1. 금속 (Metal, 金屬)
ㅇ 일반적으로, 큰 연성 및 전성, 큰 전기 전도도 및 열 전도성, 광택, 강도를 갖는 물질 그룹
- 화학결합을 할 때 전자를 잃는 경향 (이온화 에너지 낮음) ☞ 금속결합 참조
2. 금속의 특징
ㅇ 자연계에 존재하는 원소들의 약 70% 이상이 금속 원소임
- 존재 형태 : 지구 지각(地殼)에 산화물 형태로 존재
. 산소,황,할로겐 등 비금속과 결합한 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 족에서는 아래로 갈수록 강해짐 ☞ 화학 원소의 주기성
. 한편, 같은 족에서는, 이온화에너지,전자친화도,전기음성도 경향이 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 : (통상, 두드렸을 때 가루가 되지 않음)
- 전성 및 연성을 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 전기의 전도체 (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
. 즉, 비추어진 빛 대부분을 반사시킴 (반사성)
- 따라서, 금속 표면에서, 금속 광택(metallic luster)을 갖음
. 통상, 금색,은색 등 독특한 광택을 갖음
. 단, 나트륨(Na),칼륨(K)은 무르고 광택 없음
- 이에따라, 거울 등에 이를 이용함 (유리에 은 도금 등)
4. 금속의 종류
※ ☞ 금속 종류, 합금 참조
* 순금속은, 자연상태에서 거의 존재하지 않고, 거의 모든 금속 물질이 합금 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)
- 주로, 광석(철광석)을 가열하고 녹여서 금속(철)을 추출하는(가려내는) 과정
. 광물로부터 사용 목적에 적합한 조성,조직을 갖는 금속을 만드는 기술/과정
. 결국, 실용성 있는 금속 소재를 만들고, 그것을 가공,성형하는 것
- 과정 : 채광 → 전처리 → 환원 → 정제(제련) → 합금
- 구분 : Physical Metallurgy (물리야금), Chemical Metallurgy (화학야금)
- 한편, 제조 공정 중 분말 야금 (Powder Metallurgy)
. 금속을 미세한 분말 형태로 만들어, 이를 압축,성형,소결 등의 과정을 거쳐, 고체 부품 제조
. 특징 : 복잡한 형태의 금속 부품을 효율적으로 생산 가능
ㅇ 금속 조직학 (Metallography, 金屬組織學)
- 금속 및 합금의 조직, 구조, 열처리 등을 다루는 학문
. 1864년 H..C.Sorby가 금속 표면을 연마,부식액 처리 후, 현미경 관찰을 통해,
. 합금 조직을 식별하고는, 상세한 내용을 밝혀냄으로써 시작됨