진공 브레이징 재료를 정의하려면 접합되는 모재 금속과 결합을 생성하는 특수 필러 금속을 모두 고려해야 합니다. 이 공정은 스테인리스 스틸 및 구리와 같은 일반 합금, 알루미늄 및 티타늄과 같은 반응성 금속, 심지어 세라믹과 같은 고급 재료를 포함한 광범위한 재료에 적합합니다.
진공 브레이징용 재료를 선택하는 핵심 원칙은 고온, 무플럭스 환경에서 재료가 어떻게 거동하는지 이해하는 것이며, 깨끗하고 강력하며 밀폐된 접합부를 얻기 위해 표면 산화물 관리에 중점을 둡니다.
모재의 스펙트럼
진공 브레이징의 다용도성은 다양한 금속과 일부 비금속의 접합을 가능하게 합니다. 선택은 강도, 무게, 내식성 및 열 성능에 대한 최종 적용 요건에 따라 전적으로 결정됩니다.
일반적인 산업용 금속
가장 자주, 진공 브레이징은 접합 무결성이 가장 중요한 고가 산업용 금속에 적용됩니다.
이 범주에는 스테인리스 스틸, 합금강, 저탄소강, 구리 및 구리 합금이 포함됩니다. 인코넬과 같은 니켈 기반 초합금도 고온 응용 분야에 사용되기 때문에 일반적입니다.
반응성 및 내화성 금속
이것이 진공 브레이징이 진정으로 탁월한 부분입니다. 제어된 분위기가 다른 접합 방법을 괴롭히는 산화를 방지하기 때문입니다.
이 그룹에는 알루미늄, 티타늄 및 지르코늄과 같은 고반응성 금속이 포함됩니다. 또한 몰리브덴, 니오븀 및 탄탈륨과 같은 매우 높은 녹는점을 가진 내화성 금속도 포함됩니다.
고급 및 이종 재료
이 공정은 특수 응용 분야를 위해 비전통적이고 이종 재료 조합을 접합할 수도 있습니다.
여기에는 금속을 세라믹에 접합하거나, 베릴륨을 접합하거나, 단일 브레이징 주기에서 여러 다른 합금을 사용하여 복잡한 어셈블리를 생성하는 것이 포함될 수 있습니다.
필러 금속의 중요한 역할
진공 상태에서는 표면을 화학적으로 세척할 플럭스가 없습니다. 따라서 필러 금속 자체는 모재 금속에 존재하는 얇고 고집스러운 산화물 층과 상호 작용하고 변위하도록 설계되어야 합니다.
예: 알루미늄 브레이징 복합재
알루미늄은 이 원리의 대표적인 예입니다. 자연적으로 견고한 산화알루미늄(Al₂O₃) 층을 형성하며, 이 층은 브레이징이 흐르도록 방해되어야 합니다.
클래드 시트 형태의 특수 필러 재료가 사용됩니다. 4104 알루미늄 합금과 같은 재료는 소량의 마그네슘을 포함하는 이중 클래드 복합재입니다. 브레이징 온도에서 마그네슘은 "게터" 역할을 하여 산화물 층과 반응하고 필러가 아래 모재 금속을 적시도록 합니다.
이는 마그네슘을 포함하지 않고 산화물 층을 분해하기 위해 화학 플럭스가 사용되는 가스 차폐 브레이징용으로 설계된 4343 알루미늄 합금과 대조됩니다.
일반적인 제품 및 응용 분야
재료 선택은 이 방법을 사용하여 생산되는 고성능 부품의 유형과 직접적으로 관련됩니다.
열교환기
알루미늄 합금은 진공 브레이징 열교환기에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다. 여기에는 항공우주 및 극저온에 사용되는 판형 핀 열교환기, 콜드 플레이트 및 평판 튜브 열교환기가 포함됩니다.
고급 절삭 공구
진공 브레이징은 초경 재료를 견고한 강철 본체에 접합하는 데 사용됩니다. 여기에는 초경, PCD(다결정 다이아몬드) 및 PCBN(다결정 입방형 질화붕소) 절삭 팁을 공구 샹크에 접합하는 것이 포함됩니다.
항공우주 및 산업용 부품
스테인리스 스틸, 티타늄 및 니켈 기반 합금을 접합할 수 있는 능력은 높은 강도와 누출 없는 접합이 필요한 미션 크리티컬 부품에 이 공정을 이상적으로 만듭니다.
절충점 이해
강력하지만 진공 브레이징을 위한 재료 선택은 접합부의 성공 또는 실패를 결정할 수 있는 중요한 고려 사항이 없는 것은 아닙니다.
산화물 층 문제
주요 과제는 모재 금속에 자연적으로 발생하는 산화물 층을 관리하는 것입니다. 알루미늄 및 티타늄과 같은 금속은 고집스러운 산화물을 형성하며, 이를 극복하려면 정밀한 공정 제어와 올바르게 선택된 필러 금속이 필요합니다.
재료 호환성
이종 재료(예: 구리-스테인리스 스틸 또는 세라믹-금속)를 브레이징할 때 열팽창 계수를 신중하게 관리해야 합니다. 상당한 불일치는 응력을 유발하고 냉각 중에 접합부가 파손될 수 있습니다.
공정 순도
진공 브레이징의 성공은 청결도에 크게 좌우됩니다. 재료 표면의 오염 물질은 가열 주기 동안 가스를 방출하여 진공을 손상시키고 적절한 브레이징을 방해할 수 있습니다.
귀하의 응용 분야에 적합한 선택
최종 재료 선택은 성능 요구 사항, 제조 가능성 및 비용 간의 신중한 균형이어야 합니다.
- 주요 초점이 열 관리인 경우: 알루미늄 합금은 우수한 열전도율과 확립된 브레이징 공정으로 인해 경량 고성능 열교환기의 산업 표준입니다.
- 주요 초점이 고온 강도인 경우: 인코넬과 같은 니켈 기반 합금 또는 특수 스테인리스 및 합금강은 항공우주 및 산업용 터빈 부품에 적합한 재료입니다.
- 주요 초점이 경도 및 내마모성인 경우: 고급 절삭 공구를 만들기 위해 텅스텐 카바이드, PCD 또는 PCBN과 같은 재료를 내구성 있는 강철 또는 합금강 본체에 브레이징하게 됩니다.
- 주요 초점이 내식성 또는 생체 적합성인 경우: 티타늄 및 특정 등급의 스테인리스 스틸은 이상적인 후보이며, 종종 의료용 임플란트 및 화학 처리 장비에 사용됩니다.
궁극적으로 올바른 재료를 선택하는 것은 고유한 특성을 진공 브레이징 공정의 고유한 기능과 일치시키는 것입니다.
요약표:
| 재료 범주 | 일반적인 예 | 주요 응용 분야 |
|---|---|---|
| 일반 산업용 금속 | 스테인리스 스틸, 구리, 인코넬 | 일반 제조, 산업용 부품 |
| 반응성 및 내화성 금속 | 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 | 항공우주, 고온 시스템 |
| 고급 재료 | 세라믹, 초경, PCD/PCBN | 절삭 공구, 의료용 임플란트 |
| 필러 금속 | 4104 알루미늄 합금, 니켈 기반 필러 | 산화물 파괴, 고강도 접합 |
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