본질적으로 브레이징은 매우 광범위한 재료를 접합할 수 있는 놀라울 정도로 다재다능한 공정입니다. 일반적인 강철과 구리부터 첨단 합금 및 반응성 금속에 이르기까지 거의 모든 금속을 브레이징할 수 있으며 특정 세라믹도 가능합니다. 접합부의 성공 여부는 재료 자체에 달려 있는 것이 아니라 용융된 필러 합금이 접합될 표면을 "적시고(wet)" 접합할 수 있는지 여부에 달려 있습니다.
성공적인 브레이즈 접합의 근본적인 요구 사항은 특정 재료가 아니라 깨끗하고 산화물이 없는 표면을 달성하는 것입니다. 필러 금속이 모재를 적실 수 있다면 강력하고 영구적인 접합이 형성될 수 있습니다.
핵심 원리: 습윤 및 표면 처리
브레이징은 두 개의 긴밀하게 장착된 모재 사이로 흐르는 필러 금속을 녹여서 작동합니다. 이를 위해서는 용융된 필러가 습윤(wetting)이라고 하는 과정을 통해 모재 표면에 퍼질 수 있어야 합니다.
"습윤"이란 무엇입니까?
습윤을 왁스 처리된 자동차 표면에서 물방울이 맺히는 것이 아니라 깨끗한 유리 표면에 물이 퍼지는 것으로 생각하십시오. 강력한 브레이즈를 위해서는 용융된 필러 합금이 매끄럽게 접합부로 흘러 들어가 모재에 접착되어야 합니다.
습윤이 불량하면 필러 금속이 두 조각을 제대로 연결하지 못하여 약하고 불완전한 접합이 발생합니다.
장벽: 표면 산화물
거의 모든 금속은 공기에 노출되면 얇은 산화물 층을 형성합니다. 이 산화물 층은 장벽 역할을 하여 용융된 필러 금속이 순수한 모재와 직접 접촉하는 것을 방지하고 습윤 과정을 차단합니다.
산화물 층을 먼저 제거하고 가열 주기 동안 다시 형성되는 것을 방지하지 않으면 성공적인 브레이즈는 불가능합니다.
산화물 없는 표면 달성
산화물을 관리하기 위해 두 가지 주요 방법이 사용됩니다.
- 플럭스(Flux): 접합 부위에 도포되는 화학 화합물입니다. 가열되면 플럭스가 녹아 기존 산화물을 용해하고 표면을 산소로부터 차폐하여 그 아래의 깨끗한 재료에 필러 금속이 습윤되도록 합니다.
- 분위기 제어(Atmosphere Control): 밀폐된 용광로 내부에서 수행됩니다. 공기를 특정 분위기(예: 진공 또는 불활성 가스)로 교체하여 산소를 제거하고 산화물이 처음부터 형성되는 것을 방지합니다. 이는 매우 단단하거나 빠르게 형성되는 산화물을 생성하는 재료에 필수적입니다.
브레이징에 적합한 일반적인 재료
플럭스 또는 분위기 제어의 선택은 신뢰할 수 있게 접합할 수 있는 방대한 재료 카탈로그를 열어줍니다.
철강
이들은 제조에서 광범위하게 사용되므로 가장 일반적으로 브레이징되는 재료 중 하나입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 연강 및 저탄소강
- 합금강
- 스테인리스강
- 주철
일반적인 비철금속
구리 및 알루미늄 합금은 우수한 열 및 전기 전도성으로 인해 자주 브레이징됩니다.
- 구리 및 구리 합금(황동, 청동)
- 알루미늄 및 알루미늄 합금
- 니켈 및 니켈 합금(인코넬)
- 마그네슘
반응성 및 내화성 금속
이러한 고급 재료는 산소와의 반응성을 관리하기 위해 보다 정교한 공정 제어, 일반적으로 진공 브레이징이 필요합니다.
- 티타늄
- 지르코늄
- 니오븀
- 몰리브덴
- 탄탈럼
첨단 재료
브레이징은 금속에만 국한되지 않습니다. 올바른 필러 합금 및 공정을 사용하면 이종 재료를 접합하는 것이 가능합니다.
- 세라믹: 자체 또는 금속에 브레이징할 수 있습니다.
- 베릴륨: 브레이징으로 접합되는 특수 고성능 재료입니다.
상충 관계 이해: 공정 대 재료
올바른 브레이징 공정은 모재의 특성에 따라 결정됩니다. 이는 복잡성과 비용에 직접적인 상충 관계가 있는 중요한 결정입니다.
공기 중 플럭스 브레이징
이것은 토치로 수행되는 가장 간단한 방법입니다. 강철, 구리, 황동과 같이 표준 플럭스로 산화물을 쉽게 제거할 수 있는 견고한 일반 재료에 이상적입니다. 비용 효율적이지만 복잡한 형상이나 반응성 금속에는 덜 적합합니다.
용광로 브레이징(분위기 제어)
이 방법은 우수한 청결도를 제공하며 대량 생산 및 산소에 민감한 재료에 필수적입니다. 분위기를 제어함으로써 복잡한 어셈블리의 모든 부분이 산화로부터 보호되도록 보장합니다.
진공 브레이징의 중요한 역할
진공 브레이징은 가장 까다로운 응용 분야를 위한 프리미엄 솔루션입니다. 플럭스로 관리할 수 없는 공격적인 산화물 층을 가진 알루미늄 및 티타늄과 같은 반응성 금속에는 필수적입니다. 진공은 모든 가스를 적극적으로 제거하여 완벽한 습윤을 위한 깨끗한 표면을 보장합니다.
이 공정은 항공우주 부품, 정밀 어셈블리 및 접합부 파손이 허용되지 않는 복잡한 형상과 같은 고부가가치 구성 요소에 선택됩니다.
응용 분야에 맞는 올바른 선택
재료 선택은 사용하려는 브레이징 공정과 분리할 수 없습니다. 구성 요소의 최종 요구 사항을 기준으로 결정을 내리십시오.
- 비용 효율적인 일반 금속 접합에 중점을 두는 경우: 특수 장비 없이도 강력한 접합을 제공하므로 강철, 구리 및 황동에 표준 플럭스 브레이징을 사용하십시오.
- 경량 또는 반응성 금속 접합에 중점을 두는 경우: 오염 없는 접합을 보장하기 위해 알루미늄, 티타늄 또는 니켈 기반 초합금과 같은 재료에는 진공 용광로 브레이징을 사용해야 합니다.
- 복잡하고 정밀한 어셈블리 제작에 중점을 두는 경우: 용광로 브레이징은 정교한 부품에 필요한 제어를 제공하며, 재료 중 하나라도 반응성인 경우 진공 공정이 필수적입니다.
재료, 표면 화학 및 브레이징 공정 간의 관계를 이해하는 것이 신뢰할 수 있고 효과적인 접합을 만드는 열쇠입니다.
요약표:
| 재료 범주 | 예시 | 주요 고려 사항 |
|---|---|---|
| 철강 | 연강, 스테인리스강, 주철 | 플럭스로 쉽게 브레이징 가능; 다양한 응용 분야에 다용도. |
| 비철금속 | 구리, 알루미늄, 니켈 합금 | 알루미늄은 단단한 산화물로 인해 진공 브레이징 필요. |
| 반응성/내화성 금속 | 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴 | 산화 방지를 위해 진공 브레이징을 사용해야 함. |
| 첨단 재료 | 세라믹, 베릴륨 | 이종 접합에는 특수 필러 금속 및 공정 필요. |
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