A7075(초초 두랄루민)이란? – 특징 및 유사한 소재와의 차이에 대하여

알루미늄 은 항공기와 가전, 자동차 부품 등 우리 주변의 다양한 공업 제품에 사용됩니다. 일반적으로 알루미늄은 철계 재료보다 가벼운 소재이지만 강도가 낮다는 단점이 있습니다.

그러나 A7075는 알루미늄 합금 중에서도 특히 강도가 높은 소재로 철계 소재에 필적하는 강도가 있습니다. 이번 기사에서는, A7075의 용도나 장점, 단점, 다른 알루미늄 소재와의 차이 등을 해설합니다.

A7075란?

A7075는, 「JIS H 4040」으로 규정되고 있는 「초초 두랄루민」이라고 불리는 알루미늄 합금입니다. 아연, 마그네슘, 동(구리)를 포함하는, Al-Zn-Mg-Cu형 합금입니다. 7000번대는 Al-Zn-Mg-Cu형과 Al-Zn-Mg형으로 크게 나누어져 있으며, A7075는 Al-Zn-Mg-Cu형의 대표적인 소재입니다. 알루미늄 합금의 7000번대에는, 그 밖에 A7072나 A7N01등이 있습니다.

A7075는 T6 처리라고 불리는 열처리로 크게 강도를 올릴 수 있습니다. T6 처리는 알루미늄 합금의 대표적인 열처리 방법입니다. 용체화 처리를 하고 담금질을 하고, 시효 경화 처리에 의해 강도를 올립니다.

용체화 처리란, 금속을 가열하여 고용체로 하고, 원소를 녹인 후 급냉하는 처리입니다. 또한, 시효 경화 처리란, 용체화 처리한 소재를 적절한 온도로 유지해, 강도를 올리는 방법입니다.

A7075에는 강도 외에도 일반적인 알루미늄과 마찬가지로 가벼운 특징이 있습니다.

따라서 강도가 필요하고 경량화하고 싶은 제품에 어울립니다. 예전에는 해군 전투기에서도 사용된 실적이 있습니다.

A7075의 특징

A7075의 특징을 장점과 단점으로 나누어 설명합니다.

A7075의 장점

강도가 높다

A7075의 제일의 특징은 강도입니다. 알루미늄 합금 중에서 가장 강도가 높은 소재로 인장 강도는 570N/mm^2 정도입니다. 또한 경도도 높고, 150HBW 정도 있습니다.

강도가 높기 때문에 높은 하중이 가해지거나 충격이 가해지는 부품에 사용됩니다. 닳아 상처나기 쉬운 부품에 사용되는 경우도 있습니다.

절삭성이 좋다

A7075의 피절삭 지수는 120으로 비교적 절삭하기 쉽습니다.

범용 알루미늄 합금인 A5052 의 피절삭 지수가 180이므로, 조금 뒤떨어지지만, 스테인리스의 피절삭 지수가 55정도이므로 금속 중에서는 깎기 쉬운 소재라고 할 수 있습니다.

A7075의 단점

내식성

순수한 알루미늄은 산소와 결합하여 표면에 산화알루미늄의 막(산화피막)을 생성하므로 내식성이 높은 소재입니다. 그러나, A7075는 동(구리)를 첨가하고 있기 때문에 입계 부식을 일으키기 쉽고, 표면의 산화 피막이 안정적으로 만들어지지 않습니다. 따라서 내식성에 관해서는 다른 알루미늄 합금보다 열등합니다.

용접성

A7075는 용접시 응고 균열이라고 하는 현상이 발생할 수 있습니다.

응고 균열은 열로 녹은 액상이 응고 완료할 때 수축 변형이 발생하여 균열로 이어지는 현상입니다.

용접할 수 없는 일도 없습니다만, 스테인리스 나 철, A5052등의 쪽이 용접성은 좋을 것입니다.

오랫동안 사용하면 강도가 떨어집니다.

A7075는, 열처리를 하지 않는 경우는 인장 강도가 270N/mm^2 정도입니다만, T6 처리에 의해 570N/mm^2 정도까지 올릴 수 있습니다.

매우 높은 강도입니다만, T6 처리의 시효 경화는 장기간 사용하고 있으면 조금씩 강도가 떨어진다는 단점이 있습니다.

비용이 높다

A7075는 고성능이지만 다른 알루미늄 소재에 비해 비용이 높습니다. 강도가 필요한 부분에는 A7075를 사용하고, 다른 부분에는 A5052 등의 범용적인 알루미늄 합금을 사용하면 좋을 것입니다.

