13 Al
  • Name ALUMINUM (알루미늄)
  • Symbol Al
  • Atomic No. 13
  • Atomic weight 26.9815
Properties (물성)견적문의
  • Melting Point660.1℃
  • Boiling Point2467℃
  • Density2.699g/㎤
  • Thermal Conductivity237W/(m.K)at 27℃
  • Specific Heat987J/(kg.K)at 25℃
  • Heat of Fusion10.71.30kJ/mol
  • Heat of Vaporization294kJ/mol
  • Electronegativity1.5 Pauling's
  • Mohs Hardness2~2.9
  • Electrical Resistivity26.5nΩ·m at20℃
  • Tensile Strength207Mpa
  • Crystal StructureCubic,face centered

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주기율표 13족에 속하는 금속원소. 알루미늄이라는 이름은 백반(白礬)에서 유래한다. 즉, 백반 속에 금속원소의 산화물이 존재한다는 것은 이미 1754년 독일의 A.S.마르크그라프에 의해 확인되었으나, 영국의 H.데이비는 이것에서 금속을 얻을 수 있다고 하여, 그 금속을 백반의 라틴어인 almen을 따서 알뮴(almium)이라 명명하였다. 그 후 금속원소로 확인되어 알루미늄이라고 부르게 되었다. 1827년 독일의 F.뵐러가 처음 금속으로 분리하였다. 알루미늄의 공업화는 55년 전기분해에 의해 금속을 얻는 방법을 발견한 프랑스의 H.E.생트 클레르 드빌에 의해서 시작되었으며, 66년에 프랑스의 P.L.T.에루 및 미국의 C.M.홀에 의해서 독립적으로 대량생산이 가능한 전기분해 제조법(에루-홀법)이 발명됨으로써 오늘날의 경합금시대의 기초가 마련되었다.

 

 <존재> 지구상에 다량으로 널리 존재하는데, 각종 금속의 알루미노규산염으로서 암석·토양의 주성분이 되어 있다. 광석으로는 장석(長石)·운모·빙정석(氷晶石)·반토(礬土)·도토(陶土) 등이 있으며, 이들이 풍화한 점토(粘土) 외에, 산화물로는 홍옥(루비)·청옥(사파이어)·강옥(鋼玉:코런덤) 등 보석도 많다. 현재 알루미늄의 원료로는 수반토(水礬土) 등을 주성분으로 하는 보크사이트를 사용하며 이것으로 알루미나를 만들고, 이것을 융제(融劑) 속에서 전기분해하여 알루미늄을 만드는 방법이 흔히 행해진다. 존재량은 산소·규소에 이어 제3위이며, 금속원소로는 제1위이다.

 

 <성질> 은백색의 부드러운 금속으로 전성(展性)·연성(延性)이 풍부하여, 박(箔)이나 철사로 만들 수 있다. 시중에서 판매되는 알루미늄은 98.0∼99.85 %의 순도이며, 주요 불순물은 규소와 철이다. 성질은 순도에 따라 다른데, 전기의 양도체로, 비저항은 구리의 약 1.6배이다. 또, 비중으로 보아 전형적인 경금속이다. 공기 중에 방치하면 산화물의 박막(薄膜)을 생성하여 광택을 잃지만, 내부까지 침식되지는 않는다. (부동태:스스로 산화피막을 형성하여 부식을 막는다.) 공기 중에서 녹는점 가까이 가열하면 흰 빛을 내며 연소하여 산화알루미늄이 된다. 이 때 높은 온도가 되므로, 분말을 써서 금속의 야금(冶金)이나 용접을 한다. 질소·황·탄소 등과 직접 화합하여 질소화물·황화물·탄화물이 되며, 할로겐과도 작용하여 염화물·브롬화물 등을 만든다. 산에 녹아 염을 만들지만, 진한 질산에는 잘 침식되지 않는다. 알칼리에 녹아 수소를 발생하여 알루민산염이 된다.

