알루미나 분말, 즉, 산화 알루미늄(Al₂O₃) 분말뛰어난 물리적, 화학적 특성 덕분에 연마 및 연마 공정에서 대체할 수 없는 선택입니다. 높은 경도(모스 경도 9, 다이아몬드 등 일부 소재에 이어 두 번째)를 자랑합니다. 또한 뛰어난 내마모성과 안정적인 화학적 특성을 제공합니다. 고온에서도 산, 알칼리, 산화에 강하며, 입자 크기를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이러한 장점 덕분에 거친 연삭부터 초정밀 연마까지 모든 가공 단계에 적합합니다. 금속, 세라믹, 유리, 반도체 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
연마 분야의 응용
연마재는 다음과 같은 용도로 사용되는 재료입니다. 연마, 래핑, 그리고 연마를 포함합니다. 이러한 연마재들은 표면 소재를 기계적으로 제거하여 형상과 표면 마감을 개선합니다. 전반적으로 우수한 성능 덕분에 알루미나 분말은 가장 널리 사용되는 연마재 중 하나가 되었습니다.
주로 결합 연마재, 코팅 연마재, 느슨한 연마재로 사용됩니다.
결합 연마재
결합 연마재는 알루미나 분말을 세라믹, 수지, 고무 등의 결합제와 혼합한 후 성형 및 경화 공정을 거쳐 특정 모양과 강도를 가진 공구를 만드는 도구입니다. 일반적인 예로는 연삭 휠, 고정 포인트, 연삭 디스크 등이 있습니다.
연삭 휠
이들은 가장 널리 사용되는 결합 연마재입니다. 굵은 입자의 알루미나 분말(8~60 메시)은 주조 및 단조품의 거친 연삭에 사용됩니다. 산화물 스케일, 버(burr) 및 기타 불순물을 빠르게 제거합니다. 엔진 블록 및 공작 기계 베드 성형에 이상적입니다. 중간 입자의 알루미나 휠(80~180 메시)은 표면을 더욱 미세하게 다듬고 정밀 가공을 준비하는 준정삭 연삭에 사용됩니다. 일반적인 용도는 베어링 롤러의 외경 연삭입니다.
장착 포인트 및 연삭 디스크
작은 장착 포인트는 일반적으로 중간에서 미세 입자의 알루미나 분말을 사용하며 금형, 캐비티 및 복잡한 곡면의 국부적 연삭에 적합합니다.
반면, 연삭 디스크는 금속판과 파이프의 버 제거 또는 용접 이음매 청소에 널리 사용됩니다. 알루미나 분말의 높은 내마모성 덕분에 이 디스크는 장시간 작동에도 일관된 연삭 효율을 유지할 수 있습니다.
코팅된 연마재
코팅 연마재는 접착제가 함유된 알루미나 분말을 종이, 천, 부직포 등의 표면에 도포하여 제조됩니다. 대표적인 제품으로는 사포, 연마포, 연마 벨트 등이 있습니다.
사포와 연마천
사포는 일반적으로 종이 바탕 위에 제작되며, 미세 입자의 알루미나 분말(예: 240~600 메시)을 사용하여 목재, 플라스틱, 금속 재료의 표면 연마에 사용됩니다. 예를 들어 가구 제조 시 프라이머를 도포하기 전에 목재 표면을 매끄럽게 다듬는 데 사용됩니다.
직물을 바탕재로 사용하는 연마 천은 강도가 더 높고 종종 중간에서 거친 알루미나 입자를 사용하여 금속의 녹 제거 및 스케일 세척(예: 강철 구조물의 표면 전처리)에 사용합니다.
연마 벨트
연마 벨트는 알루미나 분말의 입자 크기를 조정하여 다양한 가공 정밀도를 달성할 수 있는 고효율 코팅 연마 도구입니다.
넓은 벨트는 스테인리스 강판 표면 마감과 같은 판재 또는 코일 소재의 연속 연삭에 사용됩니다. 좁은 벨트는 샤프트와 로드의 외경 연삭에 적합하여 표면 정합도를 높이고 연삭 균일성과 효율성을 향상시킵니다.
