브레이징은 신중하게 선택된 재료의 조합에 의존하며, 주로 접합되는 부품보다 낮은 온도에서 녹는 용가재를 사용합니다. 일반적인 용가재에는 알루미늄-실리콘 합금, 구리 기반 합금(황동 및 청동 등), 은 합금, 니켈 기반 비정질 포일이 포함됩니다. 이들은 접합되는 모재와 함께 작동하며, 종종 표면을 청소하여 강력한 결합을 보장하는 화학 플럭스와 함께 사용됩니다.
브레이징의 핵심 원리는 세 가지 다른 재료 간의 상호 작용입니다: 접합되는 모재, 녹는점이 낮은 용가재, 그리고 표면을 결합할 준비를 하는 플럭스. 전체 공정의 성공은 이 세 가지 구성 요소의 올바른 선택과 호환성에 달려 있습니다.
브레이징 재료의 세 가지 기둥
브레이징에 사용되는 재료를 완전히 이해하려면 용가재를 넘어선 것을 살펴보는 것이 중요합니다. 이 공정은 부품 자체, 접착제 및 세척제를 포함하는 시스템입니다.
모재: 기초
모재는 서로 접합하려는 구성 요소입니다. 다른 모든 브레이징 재료의 선택은 이러한 금속의 특성에 따라 결정됩니다.
브레이징은 매우 다재다능하며 일반 강철부터 항공우주 및 방위 산업과 같은 까다로운 산업에서 사용되는 고도로 특수화된 합금에 이르기까지 광범위한 재료를 접합하는 데 사용할 수 있습니다.
브레이징으로 자주 접합되는 모재의 예는 다음과 같습니다:
- 탄소강, 주철 및 스테인리스강
- 구리 및 구리 합금
- 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴과 같은 반응성 및 내화 금속
- 니켈 및 철 기반 초합금
- 세라믹 및 베릴륨과 같은 이국적인 금속
용가재: 접착제
용가재는 브레이징 공정의 핵심입니다. 모재보다 낮은 온도에서 녹도록 설계되어 모세관 현상에 의해 틈새 접합부로 흡입된 후 응고되어 결합을 형성합니다.
용가재의 구성은 최종 접합부의 강도, 전도성 및 내식성을 결정합니다.
일반적인 용가재 계열:
- 구리 기반 합금: 강철, 주철 및 구리 합금을 접합하는 데 널리 사용됩니다. 구리-아연(황동) 및 구리-주석(청동)을 포함한 이 용가재는 우수한 열 및 전기 전도성을 제공합니다.
- 알루미늄-실리콘 합금: 자동차 및 HVAC 응용 분야에서 흔히 볼 수 있는 알루미늄 부품 브레이징을 위한 표준 선택입니다.
- 은 합금: 종종 "은 땜납"이라고 불리는 이 용가재는 높은 강도와 연성을 제공하며 다양한 금속을 접합하는 데 사용됩니다.
- 금 및 니켈 합금: 항공우주 또는 의료 기기와 같이 극한의 내식성, 고온 강도 또는 특정 야금학적 호환성이 요구되는 고성능 응용 분야에 사용됩니다.
- 비정질 브레이징 포일: 니켈, 철, 붕소, 실리콘과 같은 원소로 만들어진 현대적인 재료입니다. 이 포일은 정밀하고 균일한 접합부를 제공하며 고급 엔지니어링 분야에서 흔히 사용됩니다.
플럭스: 화학 세척제
플럭스는 많은 브레이징 작업의 숨겨진 영웅입니다. 그 역할은 가열 중에 표면 산화물 형성을 제거하고 방지하여 모재와 용가재를 화학적으로 청소하는 것입니다.
플럭스가 없으면 이러한 산화물은 용가재가 모재와 젖고 결합하는 것을 방해하여 약하거나 실패한 접합부를 초래합니다. 플럭스는 용가재보다 먼저 녹아 표면을 준비하고, 용융된 용가재가 접합부로 흐르면서 플럭스를 밀어냅니다.
재료 선택을 위한 주요 고려 사항
올바른 재료 조합을 선택하는 것은 임의적인 것이 아닙니다. 야금학 및 최종 구성 요소의 의도된 응용 분야를 기반으로 한 기술적 결정입니다.
녹는점 차이
브레이징의 가장 기본적인 규칙은 용가재의 녹는점이 모재의 녹는점보다 낮아야 한다는 것입니다. 이는 접합되는 구성 요소가 공정 중에 녹거나 변형되지 않도록 보장합니다.
야금학적 호환성
용가재는 모재와 화학적 및 야금학적으로 호환되어야 합니다. 호환되지 않는 조합은 취성 접합부, 부식 또는 기타 형태의 조기 고장을 초래할 수 있습니다.
서비스 조건
최종 응용 분야는 재료 선택을 결정합니다. 트랙터용 유압 피팅은 제트 엔진용 터빈 블레이드와 다른 특성을 요구합니다. 작동 온도, 부식성 요소에 대한 노출, 필요한 전기 전도성과 같은 요소가 용가재 선택을 안내해야 합니다.
응용 분야에 맞는 재료 선택
재료 선택은 접합하려는 모재와 최종 조립품의 성능 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다.
- 강철 또는 구리의 일반적인 제작에 중점을 둔다면: 구리 기반 용가재는 우수한 강도와 전도성을 갖춘 비용 효율적이고 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공합니다.
- 알루미늄 구성 요소 접합에 중점을 둔다면: 적절한 플럭스와 함께 알루미늄-실리콘 용가재가 표준이자 올바른 선택입니다.
- 고성능 또는 특수 응용 분야에 중점을 둔다면: 니켈, 은 또는 금 기반 합금은 항공우주, 방위 또는 의료 구성 요소에 필요한 우수한 강도, 내열성 및 내식성을 제공합니다.
모재, 용가재 및 플럭스의 고유한 역할을 이해하는 것이 강하고 신뢰할 수 있는 브레이징 접합부를 만드는 핵심입니다.
요약표:
| 재료 유형 | 주요 예시 | 주요 기능 |
|---|---|---|
| 모재 | 강철, 구리, 알루미늄, 니켈 합금 | 접합되는 구성 요소; 용가재/플럭스 선택 결정 |
| 용가재 | 은 합금, 구리 기반, 알루미늄-실리콘, 니켈 포일 | 모세관 현상을 통해 녹아서 결합을 형성 |
| 플럭스 | 화학 화합물 (다양한 제형) | 표면을 청소하고 산화를 방지하여 적절한 결합을 유도 |
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