 

 <제조법> 공업적 제조법으로는 대부분 에루-홀법이 사용되고 있는데, 알루미나를 주원료로 하여, 이것을 융해한 빙정석 속에서 만든다. 알루미나는 바이어법으로 만들며, 빙정석은 천연의 것 또는 수산화알루미늄을 플루오르화수소산에 녹여서 수산화나트륨으로 중화시켜서 만든 것을 사용한다. 전해로(電解爐)는 강철제의 운두가 얕은 직사각형 내화벽돌과 두꺼운 탄소로 안붙임(lining)되어 있고, 이것이 음극(陰極)으로 되어 있다. 노의 상부에는 소성전극(燒成電極)이나 제데르베르크식 전극을 사용한다. 소성전극은 피치-코크스를 주제로 하고, 점결제(粘結劑)로서 피치-타르 등을 가해서 소성한 것이며, 단면이 작기 때문에 다극식(多極式) 양극이 되지만, 제데르베르크식은 1~2개의 전극으로 큰 용량의 조업이 용이하기 때문에 현재는 대부분 이 방식을 채용하고 있다. 이 방식의 전류용량은 1만∼6만 A이며, 최근에는 10만 A나 되고, 노의 효율이나 열손실 등을 고려하여 대형로가 되는 경향이 있다. 알루미나가 전기분해되면 음극에는 알루미늄, 양극에는 산소가 생기는데, 산소는 양극의 탄소와 반응하여 이산화탄소 및 일산화탄소를 발생시킨다. 전기분해 온도는 약 970 ℃, 전압은 4.5∼6.5 V이다. 알루미나가 7 % 정도일 때가 효율이 좋으며, 감소하면 이른바 양극효과 때문에 좋지 못하므로 휘젓는다. 원료인 알루미나는 하루에 몇 번 첨가해 주고, 노바닥에 괸 알루미늄은 종종 사이펀 등으로 떠낸다. 이 때의 제품의 순도는 99.7∼99.9 %이다. 전류효율은 80∼90 %이고, t당 소비전력은 1만 8000 kWh이다. 이보다 더 정밀하게 할 때는 3층식 알루미늄정제법을 사용한다. 이것은 1922년 후프스가 공업화한 방법인데, 전기로의 하층에 조(粗)알루미늄합금(약 30 %의 구리가 함유되어 있다)을 녹이고, 중층에 전해욕(電解浴), 상층에 정제된 알루미늄이 뜨는 전기분해법이며, 순도 99.92∼99.999 %의 것을 얻을 수 있다.

 

 <용도> 전성(展性)·연성(延性)이 풍부하고 비중이 작으며, 열·전기의 전도성이 크고 대기 중에서의 내식성이 강하기 때문에, 판재·박재(箔材)·봉재·선재·관재·형재(型材) 등 모든 형태로 가공되어 이용된다. 가벼운 점을 이용하여 항공기·자동차·선박·철도에 사용되고, 전기의 양도체인 점을 이용하여 송전선 등에 사용된다. 또, 식품공업·식기류 등에서의 알루미늄 이용은 내식성(耐蝕性)과 인체에 해가 없는 점 때문이다. 이 밖에 페인트, 알루미늄박에 의한 포장이나 건축재료 및 원자로재 등 현재까지 극히 많은 용도가 알려져 있다. 것이 쓰이고 있는 것을 외국의 예에서 볼 수 있다.

