브레이징 분위기에서 바람직하지 않은 것은 무엇인가요? 더 강력한 접합을 위해 이러한 오염 물질을 피하세요

브레이징에서 분위기 내 가장 바람직하지 않은 요소는 산화와 오염을 유발하는 요소입니다. 이들 중 주요 요소는 산소(O₂), 수증기(H₂O), 이산화탄소(CO₂)로, 이들은 브레이징 필러 금속이 모재와 결합하는 것을 적극적으로 방해합니다. 기타 유해한 오염 물질로는 황 화합물 및 잔류 오일이나 윤활제가 있으며, 이는 최종 접합부의 무결성과 강도를 저하시킬 수 있습니다.

브레이징 분위기의 근본적인 목적은 부품을 산화로부터 보호하고 필러 금속이 자유롭게 흐르도록 하는 것입니다. 따라서 브레이징 온도에서 금속 표면에 산소를 도입하거나 달리 오염시키는 모든 분위기 성분은 공정의 성공을 직접적으로 훼손하므로 매우 바람직하지 않습니다.

브레이징 분위기의 핵심 기능

분위기가 바람직하지 않은 이유를 이해하려면 먼저 그 목적을 확립해야 합니다. 브레이징에서 제어되는 분위기는 두 가지 중요한 기능을 수행합니다.

### 기능 1: 산화로부터의 차폐

금속이 가열됨에 따라 공기 중 산소와의 반응 속도가 극적으로 증가합니다. 이 반응은 표면에 금속 산화물 층을 형성합니다.

불활성 또는 환원성 가스로 구성된 적절한 브레이징 분위기는 주변 공기를 밀어냅니다. 이는 가열 주기 동안 부품에 산화물이 형성되는 것을 방지하는 보호막을 만듭니다.

### 기능 2: 기존 산화물의 환원

이상적인 분위기는 단순한 보호를 넘어 부품을 적극적으로 세척합니다. 수소(H₂)를 포함하는 환원성 분위기는 금속 표면의 가벼운 기존 산화물과 화학적으로 반응하여 제거할 수 있습니다.

이러한 세척 작용을 "환원"이라고 하며, 이는 용융된 브레이징 필러 금속이 모재 표면에 부드럽게 퍼지는 능력인 습윤(wetting)을 촉진하는 데 중요합니다.

주요 바람직하지 않은 오염 물질 및 그 영향

차폐 및 환원이라는 핵심 기능을 방해하는 모든 가스나 증기는 오염 물질입니다. 유해 수준은 접합되는 특정 모재에 따라 달라집니다.

### 산소(O₂): 주된 적

산소는 산화의 가장 직접적인 원인입니다. 용광로의 작은 누출이나 오염된 가스 공급만으로도 산화막이 형성되어 브레이징 필러 금속이 부품에 접착되는 것을 방해할 만큼의 산소가 유입될 수 있습니다.

### 수증기(H₂O): 숨겨진 산화제

수증기는 특히 해로운 오염 물질입니다. 브레이징에 필요한 고온에서 물 분자(H₂O)는 분해되어 산소를 방출하고 금속 표면을 공격적으로 산화시킬 수 있습니다.

수증기 농도는 이슬점(dew point)으로 측정됩니다. 이슬점은 증기가 액체 물로 응결되는 온도입니다. 이슬점이 낮을수록 더 건조하고 따라서 더 나은 브레이징 분위기를 나타냅니다.

### 이산화탄소(CO₂): 또 다른 산화 위협

수증기와 유사하게 이산화탄소는 특히 크롬, 망간 또는 티타늄(스테인리스강과 같은)을 포함하는 금속의 경우 브레이징 온도에서 산화제가 될 수 있습니다. CO₂는 분해되어 산소를 방출하고 제거하기 어려운 산화물을 생성할 수 있습니다.

