브레이징의 핵심은 두 가지 주요 구성 요소를 사용합니다. 접합될 재료인 모재와 결합을 생성하기 위해 녹는 필러 금속입니다. 가장 일반적인 모재는 강철, 구리 및 알루미늄 합금이며, 필러 금속은 일반적으로 알루미늄-실리콘, 구리 또는 은을 기반으로 한 합금입니다.
브레이징을 이해하는 핵심은 이를 완전한 시스템으로 보는 것입니다. 모재, 필러 금속 및 브레이징 공정의 선택은 강도, 내식성 및 비용에 대한 최종 적용 분야의 요구 사항에 따라 모두 상호 연결됩니다.
브레이징의 핵심 구성 요소 이해
브레이징은 부품 자체를 녹이지 않고 두 개 이상의 금속 부품 사이에 강력하고 영구적인 접합을 생성합니다. 이는 어셈블리를 가열하고 모세관 현상을 통해 부품 사이의 틈으로 흘러 들어가는 필러 금속을 녹여 달성됩니다.
일반적인 모재
모재는 접합하려는 재료입니다. 광범위한 재료를 브레이징할 수 있지만, 몇 가지 재료가 산업 응용 분야를 지배합니다.
- 알루미늄 및 그 합금: 가벼운 무게와 우수한 열전도성으로 인해 라디에이터 및 열교환기와 같은 부품에 특히 자동차 및 HVAC 분야에서 매우 흔하게 사용됩니다.
- 구리 및 황동: 높은 전도성과 내식성으로 가치가 있으며, 배관, 전기 및 HVAC 산업의 필수품입니다.
- 강철 (탄소강 및 스테인리스강): 강도와 다용도성으로 인해 산업용 공구에서 구조 부품에 이르기까지 모든 것에 브레이징됩니다. 스테인리스강은 우수한 내식성 때문에 종종 선택됩니다.
- 니켈 기반 합금 (예: 인코넬): 성능이 중요한 항공우주 엔진과 같은 고온 및 고응력 응용 분야에 선택됩니다.
필수 필러 금속 (브레이징 합금)
필러 금속은 브레이징 공정의 핵심입니다. 모재보다 낮은 융점을 가져야 하며, 접합될 표면에 "젖어들거나" 흐를 수 있어야 합니다.
- 알루미늄-실리콘 (Al-Si): 알루미늄 모재 브레이징의 표준 필러입니다.
- 구리, 구리-아연 (황동), 구리-은: 강철, 구리 및 니켈 합금을 접합하는 데 사용되는 다용도 필러 금속군입니다.
- 은 합금: 이 필러는 우수한 유동 특성을 제공하고 강력하고 연성 있는 접합을 생성합니다. 종종 이종 금속을 접합하는 데 사용됩니다.
- 니켈 기반 포일: 고성능 응용 분야의 진공 브레이징에 자주 사용되며, 융점 특성을 제어하기 위해 붕소, 실리콘 및 인과 같은 원소를 포함할 수 있습니다.
공정 및 분위기의 중요한 역할
모재와 필러를 단독으로 선택할 수 없습니다. 브레이징 방법은 어떤 재료가 호환되는지, 그리고 접합이 어떻게 성공적으로 형성되는지에 직접적인 영향을 미칩니다.
문제: 표면 산화물
거의 모든 금속은 공기에 노출되면 표면에 얇고 단단한 산화물 층을 형성합니다(강철의 녹이나 알루미늄의 무딘 층처럼). 이 산화물 층은 필러 금속이 모재에 결합하는 것을 방해합니다. 성공적인 브레이징은 전적으로 이를 제거하는 데 달려 있습니다.
해결책 1: 플럭스
공기 중 토치 또는 노 브레이징과 같은 많은 일반적인 공정에서는 플럭스가 사용됩니다. 플럭스는 필러 금속보다 먼저 녹아 산화물을 용해하고 표면을 재산화로부터 보호하는 접합 부위에 적용되는 화학 화합물입니다. 가스 차폐 브레이징은 종종 알루미늄과 같은 재료의 산화물 층을 파괴하기 위해 플럭스에 의존합니다.
