알루미늄 브레이징에 가장 일반적이고 효과적인 방법은 진공 브레이징으로 알려진 플럭스 없는 공정입니다. 이 기술은 고진공 챔버에서 수행되며, 일반적으로 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금과 같은 특정 유형의 필러 금속을 사용합니다. 이는 알루미늄 접합의 가장 큰 과제인 안정적인 보호 표면 산화물 층을 극복하기 위해 특별히 고안되었습니다.
알루미늄 브레이징의 근본적인 과제는 필러 금속이 접합되는 것을 방해하는 끈질긴 산화막(Al2O3)입니다. 진공 브레이징은 고진공과 마그네슘과 같은 금속 활성제를 사용하여 산화층을 제거함으로써 부식성 화학 플럭스 없이도 강력하고 깨끗한 접합을 가능하게 합니다.
핵심 과제: 산화물 장벽 극복
알루미늄 브레이징은 강철이나 구리 브레이징과 다릅니다. 어려움은 전적으로 금속의 표면 화학에 있습니다.
알루미늄 산화물(Al2O3) 문제
알루미늄은 공기와 즉시 반응하여 조밀하고 안정적이며 투명한 알루미늄 산화물(Al2O3) 층을 형성합니다.
이 산화막은 2000°C가 넘는 용융점을 가지며, 이는 알루미늄 모재 자체보다 훨씬 높습니다. 이 층은 장벽 역할을 하여 용융된 브레이징 필러 금속이 아래의 알루미늄과 "젖어" 접합되는 것을 방지합니다.
진공 브레이징이 문제를 해결하는 방법
진공 브레이징은 가혹한 화학 물질에 의존하지 않고 알루미늄 산화물 층을 제거하기 위해 특별히 고안된 우아하고 다각적인 솔루션입니다.
고진공의 역할
이 공정은 10⁻⁵ mbar 이하의 압력에서 진공로에서 수행됩니다. 이 고도로 제어된 환경은 산소의 존재를 최소화하여 부품이 브레이징 온도로 가열될 때 추가적인 산화를 방지합니다.
금속 활성제의 기능
기존 산화물을 처리하기 위해 금속 활성제(가장 일반적으로 마그네슘(Mg))가 공정에 도입됩니다.
로가 가열됨에 따라 마그네슘이 기화됩니다. 이 마그네슘 증기는 알루미늄 산화막과 적극적으로 반응하여 이를 분해하고 모재의 표면을 효과적으로 세척합니다.
알루미늄-실리콘(Al-Si) 필러 금속
산화물 장벽이 제거되면 필러 금속이 제 역할을 할 수 있습니다. 알루미늄의 경우 일반적으로 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금입니다.
7%에서 12%의 실리콘을 함유한 이 합금은 모재 알루미늄보다 용융점이 낮습니다. 표준 선택은 11.7% 실리콘을 함유한 공융 Al-Si 합금으로, 정확히 577°C에서 녹습니다.
일단 녹으면 이 필러는 모세관 현상을 통해 접합부로 흘러 들어가 냉각 시 강력하고 내구성이 뛰어나며 부식에 강한 결합을 만듭니다.
공정 및 장점 이해
진공 알루미늄 브레이징(VAB)은 다른 방법에 비해 뚜렷한 이점을 가진 정밀 산업 공정입니다.
정밀한 온도 제어
브레이징 온도 범위는 좁으며, 일반적으로 575°C ~ 590°C입니다. 필러의 용융점은 모재의 용융점과 매우 가깝습니다.
따라서 최신 진공로는 여러 가열 구역을 사용하여 전체 작업 부하에 걸쳐 ±5.5°C 이내의 매우 엄격한 온도 균일성을 유지합니다.
주요 장점: 플럭스 불필요
진공 및 마그네슘 활성제가 산화물 제거를 처리하므로 화학 브레이징 플럭스가 필요하지 않습니다. 이는 몇 가지 주요 이점을 제공합니다.
- 브레이징 후 세척 불필요: 완성된 부품에서 부식성 플럭스 잔류물을 세척하는 복잡하고 비용이 많이 드는 단계를 제거합니다.
- 내부 부식 방지: 갇힌 플럭스로 인해 최종 조립품에서 숨겨진 부식 및 조기 고장이 발생할 위험이 없습니다.
- 간단하고 안전한 작업: 공격적인 화학 플럭스의 취급 및 폐기를 피하여 환경 및 작업자 안전을 향상시킵니다.
결과적인 접합 품질
결과적인 접합부는 높은 품질로 알려져 있습니다. 모재 알루미늄에 필적하는 우수한 강도, 인성 및 내식성을 나타냅니다. 색상 일치도 거의 완벽하여 깨끗하고 매끄러운 외관을 만듭니다.
귀하의 응용 분야에 적합한 선택
접합 방법 선택은 전적으로 프로젝트의 기술 요구 사항, 수량 및 비용 제약에 따라 달라집니다.
- 고품질 접합 및 대량 생산에 중점을 둔다면: 진공 브레이징은 자동차 열교환기와 같은 중요한 부품에 대한 확실한 선택이며, 비할 데 없는 일관성과 신뢰성을 제공합니다.
- 높은 초기 투자 비용을 피하는 데 중점을 둔다면: 진공 브레이징은 특수 로가 필요하므로, 더 간단한 플럭스 기반 방법을 고려할 수 있는 일회성 작업이나 프로토타이핑에는 덜 적합하다는 점을 알아두세요.
- 부품 수명 및 성능에 중점을 둔다면: 진공 브레이징의 플럭스 없는 특성은 중요한 장점입니다. 플럭스로 인한 부식으로 인한 향후 고장 위험을 완전히 제거하기 때문입니다.
진공 브레이징이 알루미늄 산화물 문제를 근본적으로 해결하는 방법을 이해함으로써 신뢰할 수 있는 고품질 조립품을 생산하는 공정을 자신 있게 지정할 수 있습니다.
요약 표:
| 주요 측면 | 세부 사항 |
|---|---|
| 주요 방법 | 진공 브레이징 (플럭스 없음) |
| 핵심 과제 | 알루미늄 산화물(Al2O3) 층 극복 |
| 해결 메커니즘 | 고진공 + 마그네슘(Mg) 활성제 |
| 일반적인 필러 금속 | 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금 (예: 11.7% Si) |
| 브레이징 온도 범위 | 575°C – 590°C |
| 주요 장점 | 플럭스 불필요, 브레이징 후 세척 및 부식 위험 제거 |
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