알루미늄(Al)
(가) 제조법
알루미늄(Al)은 보크사이트(bauxite, Al2O3․2H2O)를 원료로 알루미나(Al2O3)를 제조하고 이것을 빙정석(氷晶石, Na3AlF6)의 용융액 속에 넣어 용융한 다음, 950℃ 전후의 온도에서 탄소 전극을 사용해서 전해하면 Al은 환원되어 전해조 밑에 고인다.
전해하여 얻을 수 있는 Al의 순도는 99.5~99.8%이며 원료나 탄소 전극 등에서 여러 가지 불순물이 혼입된다. 원료 광석으로부터 혼입되는 Mn, Cr, V, Ti 등이 많으면 도전율이 저하된다. 이 알루미늄 지금을 다시 전해하면 99.99%정도의 순도가 높은 것을 얻을 수 있다.
(나) 알루미늄의 성질
1) 물리적 성질
알루미늄은 백색의 가벼운 금속으로 중요 성질을 기술하면 다음과 같다.
① 비중이 약 2.7로서 대단히 가벼우며, 마그네슘을 제외하고는 보통 다른 금속의 1/3정 도의 무게를 가지는 금속으로 합금을 만들었을 경우 높은 강도를 유지하므로 항공기나 교통 기관용 재료 등에 많이 쓰인다.
② 도전율과 열전도율은 은․구리 다음으로 양호하며 송전선 액체 공기 제조 부품에 사 용된다.
③ 대기 중에서 표면에 산화알루미늄(Al2O3)의 얇은 피막이 생겨 내식성이 우수할 뿐 아니라 가공성이 좋아서 건축용, 차량용, 선박용 및 가정 기구용 등의 재료로 널리 사용된다.
④ 알루미늄의 부식은 공기 중의 습도와 염분 함유량, 불순물의 양․질 등에 관계된다.
즉, 철이나 구리 등의 불순물이 함유되면 수분에 대하여 내식성이 저하된다.
⑤ 용융점이 낮아 용해가 용이하다.
⑥ 전연성이 우수하다.
⑦ 색깔이 아름답고 용접성이 우수하다
2) 기계적 성질
알루미늄의 기계적 성질도 그 순도, 가공도, 열처리 조건, 시험 온도 등에 의하여 달라진다.
같은 열처리 조건하에서 고온에서는 인장 강고와 내력 등이 감소되고 저온이 될수록 다시 증가하여 상온에서의 인장 강도는 최대가 된다. 알루미늄의 열간 가공은 280~500℃사이에서 행하며, 냉각 가공 때에는 가공이 70~80% 정도까지는 중간 풀림을 하지 않아도 좋다.
3) 화학적 성질
알루미늄은 비교적 내식성이 좋은 금속인데, 그 이유는 표면에 엷고, 치밀하고, 굳은 산화알루미늄 막이 생성되어 있기 때문이며, 순도가 높을수록 내식성이 좋다.
알루미늄은 여러 가지 유기산에 침식되지 않으므로 화학 공업 분야에 많이 쓰이지만 묽은 염산, 황산, 인산, 질산 등의 무기산류에는 약하다, 단 80%이상의 농질산에는 침식되지 않으므로 발열(發熱) 질산의 용기로 사용된다.
알루미늄은 알칼리 수용액에도 약하다. 단 암모니아에는 보호막이 생기므로 침식되지 않는다. 소량의 불순물의 함유되어 있어도 현저하게 내식성이 떨어지는 경우가 많은데 가장 해로운 원소는 구리(Cu)이다. 구리는 0.1% 이하에서 해롭고, 철, 니켈, 은 등도 내식성을 해친다. |
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