알루미늄

CHAPTER 01 알루미늄

1.1 알루미늄의 특성과 용도 1
1.1.1 물리적 특성 3
(1) 밀도(Density) 7
(2) 비열(Specific Heat) 8
(3) 열전도도(Thermal Conductivity) 9
(4) 전기전도도와 전기저항 11
(5) 자기적 특성 15
(6) 선팽창계수(Coefficient of Liner Expansion) 15
(7) 융해열(Heat of Fusion) 17
(8) 융점(Melting Temperature) 21
(9) 복사능(Reflection Capacity) 22
(10) 기계적 강도(Mechanical Strength) 23
(11) 탄성응력과 전단응력 24
1.1.2 알루미늄의 성능 특성 24
(1) 경량화 24
(2) 기계적 강도 25
(3) 내구성 26
(4) 우수한 연성 26
(5) 열과 전기전도도 27
(6) 우수한 내식성 28
(7) 냄새와 수분의 기밀성 29
(8) 반사 및 복사도 30
(9) 재활용 30
(10) 위험성 31
1.1.3 알루미늄 제조법 32
(1) 알루미늄의 생산 원료 33
(2) 알루미나 제조법 35
(3) 소결물의 추출 40
(4) 알루미늄의 전해 제련 40
(5) 알루미늄의 전해 정련 43
1.1.4 알루미늄의 주요 용도 45
(1) 운송 분야 45
(2) 토목 건축 분야 51
(3) 포장 용기 분야 54
(4) 전기 및 전열 분야 56
(5) 가구 및 생활 용품 57
1.2 알루미늄 합금의 강화 기구 58
1.2.1 입자 미세화 58
1.2.2 가공 강화 60
(1) 가공재(Wrought) 합금의 기본 구분 66
(2) 가공 경화처리(H) 의 세부 구분 67
(3) 기타 69
1.2.3 고용 강화 69
1.2.4 석출 강화(시효 강화) 73
(1) 석출 강화(시효 강화) 개요 73
(2) 과시효(Overaging) 76
(3) 석출 강화(시효 강화) 과정 79
1.3 알루미늄 합금의 구분 90
1.3.1 합금의 명명법 90
(1) 사형 및 금형 주조용 합금 92
(2) 다이캐스팅용 합금 98
1.3.2가공용 알루미늄 합금 102
(1) 비열처리 합금 102
(2) 열처리 합금 106

1.4 주요 합금의 특성 113
1.4.1 합금 성분의 영향 116
(1) 구리(Cu) 116
(2) 마그네슘(Mg) 117
(3) 실리콘(Si) 117
(4) 망간(Mn) 117
(5) 아연(Zn) 117
(6) 철(Fe) 117
(7) 크롬(Cr) 118
(8) 니켈(Ni) 118
(9) 티타늄(Ti) 118
(10) 리튬(Li) 119
(11) 보론(B) 119
(12) 바나듐(V) 120
(13) 지르코늄(Zr) 120
(14) 안티몬(Sb) 120
(15) 칼슘(Ca) 120
(16) 납(Pb)과 비스무스(Bi) 120
(17) 베릴륨(Be) 120
(18) 스트론튬(Sr) 121
1.4.2 합금 성분계 특징 121
(1) Al-Cu 합금 121
(2) Al-Li 합금 124
(3) Al-Mg 합금 125
(4) Al-Mn 합금 127
(5) Al-Si 합금 127
(6) Al-Zn 합금 129
(7) Al-Cu-Li 합금 129
(8) Al-Cu-Si 합금 129
(9) Al-Cu-Mg 합금 130
(10) Al-Mg-Zn 합금, Al-Cu-Mg-Zn 합금 131
(11) Al-Mg-Si 합금 131
(12) Al-Mg-Li 합금 132
(13) 기타 합금 132
1.4.3 주요 합금의 기계적 특성 136
(1) 합금별 강도 비교 136
(2) 알루미늄 합금별 기계적 특성 136
(3) 기타 특성 148
1.4.4 합금의 강도와 온도의 관계 149
(1) 저온 특성 149
(2) 고온 특성 150
(3) 경도와 강도의 관계 155
1.5 피로(Fatigue) 특성 156
1.5.1 알루미늄 합금의 피로특성 157
1.5.2 합금별 피로파괴 특성 159
(1) 알루미늄 합금 AW-6060 159
(2) 알루미늄 합금 AW-6063 160
(3) 알루미늄 합금 AW-6082 160
1.5.3 피로특성과 온도 의존성 161
1.6알루미늄 합금의 파괴인성 161

