, 8%Cu, 12%Cu 3가지를 실용중
② Al-Si계 합금
- 열처리효과 X, 공정점 부근의 조직은 기계적 성질이 우수하고 용융점이 낮아 많이 사용(융점 감소)
- 공정 부근의 성분을 실루민이라함
- 공정부근 조성의 Si는 육각판상의 거친 결정으로, 실용할 수 없음
- 공정점은 11.6%, 577도이나 극소량에 Na나 불화 알칼리, 금속나트륨, 가성소다, 알칼리염 등을 첨가하면 조직이 미세화되어 강력하게 되며, 공정점은 14%Si, 556도로 이동함 (개량처리)
- Al-Si계 합금을 더욱 강력하게 하기 위해 Mg를 첨가한 것을 감마실루민 (Al-Si-Mg), Mg를 넣어 Mg2Si상에 의한 시효성을 부여한 합금
- 같은 목적으로 실루민(Al-Si)에 Cu를 넣어 a를 강화하고 CuAl2상에 의한 시효성을 부여한 구리-실루민 (Al-Si-Cu)
③ Al-Zn계 합금
- 주조성이 좋고 값이 저렴하나 고온용으로 부적당하고 내식성도 우수하지 못함
- 그래서 Al-Zn-Cu합금으로 만듬 (L5합금, 도이칠란트 합금..)
④ Al-Cu-Si계 합금
- Al-Si계 합금의 Si의 약 절반을 Cu로 대치한 것, 라우탈(lautal)이라 칭함
- 강력한 것(기계적 성질이 우수)을 원할때는 Si를 늘리고, 표면이 고운 것을 요구할 때는 Cu를 늘림
⑤ 내열용 Al합금 (피스톤용)
- 고온에서 잘 견디고 팽창계수, 마찰계수가 작고 열전도도가 크며 마모가 적은 것
- Cu, Ni, Mn, Si 등을 첨가
- Y합금, 로엑스, 코비탈륨 등)
2) 다이캐스팅용 알루미늄 합금 (KS D 6008)
다이캐스팅합금은 No.12합금, 라우탈, 실루민, Y합금 등이 많이 사용됨
KS규격으로는 ADC12를 가장 많이 사용함
(1) 다이캐스팅 합금 요구 성질
- 유동성이 좋을 것
- 열간취성이 적을 것
- 응고수축에 대한 용탕 보급성이 좋을 것
- 금형에 점착하지 않을 것
(2) 원소별 역할
- Si : 융점이 낮은 공정 생성, 유동성을 증대, 용탕보금성이 좋아짐, 열간취성이 적어짐
- Cu : 고용체를 형성, 소지를 강화, 주형의 점착성을 감소
- Fe : 점착성을 더욱 감소, 금형의 침식 방지 (Fe 1% 넣는 이유, 너무 많이 넣으면 금속간 화합물이 형성되 경점(hard spot)이 나타나 절삭성, 내식성이 안좋아짐)
- Mn : Fe를 함유한 합금에서 경점 형성을 조장하므로 넣지 않는게 좋음
- Mg : 내식성, 기계적 성질이 우
(3) 알루미늄 다이캐스팅 규격 (KS D 6006)
① Al-Si계 합금 (ADC1)
- 유동성이 우수하고 열팽창이 적으며 열간균열 발생도 적어 복잡한 형상의 제품이나 두꼐가 얇은 대형 다이캐스팅 제품에 적합.
- 강도가 낮고 가공성, 연마성이 나쁘며 양호한 산화피막 얻기가 어려움
② Al-Si-Mg계 합금 (ADC3)
- Si량을 줄이고, Mg를 첨가하여 강도와 가공성을 개선
- 주물용 합금 AC4C에 상당하는 합금
③ Al-Si-Cu계 합금 (ADC10, ADC12)
- Al-Si의 주조성 유지
- Cu를 첨가하여 기계적 성질을 개선
- 주물용 합금의 AC4B에 상당하는 합금
- ADC8(ADC12)는 주조성을 좋게 하기 위해 Si를 11%까지 높인 합금 : 주조성, 내압성, 열간 균열에 강건해 대형 다이캐스팅 제품에 적합하고 대부분 이 합금을 사용함
④ Al-Mg계 합금 (ADC5, ADC6)
- 내식성이 좋고 비교적 높은 강도와 신율
- 양호한 양극산화피막 (아노다이징)을 얻을 수 있음
- ADC6은 경도를 높이기 위해 Mn을 소량 첨가
3) 가공용 알루미늄 합금
- 1000계 (순 Al)
- 2000계 (Al-Cu계)
- 3000계 (Al-Mn계) : 내식성
- 4000계 (Al-Si계)
- 5000계 (Al-Mg계) : 내식성
- 6000계 (Al-Mg-Si계) : 강도와 인성, 내식성 우수, 석출에 의한 시효경화성, 열처리 개선
- 7000계 (Al-Zn계)
2024.04.30 - [Mechanical Engineering Study/열처리 | 금속재료] - 알루미늄 합금 구분, 알루미늄 합금 열처리 종류 구분, 열처리 기호
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