스테인리스 스틸을 브레이징하려면, 재료의 단단한 보호 산화물 층을 극복하도록 설계된 필러 금속과 방법을 사용해야 합니다. 일반적인 필러 금속에는 은 기반, 구리 기반, 니켈 기반 합금이 포함됩니다. 성공 여부는 표면 산화물을 제거하는 데 전적으로 달려 있으며, 이는 화학 플럭스를 사용하거나 용광로에서 제어된 분위기를 사용하여 달성할 수 있습니다.
스테인리스 스틸 브레이징의 핵심 과제는 강철 자체가 아니라 표면에 있는 눈에 보이지 않는 크롬 산화물 층입니다. 필러 금속과 공정의 선택은 이 장벽을 무너뜨려 강력하고 신뢰할 수 있는 접합을 달성하는 데 전적으로 집중되어야 합니다.
핵심 과제: 산화물 층 극복
브레이징은 필러 금속과 모재 사이에 야금학적 결합을 생성하여 작동합니다. 이것이 일어나려면 액체 필러가 부품 표면을 "적시고" 퍼질 수 있어야 합니다. 스테인리스 스틸의 경우 이 근본적인 단계가 고유하게 어렵습니다.
스테인리스 스틸이 어려운 이유는 무엇인가요?
스테인리스 스틸의 내식성은 크롬 함량에서 비롯됩니다. 이 크롬은 산소와 쉽게 반응하여 표면에 매우 안정적이고 수동적이며 자가 치유되는 크롬 산화물 층을 형성합니다.
이 산화물 층은 녹을 방지하는 데는 탁월하지만, 액체 브레이즈 필러 금속이 아래쪽 강철과 접촉하는 것을 막는 장벽 역할을 합니다. 티타늄, 망간, 니켈과 같은 원소는 이 산화물 층을 더욱 복잡하게 만들 수 있습니다.
"습윤성(Wetting)"의 원리
"습윤성"은 액체가 고체 표면에 접촉을 유지하는 능력입니다. 적절한 습윤성은 성공적인 브레이즈 접합을 위해 필수적입니다.
스테인리스 스틸의 산화막은 습윤성을 방해합니다. 용융된 필러 금속은 접합부로 퍼져 흐르지 않고 왁스 처리된 자동차 위의 물처럼 표면에 맺히게 됩니다. 따라서 성공적인 스테인리스 스틸 브레이징 전략은 먼저 산화물을 다루어야 합니다.
브레이징 방법 및 재료 선택
산화물 층을 극복하는 접근 방식에 따라 사용하는 공정과 재료가 결정됩니다. 두 가지 주요 전략이 있습니다. 화학 플럭스 사용 또는 분위기 제어입니다.
스테인리스 스틸용 일반적인 필러 금속
다양한 필러 금속을 사용할 수 있으며, 선택은 적용 분야의 온도, 강도 및 부식 요구 사항에 따라 달라집니다.
- 은 기반 필러: 일반적인 용도 및 저온 응용 분야에 매우 일반적입니다. 우수한 흐름 특성을 가지고 있습니다.
- 니켈 기반 필러: 고온 및 고강도 응용 분야에 사용되며, 우수한 내식성 및 내열성을 제공합니다.
- 구리 기반 필러: 제어된 분위기에서 용광로 브레이징에 자주 사용됩니다. 대량 생산에 비용 효율적입니다.
- 귀금속 필러(예: 금, 팔라듐): 항공 우주 또는 의료 기기와 같이 극도의 성능이 요구되는 매우 전문화된 응용 분야에 사용됩니다.
방법 1: 플럭스를 이용한 브레이징
토치 또는 유도 브레이징을 개방된 공기 중에서 수행하는 경우 화학 플럭스가 필요합니다. 플럭스는 브레이징 온도에서 활성화되는 화학 혼합물입니다.
그 역할은 스테인리스 스틸 산화물을 용해하고 가열 중 표면이 다시 산화되는 것을 방지하여 필러 금속이 아래의 깨끗한 강철을 적실 수 있도록 하는 것입니다.
방법 2: 용광로 브레이징
용광로 브레이징은 부품 주변 환경을 제어하여 플럭스 사용의 필요성을 없앱니다. 특수 용광로에서 어셈블리를 가열함으로써 애초에 산화물이 형성되는 것을 방지할 수 있습니다.
이는 일반적으로 진공 또는 특정 가스(예: 수소)의 제어된 분위기에서 수행됩니다. 고온과 산소 부족으로 인해 필러 금속이 표면을 깨끗하게 적실 수 있습니다.
절충 사항 이해
플럭스 브레이징과 용광로 브레이징 사이의 선택은 복잡성, 비용 및 최종 품질에서 상당한 절충 사항을 수반합니다.
플럭스 브레이징: 장점 및 단점
이 방법은 소규모 작업에 더 접근하기 쉽습니다. 그러나 플럭스 자체가 문제를 일으킬 수 있습니다. 브레이징 후 완전히 제거되지 않으면 잔류 플럭스가 오염 물질을 가두어 완성된 접합부의 부식을 유발할 수 있습니다.
용광로 브레이징: 장점 및 단점
이 공정은 플럭스 잔류물을 청소할 필요 없이 예외적으로 깨끗하고, 강력하며, 일관된 접합부를 생성합니다. 복잡한 어셈블리 및 대량 생산에 이상적입니다. 주된 단점은 비싸고 복잡한 용광로 장비가 필요하다는 것입니다.
응용 분야에 맞는 올바른 선택
최종 결정은 강도, 청결도 및 생산량에 대한 프로젝트의 특정 요구 사항에 따라 안내되어야 합니다.
- 수리 또는 소규모 프로젝트에 대한 접근성이 주요 관심사인 경우: 토치, 은 기반 필러 금속, 스테인리스 스틸용으로 설계된 고품질의 검은색 플럭스가 가장 직접적인 접근 방식입니다.
- 까다로운 응용 분야에 대한 고강도 접합이 주요 관심사인 경우: 진공 용광로 브레이징을 통해 적용되는 니켈 기반 필러 금속은 우수한 성능과 신뢰성을 제공합니다.
- 대량 생산의 비용 효율성이 주요 관심사인 경우: 구리 기반 필러 금속을 사용한 용광로 브레이징은 많은 응용 분야에서 확립된 산업 표준입니다.
궁극적으로 성공적인 스테인리스 스틸 브레이징은 표면 제어의 게임입니다.
요약표:
| 브레이징 방법 | 주요 필러 금속 | 주요 사용 사례 |
|---|---|---|
| 플럭스 브레이징 | 은 기반 합금 | 수리, 소규모 프로젝트, 일반적인 응용 분야 |
| 용광로 브레이징 | 구리 기반, 니켈 기반 합금 | 대량 생산, 고강도, 고온 응용 분야 |
| 특수 브레이징 | 귀금속 합금(예: 금) | 항공 우주, 의료 기기, 극한의 성능 요구 사항 |
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