CHAPTER 02 알루미늄 합금의 성형과 가공

2.1 알루미늄의 주조 165
2.1.1 알루미늄의 주조성 165
(1) 유동성 165
(2) 체적 수축률 165
(3) 주조 균열 166

2.1.2 주조 공정 166
(1) 용재 처리(Fluxing) 167
(2) 첨가제 주입 167
(3) 용탕 처리 168
(4) 주조 공정 168
(5) 주조품 열처리 174
2.2 성형가공 178
2.2.1 압연 공정(Rolling) 178
2.2.2 압출 성형 가공(Extrusion) 180
2.2.3 굽힘 가공(Bending) 181
2.2.4 단조 성형(Forming) 182
(1) 딥 드로인 공정(Deep Drawing) 184
(2) 전조 가공(Thread Rolling) 186
(3) 널링(Knurling) 187
(4) 스피닝(Spinning) 188
2.3 절삭 가공 188
2.3.1 절삭 공구의 특성 193
(1) 기계적 특성 193
(2) 금속조직의 안정성 193
2.3.2 절삭공구 재질의 구분 193
(1) 고속도강(High Speed Steels) 193
(2) 탄화물(Carbide)공구강 194
(3) 서멧(Cermets) 194
(4) 세라믹(Ceramics) 194
(5) 기타 195
2.3.3 절삭 가공 방법 195
(1) 밀링 가공(Milling) 195
(2) 드릴 가공(Drilling) 197
(3) 리밍 가공(Reaming) 199
(4) 나사산 가공(Threading) 200
(5) 그라인딩(Grinding) 201
(6) 펀칭 가공(Punching) 201
(7) 절단(Cutting & Shearing) 202
2.4 접합 208
2.4.1 리벳 접합 209
(1) 리벳 접합 절차 209
(2) 리벳의 종류 210
(3) 리벳의 재질 211
2.4.2 볼트 및 나사 접합 212
(1) 볼트, 나사못의 재질 212
(2) 볼트, 나사못의 종류 213
(3) 볼트 접합 시공 213
2.4.3 용접 접합 214
(1) 알루미늄 부재의 용접 일반 214
(2) 용접 시공 215
(3) 용접기술 216
(a) 직류 사용 232
(4) 알루미늄 합금의 용접성 247
(5) 용접 재료의 선정 249
(6) 용접 금속의 기계적 특성 256
(7) 용접 결함 265
2.4.4 솔더링, 브레이징(Soldering and Brazing) 272
(1) 브레이징(Brazing) 273
(2) 솔더링(Soldering) 275
2.4.5 접착제 접합(Adhesive Bonding) 275
(1) 접착제 접합의 장점과 단점 276
(2) 접착제 접합 과정 278
2.5 알루미늄의 비파괴 검사(NDT) 281
2.5.1 육안 검사(VT) 281
2.5.2 방사선투과검사(RT) 282
(1) 방사선원(Radiographic Source) 282
(2) 방사선 투과 시험 장비 284
(3) 방사선 투과 검사의 장점, 단점 286
2.5.3 초음파탐상검사(UT) 287
(1) 초음파 검사 장비 289
(2) 초음파 검사의 장점, 단점 290
2.5.4 염색침투탐상검사(PT) 291
(1) 침투액과 현상액 291
(2) 염색침투탐상검사 순서 292
(3) 염색 침투 탐상 검사의 장점, 단점 293
2.5.5 와전류 탐상(Eddy Current Test, ECT) 293
(1) 와전류 검사 장비 295
(2) 와전류 탐상의 장점, 단점 295


CHAPTER
03
알루미늄 합금의 내식성
3.1 공식 (Pitting Corrosion) 301
3.2 틈부식 (Crevice Corrosion) 303
3.3 갈바닉 부식 (Galvanic Corrosion) 305
3.4 마모 (Erosion and Turbulence Corrosion) 307
3.5 캐비테이션 부식 (Cavitation-Corrosion) 308
3.6 입계부식 (Intergranular Corrosion) 310
3.7 기타 부식 손상 312
3.7.1 응력에 의한 부식 손상 312
(1) 응력부식균열(Stress Corrosion Cracking) 313
(2) 부식피로 313
3.7.2 기타 환경에 의한 부식 손상 313
(1) 미생물 부식 313
(2) 누설전류부식(Stray Current Corrosion) 314
3.8 환경별 부식 인자 315
3.8.1 알루미늄과 대기 부식 315
3.8.2 알루미늄과 토양부식 315
3.8.3 알루미늄과 물 315
3.8.4 알루미늄과 콘크리트 316
3.8.5 알루미늄과 목재 317
3.9 내식성에 미치는 합금원소의 영향 318
3.9.1 마그네슘과 실리콘의 영향 318
3.9.2 기타 합금원소의 영향 319
(1) 구리(Cu) 319
(2) 철(Fe) 319
(3) 망간(Mn) 과 크롬(Cr) 320
(4) 아연(Zn), 니켈(Ni) 그리고 티타늄(Ti) 320
(5) 안티몬(Sb), 비스무스(Bi) 그리고 납(Pb) 320
(6) 수은(Hg), 인디움(In), 갈륨(Ga) 그리고 주석(Sn) 320
3.10 기타 321
3.10.1 합금 조직의 영향 321
3.10.2 제조 공정의 영향 321