   Al 99.9+%   25g/$90   100g/$270   500g/$1,020
  70~80nm        
   Al 99.9+%   25g/$205   100g/$399   500g/$1,455
  40~50nm     1kg/$2,455    
   Al 99+%   5g/$82   25g/$170   100g/$354
  18nm     500g/$1,251   1kg/$2,279   2kg/$4,300
   Al2O3, alpha 99.9+%   100g/$85   500g/$170   1kg/$262
  500nm, hydrophilic     10kg/$2,096    
   Al2O3, alpha 99+%   100g/$83   500g/$158   1kg/$230
  500nm, hydrophilic     10kg/$1,830    
   Al2O3, alpha     100g/$84   500g/$160   1kg/$234
  500nm, aluminate coated, lipophilic     10kg/$1,860    
   Al2O3, alpha 99.9%   100g/$80   500g/$170   1kg/$240
  200nm     10kg/$1,920    
   Al2O3, alpha 99.97%   100g/$70   500g/$140   1kg/$200
  150nm     10kg/$1,620    
   Al2O3, alpha 99.5%   100g/$70   500g/$140   1kg/$200
  27~43nm     10kg/$1,620    
   Al2O3, gamma, hydrophilic 99+%   100g/$84   500g/$160   1kg/$234
  500nm     10kg/$1,860    
   Al2O3, gamma, hydrophilic 99.97%   100g/$75   500g/$155   1kg/$220
  20~30nm     10kg/$1,770    
   Al2O3, gamma, hydrophilic 99%   100g/$75   500g/$155   1kg/$220
  20nm     10kg/$1,770    
   Al2O3, gamma, hydrophilic 99.99%   100g/$85   500g/$168   1kg/$254
  10nm     10kg/$2,010    
   Al(OH)3 99.5%   100g/$80   500g/$180   1kg/$320
  50nm     5kg/$1,400    
   AlN 99.5%   100g/$260   500g/$867   1kg/$1,084
  70~80nm        
   Al 99.9%   5g/$25   25g/$45   100g/$65
  800nm, metal basis     500g/$195   1kg/$358  
   Al 99.9%   1g/$28   5g/$58   25g/$95
  100nm, metal basis     100g/$275    
   Al 99.9%   1g/$28   5g/$58   25g/$95
  70nm, metal basis     100g/$275    
   Al 99.9%   1g/$35   5g/$85   25g/$198
  40nm, metal basis     100g/$680    
   Al 99.9%   1g/$38   5g/$85   25g/$175
  18nm, laser synthesized     100g/$365    
   Al2O3 alpha 99+%   25g / $29   100g / $55   500g / $128
  80nm     1kg / $179   10kg / $1,450  
   Al2O3 alpha 99.9%   5g / $29   25g / $49   100g / $68
  135nm     500g / $125   1kg / $175   10kg / $1,450
   Al2O3 alpha 99.9%   5g / $35   25g / $55   100g / $78
  200nm     500g / $118   1kg / $175   10kg / $1,350
   Al2O3 alpha 99.9%   5g / $35   25g / $55   100g / $78
  300nm     500g / $118   1kg / $175   10kg / $1,350
   Al2O3 alpha 99+%   100g / $55   1kg / $148  
  0.5um        
   Al2O3 alpha 99+%   100g / $55   1kg / $148  
  0.8um        
   Al2O3 alpha 99+%   100g / $55   1kg / $148  
  1um        
   Al2O3 alpha     25g / $45   50g / $75   100g / $125
  60nm, SuperHydrophobic     500g / $298   1kg / $498  
   Al2O3 gamma 99.99%   5g / $39   25g / $69   100g / $159
  5nm     500g / $389   1kg / $659  
   Al2O3 gamma 99+%   25g / $29   100g / $59   500g / $128
  20nm     1kg / $185    
   Al2O3 gamma 99.5%   25g / $45   100g / $99   500g / $239
  high purity, 80nm     1kg / $392    
   Al2O3 alpha/gamma 99.9%   5g / $35   25g / $55   100g / $98
  50nm     500g / $228   1kg / $368   10kg / $2,900
    Al2O3     5g / $39   25g / $65   100g / $138
  amorphous, 50nm     500g / $293   1kg / $498  
   Al(OH)3 99.9%   5g / $49   25g / $85   100g / $165
  10nm, Hydrophilic     500g / $495   1kg / $780  
   ATO 99.95+%   5g / $45   25g / $75   100g / $175
  30nm     500g / $366   1kg / $566  
   AZO 99.99%   5g / $48   25g / $88   100g / $169
  15nm, high purity     500g / $252   1kg / $428  
   AlN 99.5%   100g / $158   1kg / $595  
  800nm, Hexagonal        
   AlN 99.5%   100g / $188   1kg / $795  
  500nm, Hexagonal        
   AlN 99.5%   25g / $78   100g / $188   500g / $598
  65~75nm, Hexagonal        
   AlNC 99.5%   500g / $899    
  1~3um        

 

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