알루미늄은 가볍고 열전달이 좋지만 강도와 경도가 낮다. 알루미늄의 무른 약점을 보완하기 위해 Cu(구리), Mg(마그네슘), Zn(아연) 등의 합금 원소를 첨가하여 기계적 성질을 끌어올리는 방식을 취한다. 가공용 알루미늄 합금은 고강도 합금계와 내식성 합금계로 나눈다.
알루미늄 합금 분류
고강도 합금계는 두랄루민계인데 Al-Cu-Mg계, Al-Zn-Mg계가 있다. 내식성 합금계에는 Al-Mn계, Al-Mg계, Al-Mg-Si계가 있다. 알루미늄 합금 명칭은 국제 기준에 따른다. 1000 계열부터 7000 계열까지 7가지 종류로 구분하며 용도에 맞게 선택한다.
| 계열 | 성분 | 구분 | 인장강도 | 경도(HB) | 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1000 | 순도 99% | – | 90~125 | 25~35 | 가전용품 전기재료 |
| 2000 | Al-Cu | 고강도 합금계 | 380~490 | 120~145 | 항공기부품 금형부품 |
| 3000 | Al-Mn | 내식성 합금계 | – | – | 음료수캔 전구소켓 |
| 4000 | Al-Si | 내식성 합금계 | – | – | 피스톤 용접와이어 |
| 5000 | Al-Mg | 내식성 합금계 | 195~300 | 50~95 | 조리기구 전축재 |
| 6000 | Al-Mg-Si | 내식성 합금계 | 185~320 | 60~105 | 건축샷시 |
| 7000 | Al-Zn | 고강도 합금계 | 560 | 170 | 금형부품 스포츠용품 |
고강도 알루미늄은 시효 경화성 합금이다. 이 합금은 용체화 처리 후 급냉한 후 상온에 방치하면 시효경화가 진행된다. 알루미늄은 비중이 철강의 35%에 불과하지만 강도는 철강과 비슷해서 경량화를 요구하는 항공기 재료로 많이 사용한다. 2000 계열인 Al-Cu-Mg계 합금은 두랄루민(Duraluminum)으로 불리며 강도와 성형성이 우수하다. 7000 계열인 Al-Zn-Mg계는 초초두랄루민(Extra Super Duraluminum)인데 알루미늄 합금 중 가장 최고의 강도를 갖는다. 알루미늄 합금은 수송분야의 경량화와 에너지 효율 측면에서 사용량이 증가하고 있다.
용어 설명
용체화 처리 – 동, 알루미늄 합금 등에 있어서 고용체로 만들기 위한 용해 온도 이상으로 가열한 후 충분한 시간 동안 유지하고 급랭하는 조작. 과포화 고용체로 만들어 합금원소를 석출시킨다.
고용체 – 완전하게 균일한 상을 이루는 혼합물. 물에 설탕을 섞으면 설탕물 당도는 균일하다. 금속에 은 5%를 혼입한 고체는 어느 부분에서든 5%의 은을 균일하게 함유하고 있다.
Al – 알루미늄, Cu- 구리, Mg – 마그네슘, Zn – 아연, Mn – 망간, Si – 규소(실리콘),