Metal   금속

(2022-05-24)

야금, Metallurgy, 금속학


1. 금속 (Metal, 金屬)

  ㅇ 일반적으로, 큰 연성전성, 큰 전기 전도도열 전도성, 광택, 강도를 갖는 물질 그룹
     - 화학결합을 할 때 전자를 잃는 경향 (이온화 에너지 낮음)         ☞ 금속결합 참조


2. 금속 원소의 특징

  ㅇ 자연계에 존재하는 원소들의 약 70% 이상이 금속 원소임
     - 존재 형태 : 지구 지각(地殼)산화물 형태로 존재
        . 산소,황,할로겐비금속결합한 형태로 광석에 들어있음
     - 금속 원소 例) 철,알루미늄,마그네슘,구리,티탄,금,니켈 등이 있음

  ㅇ 주로 주기율표의 왼쪽에 위치함
     - 대략 110개의 화학 원소 중 68~87개 (약 90개 정도)가 금속으로 분류
     - 주기율표 상에서 금속성은 같은 에서는 아래로 갈수록 강해짐    ☞ 화학 원소의 주기성
        . 한편, 같은 에서 이온화에너지,전자친화도,전기음성도 경향은 모두 감소함

  ㅇ 원자 구조
     - 외각껍질에 전자가 많지 않음. 보통 3개 미만.

  ㅇ 이온화 경향
     - 전자를 잃고(주고), 양 이온이 되기 쉬움

  ㅇ 결정 구조
     - 대부분 체심입방(BCC), 면심입방(FCC), 조밀육방(HCP) 등
        . 모든 방향으로 서로 똑같은 결합을 한 채, 함께 밀집된 구형의 원자들로 묘사 가능

  ㅇ 대부분 실온에서 고체로 존재
     - 단, 수은,갈륨,세슘,루비듐,프랑슘은 예외

  ㅇ 밀도(密度) 및 비중(比重)이 높음
     - 세라믹,폴리머에 비해 상대적으로 밀도,비중이 높음 


3. 금속의 성질

  ※ 금속이 광범위하게 사용되는 이유는,
     - 성질상의 특성 폭이 넓고, 그 특성을 여러 방법으로 구현이 용이하기 때문임

  ㅇ 기계적 성질
     - 전성연성을 갖음
        . 펼치거나 뽑을 수 있는 성질
     - 소성 변형성이 있음
        . 가공 및 변형이 쉬움
     - 고 강도  (강성, 경성, 인성 등)
        . 단단하고 강도가 높음
     - 결정의 대칭성이 좋음
        . 방향 있는 결합을 형성하지 않음
     - 잘 미끄러짐
     * 순 금속 보다는 합금을 통해 개선된 성질을 갖게됨

  ㅇ 전기적 성질
     - 열과 전기전도체 (전기전도체 및 열전도체)
        . 자유전자(전도전자)의 손쉬운 이동으로 에너지, 열전달, 전기 전도도가 좋음
           .. 例) Ag > Cu > Au > Al 등
        . 전기장을 가하면 전자들이 유동(Drift)
     - 일부 금속에서 유용한 자기적 성질을 갖음
        . 例) Fe, Co, Ni 등

  ㅇ 광학적 성질
     - 가시광선의 불투과성(반사성)
     - 금속 표면에서 금속 광택(metallic luster)을 갖음
        . 단, 나트륨(Na),칼륨(K)은 무르고 광택 없음


4. 금속의 종류

  ※ ☞ 금속 종류, 합금 참조
     * 순금속은, 자연상태에서 거의 존재하지 않고, 거의 모든 금속 물질합금 형태임
        . (합금 : 2 이상의 금속 또는 비금속과의 혼합물)
     - 금속 재료 (철강 금속, 비철 금속)
     - 금속 원소 (전이 금속, 준금속, 알칼리 금속)


5. 금속학 (Metallurgy, 金屬學)

  ㅇ 순수 금속 및 합금의 성질을 다루는 학문

  ㅇ 금속 공학 (Metallurgical Engineering, ⾦屬⼯學)
     - 금속에 대한 제련,가공,열처리,표면가공 등을 연구하는 학문

  ㅇ 야금학 (Metallurgy, 冶金)
     - 광석에서 금속을 가려내는 것
        . 광물로부터 사용 목적에 적합한 조성,조직을 갖는 금속을 만드는 기술/과정
        . 실용성 있는 금속 소재를 만들고, 그것을 가공,성형하는 것
     - 과정 : 채광 → 전처리환원 → 정제(제련) → 합금
     - 구분 : Physical Metallurgy (물리야금), Chemical Metallurgy (화학야금)



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