네, 기술적으로는 플럭스 없이 구리와 황동을 브레이징하는 것이 가능합니다. 하지만 이는 매우 특정한 산업 조건에서만 해당됩니다. 개방된 공기 중에서 토치를 사용하는 일반적인 브레이징 작업에서는 플럭스가 절대적으로 필수적입니다. 일반적인 환경에서 플럭스가 없으면 금속이 가열될 때 표면 산화물이 빠르게 형성되어 접합부가 실패하게 됩니다.
브레이징의 핵심 원리는 필러 금속이 순수하고 깨끗한 모재와 직접 결합해야 한다는 것입니다. 플럭스의 주요 역할은 가열하는 동안 산소가 접합 부위를 오염시키는 것을 방지하는 것입니다. 환경 자체에서 산소를 제거할 수 있다면 플럭스의 필요성을 없앨 수 있습니다.
브레이징에서 플럭스의 근본적인 역할
플럭스를 생략할 수 있는 시기를 이해하려면 먼저 플럭스가 왜 필요한지 이해해야 합니다. 전체 공정은 하나의 화학 반응, 즉 산화를 방지하는 데 달려 있습니다.
문제: 표면 산화물
구리 및 황동과 같은 금속을 공기 중에서 가열하면 금속 표면이 산소와 반응하여 얇고 단단한 금속 산화물 층을 형성합니다.
이 산화물 층은 장벽 역할을 합니다. 녹은 브레이징 합금은 산화된 표면에 젖거나 흐를 수 없으며, 아래의 모재와 강한 야금학적 결합을 형성할 수 없습니다.
플럭스가 문제를 해결하는 방법
브레이징 플럭스는 가열될 때 두 가지 중요한 역할을 수행하는 화학 화합물입니다.
첫째, 이미 존재하는 미세한 표면 산화물을 세척하고 용해시킵니다. 둘째, 그리고 더 중요하게는 녹아서 접합 부위 위에 보호 액체막을 형성하여 산소가 뜨거운 모재에 도달하여 새로운 산화물을 생성하는 것을 방지합니다.
이것이 구리-황동 접합에 중요한 이유
구리와 황동 내의 아연은 모두 브레이징 온도에서 매우 빠르게 산화됩니다. 보호층인 플럭스가 없으면 브레이징 합금이 녹아 흐르기 훨씬 전에 접합 부위가 심하게 산화되어 약하거나 존재하지 않는 결합이 보장됩니다.
무플럭스 브레이징 작동 방식
무플럭스 브레이징은 플럭스의 보호 기능을 다른 산소 제어 방법으로 대체할 때만 가능합니다.
핵심 원리: 제어된 분위기
플럭스 없이 브레이징하는 유일한 방법은 산소가 제거되고 특정 가스 또는 진공으로 대체된 밀폐된 환경 내에서 가열 공정을 수행하는 것입니다.
이를 제어된 분위기 브레이징이라고 하며, 일반적으로 산업용 용광로에서 수행됩니다.
방법 1: 환원 분위기 용광로
특수 공정에서 언급된 바와 같이, 용광로는 수소와 같은 환원 가스로 채워질 수 있습니다.
브레이징 온도에서 수소는 부품의 모든 금속 산화물과 활발하게 반응하여 산소를 제거하고 산화물을 순수한 금속으로 다시 변환합니다. 수소 가스 자체가 플럭스 역할을 하여 부품을 세척하고 미량의 산소로부터 보호합니다.
방법 2: 진공 용광로
또 다른 일반적인 산업 방법은 진공 용광로에서 브레이징하는 것입니다. 가열 챔버에서 거의 모든 공기를 펌핑하여 부품에 유해한 산화물 층을 형성할 만큼 충분한 산소가 존재하지 않습니다.
피해야 할 일반적인 함정
산업용 용광로 브레이징과 일반적인 토치 브레이징을 구별하는 것이 중요합니다. 특정 필러 금속과 관련하여 혼동되는 경우가 많습니다.
"자가 플럭스" 합금에 대한 오해
일부 인 함유 브레이징 합금(예: Sil-Fos)은 구리-구리 접합 시 "자가 플럭스"로 설명됩니다.
이 특정 경우, 합금의 인은 탈산제 역할을 하여 플럭스의 기능을 수행합니다. 그러나 이 효과는 순수 구리에만 적용됩니다. 황동, 청동 또는 강철에는 효과적이지 않습니다. 자가 플럭스 합금과 별도의 플럭스 없이 구리와 황동을 브레이징하려고 하면 접합부가 실패하게 됩니다.
귀하의 응용 분야에 적합한 선택
플럭스 필요성은 접합하는 금속뿐만 아니라 브레이징 환경에 전적으로 좌우됩니다.
- 작업장이나 현장 환경에서 토치로 브레이징하는 것이 주된 목적이라면: 구리 및 황동용으로 설계된 적합한 브레이징 플럭스를 항상 사용해야 합니다.
- 고용량, 고순도 산업 제조 공정을 설계하는 것이 주된 목적이라면: 제어된 분위기에서의 무플럭스 용광로 브레이징은 깨끗하고 일관되며 잔류물이 없는 접합부를 만드는 데 종종 우수한 방법입니다.
궁극적으로 브레이징 공정을 마스터하는 것은 산화를 제어하는 것으로 귀결됩니다.
요약 표:
| 브레이징 방법 | 플럭스 필요 여부? | 주요 요구 사항 | 일반적인 사용 사례 |
|---|---|---|---|
| 토치 브레이징 (개방 공기) | 네, 절대적으로 | 산화 방지를 위한 화학 플럭스 | 작업장, 수리, 현장 작업 |
| 제어된 분위기 용광로 | 아니요 | 무산소 환경 (예: 수소 또는 진공) | 고용량, 고순도 산업 제조 |
| "자가 플럭스" 합금 | 아니요, 하지만 구리-구리 접합에만 해당 | 인 함량이 탈산제 역할을 함 | 구리-황동 접합에는 부적합 |
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