알루미늄의 등급과 적용대상
작성자 : pdcman 분류 : 시제품 | 공통지식 작성일 : 2018.03.13 17:03:46 조회 : 1558 키워드 : 실리사이드,알루미늄적용대상,알루미늄등급,시제품,알루미늄합금
(질문의배경)
알루미늄의 경우 매우 많은 계열의 등급으로 부여되고, 강도와 내식성이 각각 다르기 때문에 필요한 계열의 알루미늄을 사용해야한다고 한다. 압출 형재로 건축용 섀시나 문틀에 적용해야 할 알루미늄 계열은 무엇이며, 어떤 특성을 가지고 있는가?
(요약)
알루미늄은 시제품제작 또는 각종 제품의 부품으로 가장 많이 쓰이는 메탈중의 하나이다. 이유는 가공성과 양산성이 좋고 후처리에 대한 디자인적 느낌이 상당히 우수하고 단가적 측면에서도 유리하기 때문이다. 알루미늄은 구리 및 마그네슘, 실리카 등의 성분 함량에 따라 합금의 특성이 매우 달리지기 때문에 각각의 특성을 정확히 알고 계열에 따른 알루미늄을 적용해야 한다. 예를 들어 알루미늄 2014계열의 경우 내식성은 떨어지나 강도가 매우 높고 열간 가공성이 높아 항공기 용재, 수송기구, 각종 구조재 부품 등에 적용된다.
(시제품에 많이 쓰이는 60계열 알루미늄의 특징)
알루미늄 종류 60계열의 알루미늄 합금 6061, 6063은 열처리 가능한 합금이 되기 위해 마그네슘 실리사이드(Mg2Si)의 형성에 필요한 적당량의 규소와 망간을 포함되어 있다. 대부분의 20계열 및 70계열 합금처럼 강하지 않지만, 형성성, 용접성, 절삭성, 중간 정도의 강도, 그리고 비교적 좋은 내식성을 가지고 있다. 60계열 알루미늄의 용도로는 자동차 부품, 기계부품, 압출형 재료 등에 많이 사용되고 있다. 합금 원소 및 열처리에 따라 알루미늄은 좋은 외관, 가공 용이성, 좋은 내부식성, 높은 강도 대 중량 비율, 좋은 용접성 및 높은 파괴 인성 등의 다양한 물성치를 가질 수 있다.
(알루미늄 재질의 일반적 특성)
알루미늄 60계열은 Al-Mg-Si계 합금을 말한다. 알루미늄 합금은 순 알루미늄에 합금 원소가 첨가되어, 여기에 가공 경화 및 열처리 에 의해 강도가 향상된다. 비열처리 합금에는 각각 Mn, Si, Mg 등이 첨가되어 H 시리즈의 특별 기호가 붙은 가공 경화의 정도에 따라 일정한 강도가 얻어진다. Al 합금의 열전도도는 Cu 보다 낮지만, 강의 4~5 배가 되기 때문에 국부 가열이 곤란하다.
<그림1> 알루미늄60계열 휴대폰 케이스/ 그림출처: 엘레멘트케이스 홈페이지
(알루미늄 60재질 적용 사례)
아이폰5에는 6061이라는 조합을 사용했으며, 아이폰4는 테두리에, 아이폰5는 뒷면을 모두 알루미늄으로 바꿨다. 이런 종류의 알루미늄은 보통 자동차 엔진, 휠, 자전거 프레임에 사용되는 소재이다. 갤럭시S6 시리즈는 6013 알루미늄 합금을 사용했으며, 아이폰6 시리즈에 사용한 6063 계열보다 스펙상 1.5배 정도 강한 재질이다.
순수 알루미늄에 가까울수록 기계적 특성이 무르기 때문에 거의 사용하지 않고 첨가물을 어느 정도 함유 했느냐 따라서 숫자가 높아지게 된다. 일반 기계부품들은 성형하기 쉬운 30, 40계열로 많이 사용하고 있으며, 알루미늄 샷시 등은 50계열에 속한다.
Tip
알루미늄의 용접 재료 선정 방법에 있어 용도와 모재 특성에 적합한 용접 재료를 선정해야 하며, 세심한 주의가 반드시 필요하다. 우선 용접부의 균열, 용접 금속의 강도, 사용 온도, 내식성, 전기 전도성, Anodizing 이후의 색깔 등에 대한 주의가 필요하다.
<참고자료·문헌>
- https://www.youtube.com/watch?v=6zja25rQgH4 알루미늄, 알루미늄 합금 재질과 특성(Aluminum & Aluminum Based-Alloy) [재료]
- http://apac.totalmateria.com/page.aspx?ID=aluminumgrades&LN=KO 토탈메트리얼 알루미늄의 종류
- http://blog.naver.com/noh6412/90102417932 알루미늄 60계열을 MCT장비를 활용한 가공 동영상
<전문용어> 알루미늄, Cu, Mg, Cr, 알루미늄합금, 실리사이드