### 황 및 인 화합물: 취성 위험

황은 오염된 가스 공급이나 부품에 남아 있는 잔류 절삭유에서 유입될 수 있습니다. 이는 니켈 합금과 같은 특정 모재와 반응하여 결정립계(grain boundaries)를 따라 낮은 융점 화합물을 형성하여 심각한 균열과 취성 접합부를 초래할 수 있습니다.

### 탄화수소(오일 및 윤활제): 그을음 및 기공 문제

부품이 철저히 세척되지 않으면 잔류 오일과 윤활제가 가열 중에 증발합니다. 이러한 탄화수소 분자는 분해되어 탄소(그을음)를 부품 표면에 침착시켜 필러 금속의 흐름을 방해할 수 있습니다. 또한 갇힌 가스로 분해되어 접합부에 기공을 유발할 수도 있습니다.

상충 관계 및 위험 이해

분위기를 선택하는 것은 효과와 비용 및 안전 고려 사항 사이의 균형을 맞추는 것입니다. 한 상황에서 바람직하지 않은 것이 다른 상황에서는 필요한 위험일 수 있습니다.

### 수소 딜레마: 강력한 환원제, 잠재적 위험

수소는 우수한 환원제이므로 스테인리스강과 같이 브레이징하기 어려운 재료에서 산화물을 제거하는 데 매우 바람직합니다.

그러나 순수 가스 또는 고농도에서는 공기와 혼합될 때 인화성이 있으며 폭발성이 있습니다. 수소를 사용하는 용광로는 산소를 모니터링하고 과도한 가스를 연소시키기 위한 정교한 안전 시스템이 필요하며, 이는 작동의 복잡성과 비용을 증가시킵니다.

### 불활성 대 활성 분위기: 균형 잡기

순수 아르곤과 같은 불활성 분위기는 차폐에는 탁월하지만 세척 작용은 제공하지 않습니다. 안전하지만 기존 산화물을 제거할 수는 없습니다.

질소-수소 혼합물과 같은 활성 분위기는 차폐와 환원을 모두 제공합니다. 상충 관계는 수소 취급과 관련된 복잡성과 안전 위험이 추가된다는 것입니다. 선택은 부품의 청결도와 브레이징되는 금속 유형에 따라 달라집니다.

목표에 맞는 올바른 선택

깨끗한 분위기를 보장하는 것은 공급 가스의 순도, 용광로의 무결성, 부품의 청결도라는 투입 요소를 제어하는 것입니다.

• 일반 탄소강 브레이징에 중점을 둔 경우: 덜 순수한 분위기(예: 내화성 가스 발생기에서 생성된 분위기)는 형성되는 산화물이 더 쉽게 환원되므로 허용될 수 있습니다.
• 스테인리스강 또는 크롬 함유 합금 브레이징에 중점을 둔 경우: 제거하기 어려운 크롬 산화물 형성을 방지하기 위해 이슬점이 낮은(일반적으로 -40°C / -40°F 미만) 매우 건조하고 고순도인 분위기를 사용해야 합니다.
• 중요 응용 분야에서 최대 접합 무결성에 중점을 둔 경우: 진공 분위기 또는 아르곤과 같은 고순도 불활성 가스가 종종 최선의 선택이며, 이는 잠재적 오염 물질을 가장 적게 도입합니다.

궁극적으로 브레이징 분위기를 제어하는 것은 일관되고 고품질이며 신뢰할 수 있는 브레이징 접합부를 달성하는 데 가장 중요한 요소입니다.

요약표:

바람직하지 않은 오염 물질	주요 부정적 영향
산소(O₂)	표면 산화 유발, 필러 금속 습윤 방해
수증기(H₂O)	고온에서 숨겨진 산화제로 작용
이산화탄소(CO₂)	스테인리스강과 같은 금속 산화, 제거하기 어려운 산화물 형성
황 화합물	니켈 합금에서 취성 및 균열 유발
탄화수소(오일)	그을음 및 기공 생성, 접합 형성 방해

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