느슨한 연마재
느슨한 연마재는 사포 분사 및 래핑과 같은 공정에 사용되는 결합되지 않거나 코팅되지 않은 알루미나 분말 입자를 말합니다.
샌드블라스팅
굵은 알루미나 분말을 압축 공기를 사용하여 고속으로 분사하여 작업물 표면을 세척하고 녹, 기름때, 오래된 코팅을 제거합니다. 또한, 이 공정은 원하는 표면 거칠기를 형성하여 코팅 접착력을 향상시킵니다.
조선, 교량 건설, 기계 부품 제조 시 표면 처리에 널리 사용됩니다.
래핑
래핑(lapping)은 중간 입자에서 미세 입자의 알루미나 분말을 분쇄액과 혼합하여 슬러리를 형성합니다. 이 슬러리는 회전하는 랩 플레이트와 가공물 사이에 도포되어 재료를 제거합니다.
예를 들어, 자동차 기어박스 기어의 마감 작업에서 알루미나 분말 래핑을 사용하면 치아 표면의 정확도와 매끄러움을 개선하여 작동 소음을 줄일 수 있습니다.
연마 분야의 응용
금속 연마
스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 구리 합금과 같은 금속 소재는 연마 후에도 미세한 흠집이 남는 경우가 많은데, 외관과 성능을 향상시키려면 연마를 통해 이를 제거해야 합니다.
거친 연마
미크론 크기의 알루미나 분말(5~10μm)을 연마 페이스트 또는 슬러리 형태로 제조하여 천이나 사이잘삼 휠을 사용하여 도포합니다. 이 공정은 연삭 자국을 제거하고 표면을 평탄하게 만드는데, 예를 들어 스테인리스 스틸 주방용품의 예비 연마 작업 시 사용됩니다.
미세 연마
순도가 높은 미세한 알루미나 분말(1~3μm)을 사용하고, 울 휠과 같은 부드러운 도구를 사용하여 도포하면 표면 거칠기를 더욱 줄이고 거울과 같은 마감을 만들 수 있습니다.
이 공정은 일반적으로 고급 욕실 설비와 정밀 기기 하우징에 사용됩니다.
광학 연마
렌즈, 프리즘, 광학 유리와 같은 광학 부품은 매우 높은 표면 품질을 요구합니다. 미세한 흠집이나 표면 불규칙성도 투과율과 이미징 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.
입자 크기가 0.5μm 미만인 고순도(99% 이상) 초미립 알루미나 분말은 광학 연마에 중요한 소재입니다.
이 과정에서 알루미나 입자는 미세 절단과 마찰을 통해 광학 유리 표면과 상호 작용하여 점차적으로 결함 층을 제거합니다.
예를 들어, 카메라와 망원경 렌즈를 생산하는 경우 뛰어난 표면 정확도와 빛 투과율을 달성하기 위해 여러 단계의 알루미나 기반 연마가 필요합니다.
반도체 연마
반도체 산업은 뛰어난 표면 평탄성과 청결성을 요구합니다. 알루미나 분말은 웨이퍼 연마 공정에 널리 사용됩니다.
웨이퍼 후면 박막화 및 전면 연마에서 초미립 알루미나 슬러리는 손상층과 오염물질을 제거하여 표면 평탄도를 개선합니다.
특히 실리콘 웨이퍼의 거친 연마 단계에서 균형 잡힌 경도와 절삭 효율을 갖춘 알루미나 분말은 전반적인 평탄도를 효과적으로 교정하여 후속 화학 기계적 연마(CMP)의 기초를 마련합니다.
결론
뛰어난 특성의 조합으로 인해 알루미나 분말은 연마재와 광택 분야에서 여전히 중심적인 역할을 하고 있습니다.
전통적인 중공업부터 첨단 정밀 제조까지, 그 적용 범위는 끊임없이 확대되고 있습니다.
재료 가공 및 표면 기술이 발전함에 따라 알루미나 분말은 새로운 첨단 응용 분야와 핵심 제조 공정에서 더욱 중요한 소재가 될 것으로 예상됩니다.
