가장 일반적인 브레이징 필러 금속은 은, 구리, 니켈, 알루미늄을 기반으로 한 합금입니다. 이러한 금속 계열은 접합되는 모재보다 낮은 온도에서 녹고, 모세관 현상을 통해 접합부로 흘러 들어가며, 냉각 시 강력하고 영구적인 야금학적 결합을 형성하는 능력 때문에 선택됩니다.
브레이징 필러 금속의 선택은 중요한 공학적 결정입니다. 이는 보편적인 "접착제"를 찾는 것이 아니라, 모재 및 최종 조립품의 성능 요구 사항과 화학적 및 열적 특성이 정확히 일치하는 특정 합금을 선택하는 것입니다.
브레이징 필러 금속의 주요 계열
브레이징 합금은 일반적으로 주요 금속 원소에 따라 분류됩니다. 각 계열은 녹는점, 강도, 내식성 및 비용의 고유한 조합을 제공합니다.
은 기반 합금
은 합금은 가장 다재다능하고 널리 사용되는 필러 금속 중 일부입니다. 낮은 브레이징 온도와 우수한 유동 특성을 제공합니다.
일반적인 조성에는 은-구리, 구리-은-아연 및 기타 다성분 합금이 포함됩니다. 강철, 구리 및 니켈 합금을 접합하는 데 광범위하게 사용됩니다.
구리 기반 합금
구리 합금은 강도, 고온 성능 및 비용 효율성으로 가치가 높습니다.
이 계열에는 순수 구리, 구리-아연(황동), 구리-주석(청동) 및 구리-인 합금이 포함됩니다. 구리-인 필러는 순수 구리에 사용할 때 "자가 플럭스" 특성을 가지므로 배관 및 HVAC 산업의 표준입니다.
니켈 및 귀금속 합금
니켈 합금은 고강도 및 우수한 내열성 및 내식성이 요구되는 응용 분야에 주로 선택됩니다.
이러한 필러는 팔라듐 또는 금을 포함하는 합금과 함께 항공우주 및 터빈 제조와 같은 까다로운 환경에서 스테인리스강 및 초합금을 브레이징하는 데 필수적입니다.
알루미늄-실리콘 합금
이러한 특수 필러 금속은 알루미늄 모재를 브레이징하는 데만 사용됩니다.
알루미늄 필러 금속에 실리콘을 첨가하면 모재 알루미늄보다 녹는점이 크게 낮아져, 접합되는 부품을 녹이지 않고 브레이징 공정이 진행될 수 있습니다.
올바른 필러 금속을 선택하는 방법
올바른 필러 금속을 선택하는 것은 몇 가지 기본 원칙에 따라 달라집니다. 이를 잘못 선택하는 것이 브레이징 실패의 가장 흔한 원인입니다.
녹는점 규칙
브레이징의 가장 중요한 규칙은 필러 금속의 녹는점(액상선)이 접합하려는 모재의 녹는점보다 낮아야 한다는 것입니다. 이렇게 하면 필러가 액체가 되어 흐르는 동안 모재는 고체 상태를 유지합니다.
재료 호환성
필러 금속은 모재와 야금학적으로 호환되어야 합니다. 호환되지 않는 필러는 접합부에 젖거나 흐르지 못하거나, 더 나쁜 경우 접합부의 무결성을 손상시키는 취성 금속간 화합물을 형성할 수 있습니다.
적용 요구 사항
최종 서비스 조건에 따라 선택이 결정됩니다. 필요한 접합 강도, 최종 조립품의 작동 온도 및 부식성 요소에 대한 노출을 고려해야 합니다.
절충점 이해
모든 필러 금속 선택은 성능과 실용성 사이의 균형을 포함합니다. 이러한 절충점을 이해하는 것이 성공적인 설계의 핵심입니다.
비용 대비 성능
비용과 성능 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다. 은 및 금 기반 합금은 탁월한 성능을 제공하지만 가격이 비쌉니다. 구리 합금은 훨씬 저렴한 비용으로 우수한 강도를 제공하지만 더 높은 브레이징 온도가 필요합니다.
취성 접합부의 위험
특정 필러-모재 조합은 악명이 높을 정도로 문제가 많습니다. 예를 들어, 강철 또는 기타 철 기반 금속을 브레이징하기 위해 구리-인 합금을 사용하면 접합면에서 취성 인화철이 생성되어 응력 하에서 치명적인 파손으로 이어질 수 있습니다.
제어된 분위기의 필요성
많은 고성능 필러 금속, 특히 니켈과 순수 구리는 가열 시 빠르게 산화됩니다. 이러한 공정은 접합부를 보호하고 적절한 필러 흐름을 보장하기 위해 제어된 분위기 오븐(예: 진공 또는 수소 환경)에서 수행되어야 합니다.
귀하의 응용 분야에 적합한 선택
최종 선택은 접합하려는 특정 재료와 최종 제품이 견뎌야 할 환경에 따라 결정되어야 합니다.
- 강철, 구리 또는 황동의 일반적인 접합에 주로 초점을 맞춘다면: 은 기반 합금은 낮은 녹는점과 강력한 결합 특성으로 인해 다재다능하고 신뢰할 수 있는 선택입니다.
- 구리 대 구리 접합(예: HVAC 배관)에 주로 초점을 맞춘다면: 구리-인 합금은 자체 플럭스 특성과 비용 효율성으로 인해 산업 표준입니다.
- 고온 강도 및 내식성에 주로 초점을 맞춘다면: 니켈 기반 합금은 터빈 또는 항공우주용 스테인리스강 부품 브레이징과 같은 응용 분야에 대한 확실한 선택입니다.
- 알루미늄 부품 접합에 주로 초점을 맞춘다면: 알루미늄-실리콘 합금은 알루미늄 모재와 함께 작동하도록 특별히 설계된 유일한 적합한 옵션입니다.
궁극적으로 올바른 브레이징 금속을 선택하는 것은 재료의 특성과 특정 공학적 과제의 요구 사항을 일치시키는 것입니다.
요약표:
| 필러 금속 계열 | 주요 특징 | 일반적인 응용 분야 |
|---|---|---|
| 은 기반 합금 | 낮은 브레이징 온도, 우수한 유동성 | 강철, 구리, 니켈 합금 접합 |
| 구리 기반 합금 | 고강도, 비용 효율적, 고온 성능 | 배관, HVAC, 일반 강철 접합 |
| 니켈 기반 합금 | 우수한 내열성 및 내식성 | 항공우주, 터빈, 스테인리스강 |
| 알루미늄-실리콘 합금 | 알루미늄 모재 전용 | 알루미늄 부품 접합 |
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