A7075의 용도

A7075는 가볍고 강도가 높은 특징이 있으므로 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 주요 용도는 다음 아래와 같습니다.

항공, 우주 관련

가볍고 강도가 높기 때문에 항공기나 인공위성, 로켓 등의 부품으로 사용되고 있습니다.

예를 들면, 하우징(부품)이거나, 고정밀도의 링 형상의 부품 등 많이 채용되고 있습니다

차량, 로봇 관련

철도나 자동차 등 차량 관련 부품에도 A7075가 사용되고 있습니다. 또한 로봇의 구조 부품 중에서 강도가 필요한 부분에 사용되고 있습니다.

금형

고도가 높고 마모하기 어려우므로 사출 성형품 등의 금형 에 사용되고 있습니다.

스포츠 용품

스키 플레이트와 금속 방망이 등 스포츠 용품에 사용됩니다. 가볍고 충격에도 강하기 때문에 경기 용품에 적합합니다.

A7075와 다른 알루미늄 소재와의 차이

알루미늄 합금은 1000번대에서 8000번대까지 있으며, 각각에 특징이 있습니다.

이번에는 알루미늄 합금 중에서 자주 사용되는 A2017 과 A2024, A5052에 대해 A7075와의 차이를 설명합니다.

또, 스테인리스나 철과 A7075의 차이에 대해서도 해설합니다.

두랄루민과 초두랄루민과의 차이

두랄루민이라고 불리는 알루미늄은 3종류이며, A2017은 두랄루민, A2024는 초두랄루민, A7075는 초초 두랄루민이라고 불립니다.

A2017에는 동(구리)와 마그네슘이 포함되어있어 강도가 우수합니다. 철강 재료 만큼 강도가 높고 항공기 부품 등에 사용되고 있습니다.

같은 2000번대에서도 A2024는 A2017보다 동(구리)나 마그네슘의 함유량이 많아 강도와 절삭 가공성이 향상하고 있습니다. 그러나 A2024는 A2017보다 내식성이 다소 열등합니다.

A7075는 주로 마그네슘과 아연, 동(구리)를 함유하고 있으며, A2017이나 A2024보다 강도가 높습니다. 한편, 응력 부식 균열을 일으킬 가능성이 있습니다.

A5052와의 차이

A5052는 5000번대의 알루미늄 합금으로 마그네슘을 함유하고 있습니다. 가장 일반적인 알루미늄 합금으로 범용 알루미늄이라고도합니다. 선박 부품 및 자동차 부품 외에도 다양한 기계 부품으로 사용됩니다.

A5052는 가볍고 가공성이 좋다는 특징이 있습니다. 그러나 강도는 그다지 높지 않습니다.

한편, 두랄루민은 동(구리)를 함유하여 강도를 높이고 있습니다. A7075는 A5052뿐만 아니라 두랄루민 중에서도 강도가 가장 높은 알루미늄 합금입니다.

A5052는 범용 알루미늄이므로 다양한 부품의 소재로 사용됩니다. 한편, A7075는 강도가 높다는 특징을 살려 하중이 걸리거나 충격이 가해지는 부품의 소재로 사용되고 있습니다. 단, 내식성이 떨어지므로 사용 환경에 주의가 필요합니다.

스테인레스나 철과의 차이

일반적인 알루미늄의 비중은 스테인리스 와 철에 비해 절반 이하입니다. 따라서 철계의 부품을 경량화할 때 등에 사용됩니다. 다만, 일반적으로 알루미늄은 스테인리스나 철과 비교하면 강도가 떨어진다는 난점을 가지고 있습니다.

A7075의 비중은 일반적인 알루미늄과 거의 다르지 않지만 강도는 철이나 스테인리스에 비해 동등 이상입니다. 따라서 가볍고 강도가 필요한 부품에는 A7075가 가장 적합합니다.

A7075는 용접성이 나쁘고 철이나 스테인리스처럼 쉽게 가공할 수 없으므로 나사나 볼트, 리벳을 사용하는 등 체결 방법에 주의합시다.

정리

A7075의 가장 큰 특징은 강도입니다. 철이나 스테인리스와 비교해도 같을 정도의 강도로, 또 다른 알루미늄과 같이 가벼운 소재입니다. 경량화하고 싶은 경우나 다른 알루미늄 소재보다 강도를 올리고 싶은 경우에 적합한 소재라고 할 수 있습니다.

그러나 용접성은 좋지 않으므로  다른 부품과 어떻게 고정하는지 확인이 필요합니다

기존 알루미늄 소재에서 A7075로 변경하는 경우에는  시험 제작을 하여 한 번 확인해 보는 것을 권장합니다.