CHAPTER 04 알루미늄의 표면 처리

4.1 아노다이징(Anodizing) 323
4.1.1 아노다이징(Anodizing) 323
(1) 아노다이징의 전기 화학적 반응 323
(2) 아노다이징의 특징 324
4.1.2 아노다이징의 용도 326
(1) 연질 아노다이징(Soft Anodizing) 326
(2) 경질 아노다이징(Hard Anodizing) 327
4.1.3 아노다이징 피막의 용도 별 구분 329
(1) ASTM의 구분 329
(2) 미국 국방규격(Mi-A-8625F)의 구분 330
4.1.4 알루미늄 합금 종류와 아노다이징 특성 331
(1) 합금 종류에 따른 아노다이징 특성 331
(2) 아노다이징과 합금원소의 영향 332
4.1.5 아노다이징면의 특징 334
(1) 착색 특성 334
(2) 내식성 335
(3) 내마모성 335
(4) 전기저항성 335
(5) 내열성 335
4.1.6 아노다이징 공정 336
(1) 탈지 공정(Degreasing) 336
(2) 산화막 제거(Ethching) 337
(3) 산세(Smutting) 337
(4) 아노다이징(Anodizing) 338
4.1.7 아노다이징 전해액 338
(1) 황산(Sulfuric Acid) 338
(2) 크롬산(Chromic Acid) 339
(3) 인산(Phosphoric Acid) 339
(4) 옥살산(Oxalic acid) 339
4.1.8 아노다이징 공정 변수 340
(1) 전류 밀도 340
(2) 전압 342
(3) 전해질 농도 342
(4) 전해액내 알루미늄의 농도 342
(5) 교반과 온도 343
4.1.9 착색 아노다이징 345
(1) 일체형 착색(Integral Coloring) 345
(2) 염색(Dyeing) 346
(3) 전기적 착색(Electrolytic colouring) 347
(4) 봉공 처리(Sealing) 347
4.1.10 봉공 처리 공정 348
(1) 증기 봉공 처리 349
(2) 중크로메이트(Dichromate) 봉공 처리 349
(3) 규산염 소다 봉공 처리 350
(4) 초산니켈 봉공 처리 350
(5) 저온 불화니켈 봉공 처리 351
4.2 화성피막처리 (Chemical Conversion Coating) 352
4.2.1 알로다인 처리(Alodine) 352
4.2.2 크로메이팅(Chromating) 353
4.3 페인트 도장 354
4.3.1 습식 페인트 도장 355
(1) 도료의 구성 355
(2) 도장 시공 방법 356
(3) 도장의 건조 356
4.3.2 분체 도장 357
4.4 도금 358
4.4.1 전기 도금 359
(1) 징케이트(Zincate) 처리 361
(2) 스트라이크 도금(Strike Plating) 361
4.4.2 무전해 도금 362
4.4.3 용융 도금 363
4.4.4 기상 증착 도금(Evaporation Deposition) 363
(1) 화학적 기상 증착법 (DVD) 364
(2) 물리적 기상 증착 (PVD) 364
4.5 기계적인 표면 처리 365
4.5.1 블라스팅(Blasting) 366
4.5.2 기계적 연마(Mechanical Polishing) 366
(1) 연마면 표면 조도 367
4.6 전해 연마와 화학적 연마 367
4.6.1 전해 연마(Electropolishing) 368
(1) 전해 연마의 특징 368
(2) 전해액의 선정 369
(3) 전류 밀도 369
(4) 연마 가공 시간 370
(5) 연마 가공 온도 370
4.6.2 화학적 연마(Chemical Polishing) 371
(1) 인산-황산-질산법 371
(2) 인산-질산법 372
(3) 인산-황산법 372