비철금속과 가벼운 금속(Mg 등)

핵심 정리

비철금속은 철을 제외한 모든 금속을 가리키며, 구리·알루미늄·마그네슘·티타늄·니켈·아연·납·주석 등 종류가 매우 많다. 금속은 광택이 있고 전기와 열을 잘 전도하며, 늘려서 선으로 뽑을 수 있는 연성과 두드려 모양을 만들 수 있는 전성을 가진다. 비철금속은 이 공통 성질을 가지면서도 철보다 가볍거나 특정 환경에 강하다는 점에서 쓰임이 갈린다.

알루미늄은 비중이 약 2.7로 가볍고 가공성과 주조성이 좋은 금속이다. 또 다른 금속과 합금하면 기계적 성질이 크게 향상된다. 그래서 실제 기계 재료로는 순수 알루미늄보다 합금 형태로 쓰이는 경우가 많고, 합금은 주물용과 가공용으로 나뉜다.

알루미늄의 내식성은 표면의 피막에서 나온다. 알루미늄은 표면에 얇은 산화알루미나 부동태 피막이 자연 형성되어 내식성이 좋다. 다만 이 장점은 환경에 따라 달라진다. 알루미늄은 대기에서는 보호 피막으로 내식성이 좋으나 해수에서는 염분에 의해 부식되기 쉽다.

내식성을 더 높이려면 합금 원소를 넣는다. 내식용 알루미늄 합금은 Mn, Mg, Si 등을 첨가해 내식성을 높인다. 합금의 목적은 Mn·Mg·Si 첨가로 내식성 향상에 있다고 보면 된다.

비철금속 문제를 풀 때는 금속 이름, 비중, 쓰임, 사용 환경의 네 가지 기준으로 나눠 보면 헷갈림이 줄어든다.

자세히

경금속의 비중과 쓰임

가벼운 금속은 비중과 쓰임으로 구별한다. 비중이 약 4.5로 단단하고 내식·내열성이 좋아 항공기 구조용 합금에 쓰이는 금속은 티타늄이고, 비중이 8.9로 전연성이 좋아 동전에 쓰이는 금속은 니켈이다.비중이 약 4.5로 단단하고 내식·내열성이 좋아 항공기 구조용 합금에 쓰이는 금속은 티타늄이고, 비중이 8.9로 전연성이 좋아 동전에 쓰이는 금속은 니켈이다.

알루미늄은 철이나 구리보다 가볍다. 마그네슘은 비중이 약 1.7로 알루미늄, 티타늄, 구리보다 가벼운 금속이다. 그중 마그네슘은 비중이 약 1.74로 공업용 금속 중 가장 가벼움다.마그네슘은 비중이 약 1.74로 공업용 금속 중 가장 가볍다. 마그네슘 합금은 비강도가 우수하여 항공기·자동차 등의 경량 부품에 쓰인다.

비중은 같은 부피의 무게를 비교하는 기준이므로, 가볍다는 말은 비중 값으로 판단한다. 비중이 작다고 모든 용도에 유리한 것은 아니며, 강도·내식성·가공성이 함께 맞아야 실제 재료로 쓰인다.

두랄루민 계열의 성분과 시효경화

두랄루민은 알루미늄에 구리, 마그네슘, 망가니즈(Mn)를 넣은 고력 알루미늄 합금이다. 고력 합금은 순 알루미늄보다 강도를 높여 구조 부재에 쓰도록 만든 합금을 뜻한다. 두랄루민은 비중이 연강의 약 1/3 정도인 경량 재료이기도 하다.