이종 재료에도 브레이징 및 솔더링이 가능할까요? 네, 가능하며 올바른 방법은 다음과 같습니다.

네, 물론입니다. 브레이징과 솔더링은 이종 재료를 접합하는 데 가능할 뿐만 아니라 종종 이상적인 방법입니다. 기본 원리는 모재 자체를 녹이지 않고 두 표면 사이에 야금학적 결합을 형성하기 위해 모재보다 녹는점이 낮은 필러 금속을 사용한다는 것입니다.

이종 재료를 브레이징 또는 솔더링으로 접합하는 성공 여부는 한 가지 핵심 요소에 달려 있습니다. 바로 필러 금속이 두 표면에 모두 "젖고" 접착될 수 있어야 한다는 것입니다. 이 과정에서 가장 중요한 과제는 가열 및 냉각 중 재료 간의 열팽창률 차이를 관리하는 것입니다.

핵심 원리: 녹이지 않고 적심

이 과정이 왜 그렇게 잘 작동하는지 이해하려면 적심(wetting)의 개념을 파악해야 합니다. 이는 모든 성공적인 브레이징 또는 솔더링 접합의 기초입니다.

"적심"의 역할

적심은 용융된 필러 금속이 모재의 고체 표면 위로 흘러 접착되는 능력을 설명합니다. 왁스 처리된 자동차 표면에 물방울이 맺히는 것과 왁스 처리되지 않은 표면에 퍼지는 것을 생각해보세요. 적절한 적심은 연속적인 결합을 생성하는 "퍼짐"입니다.

다리 역할을 하는 필러 금속

필러 금속은 두 개의 서로 다른 재료 사이에서 야금학적 다리 역할을 합니다. 강력한 접합을 위해서는 선택된 필러 합금이 두 모재와 모두 호환되어 각 측면에 강력한 결합을 형성할 수 있도록 해야 합니다.

산화물 장벽 극복

거의 모든 금속은 표면에 얇고 보이지 않는 산화물 층을 가지고 있어 적절한 적심을 방해합니다. 이 장벽은 제거되어야 합니다.

이는 두 가지 주요 방법으로 달성됩니다. 가열 시 표면을 세척하는 화학적 플럭스를 사용하거나, 애초에 산화물이 형성되는 것을 방지하는 제어된 분위기(예: 진공로)에서 공정을 수행하는 것입니다.

브레이징이 이종 재료에 탁월한 이유

브레이징의 저온 특성은 서로 다른 특성을 가진 재료를 접합할 때 분명한 이점을 제공합니다.

재료 특성 보존

모재는 절대 녹지 않으므로 강도 및 경도와 같은 원래의 야금학적 특성은 크게 영향을 받지 않습니다. 이는 한 재료가 다른 재료보다 열에 훨씬 민감할 때 중요합니다.

비할 데 없는 재료 다용도성

이 공정은 믿을 수 없을 정도로 다용도입니다. 연강 및 스테인리스강, 구리, 황동, 알루미늄, 니켈 합금, 심지어 세라믹과 같은 비금속을 포함한 광범위한 재료를 접합하는 데 사용할 수 있습니다.

절충점 및 과제 이해

효과적이지만, 이종 재료를 접합하는 것은 신뢰할 수 있는 접합을 위해 해결해야 하는 고유한 과제를 야기합니다.

열팽창 문제

이것이 가장 중요한 단일 요소입니다. 서로 다른 재료는 가열 및 냉각 시 다른 속도로 팽창하고 수축합니다.

한 재료가 다른 재료보다 훨씬 더 많이 팽창하면, 냉각 시 접합부에 엄청난 응력이 축적되어 균열 또는 즉각적인 파손으로 이어질 수 있습니다.

접합 간격 관리

열팽창의 차이는 접합 간격, 즉 두 부품 사이의 간격에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 간격은 상온에서 설계되어야 하며, 재료가 팽창한 후 실제 브레이징 온도에서 최적의 크기가 되어야 합니다.

갈바닉 부식 가능성

두 개의 서로 다른 금속을 접합하면 전해질(예: 습기)이 있는 환경에서 갈바닉 전지, 즉 작은 배터리가 생성될 수 있습니다. 이는 한 금속이 가속화된 속도로 부식되어 시간이 지남에 따라 어셈블리의 무결성을 손상시킬 수 있습니다.

성공을 위한 실용적인 프레임워크

강력하고 신뢰할 수 있는 접합을 보장하려면 특정 재료와 최종 응용 분야의 서비스 환경에 따라 접근 방식을 결정해야 합니다.

• 매우 다른 팽창률을 가진 재료(예: 강철과 구리)를 접합하는 경우: 브레이징 온도에서 올바른 간격으로 접합부를 설계하고 열응력을 흡수할 수 있는 연성 필러 금속을 선택하는 것을 우선시하십시오.
• 금속과 비금속(예: 강철과 세라믹)을 접합하는 경우: 표면 준비에 중점을 두고 비금속 표면을 적절히 적실 수 있는 특수 필러 합금(종종 티타늄과 같은 활성 원소를 포함)을 선택하십시오.
• 최종 어셈블리가 부식성 환경에서 작동하는 경우: 두 모재에 모두 귀금속이거나 그들 사이의 갈바닉 전위를 최소화하는 필러 금속을 선택하십시오.

이러한 핵심 원리를 이해함으로써 광범위한 이종 재료 사이에 견고하고 신뢰할 수 있는 접합을 생성하기 위해 브레이징 및 솔더링을 자신 있게 활용할 수 있습니다.

요약표:

주요 고려 사항	이종 재료에 중요한 이유
적심	필러 금속은 결합을 형성하기 위해 두 표면에 흘러 접착되어야 합니다.
열팽창	다른 팽창률은 응력을 유발할 수 있습니다. 접합 설계가 중요합니다.
접합 간격	간격은 브레이징 온도에서 최적이 되도록 설계되어야 합니다.
갈바닉 부식	습한 환경에서 이종 금속은 부식될 수 있습니다. 필러 선택이 이를 완화합니다.

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