해결책 2: 분위기 및 합금 화학
더 진보된 공정에서는 환경 자체가 산화물을 제거합니다.
- 진공 브레이징: 노에서 거의 모든 공기를 제거함으로써 산화를 방지합니다. 알루미늄과 같은 반응성 금속의 경우, 특정 필러 금속(예:
4104시리즈)에는 브레이징 온도에서 기화하여 단단한 알루미늄 산화물 층을 적극적으로 분해하는 마그네슘이 포함되어 있습니다. - 수소 분위기 브레이징: 순수 수소 분위기는 구리 및 강철과 같은 재료의 산화물을 화학적으로 "환원"(제거)하여 필러 금속이 결합할 수 있는 초청정 표면을 생성할 수 있습니다. 그러나 이 공정은 수소화물을 형성하고 취약해지는 티타늄과 같은 반응성 금속에는 사용할 수 없습니다.
절충점 이해
브레이징 재료를 선택하는 것은 상충되는 우선순위의 균형을 맞추는 것을 포함합니다. 단 하나의 "최고" 재료는 없으며, 작업에 가장 적합한 재료만 있을 뿐입니다.
비용 대 성능
은이나 금을 함유한 고성능 필러 금속은 우수한 접합 품질을 제공하지만 상당한 비용이 듭니다. 마찬가지로 니켈 합금이나 티타늄과 같은 모재는 탄소강이나 알루미늄보다 훨씬 비쌉니다.
공정 복잡성 대 재료 호환성
진공 브레이징은 복잡한 어셈블리와 티타늄과 같은 반응성 금속을 탁월한 정밀도로 접합할 수 있게 합니다. 그러나 장비 및 처리 시간은 비쌉니다. 토치 브레이징과 같은 더 간단한 방법은 저렴하지만 민감하거나 복잡한 부품에는 적합하지 않습니다.
접합 강도 대 연성
브레이징된 접합의 최종 특성은 필러와 모재 금속 간의 상호 작용에 따라 달라집니다. 일부 필러 금속은 매우 강력한 접합을 생성하지만 취약할 수 있으며, 다른 필러 금속은 더 많은 연성과 피로 저항성을 제공합니다. 이 선택은 진동이나 열 사이클링을 겪는 부품에서 중요합니다.
귀하의 응용 분야에 적합한 선택
재료 선택은 항상 최종 제품의 의도된 목적에 따라 안내되어야 합니다.
- 주요 초점이 범용적이고 비용 효율적인 접합인 경우: 탄소강 또는 구리와 같은 일반적인 모재에 표준 구리-아연 또는 은 기반 필러 금속을 사용하십시오.
- 주요 초점이 열 전달을 위한 경량 부품인 경우: 알루미늄 모재와 알루미늄-실리콘 필러 합금을 제어된 분위기 또는 진공 브레이징으로 접합하는 것이 산업 표준입니다.
- 주요 초점이 극한 환경에서 최대 강도 및 성능인 경우: 고순도 진공로에서 브레이징된 니켈 기반 합금, 스테인리스강 또는 티타늄은 필요한 접합 무결성과 청결도를 제공할 것입니다.
궁극적으로 성공적인 브레이징은 특정 목표에 맞춰 모재, 필러 금속 및 공정의 호환 가능한 시스템을 설계함으로써 달성됩니다.
요약표:
| 구성 요소 | 일반적인 예 | 주요 특성 |
|---|---|---|
| 모재 | 알루미늄 합금, 구리, 강철, 니켈 합금 | 강도, 전도성, 내식성, 고온 성능 |
| 필러 금속 | 알루미늄-실리콘, 구리 합금, 은 합금, 니켈 기반 포일 | 모재보다 낮은 융점, 모세관 작용을 통해 흐름 |
| 공정/분위기 | 플럭스, 진공, 수소 분위기 | 필러 금속 결합을 가능하게 하기 위해 산화물 제거 |
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