올바른 공정과 필러 재료를 사용한다면 거의 모든 금속을 브레이징으로 접합할 수 있습니다. 여기에는 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리와 같은 일반적인 재료뿐만 아니라 티타늄, 니켈 기반 초합금, 심지어 세라믹과 같은 비금속과 같은 특수 금속도 포함됩니다. 접합의 성공은 특정 금속보다는 브레이징 공정의 기본 화학 원리에 더 많이 달려 있습니다.
브레이징에서 중요한 요소는 금속 자체가 아니라 액체 브레이즈 필러가 접합되는 표면에 "젖어" 흐를 수 있는 능력입니다. 이를 위해서는 화학적으로 깨끗하고 산화물이 없는 표면이 필요하며, 이는 플럭스 또는 제어된 용광로 분위기를 통해 달성됩니다.
기본 원리: "젖음"에 관한 것이지 금속 목록에 관한 것이 아닙니다
브레이징은 접착 및 야금 결합 공정입니다. 어떤 재료를 접합할 수 있는지 이해하려면 먼저 성공적인 결합을 위한 핵심 요구 사항을 이해해야 합니다.
젖음이란 무엇입니까?
젖음은 액체가 고체 표면에 퍼지는 능력을 설명합니다. 왁스 처리된 자동차 표면에 물방울이 맺히는 것(젖음 불량)과 깨끗한 유리창에 고르게 퍼지는 것(젖음 양호)을 생각해 보십시오. 강력한 브레이즈 접합을 위해서는 용융 필러 금속이 모재 금속에 잘 젖어야 합니다.
산화물의 역할: 주요 장벽
거의 모든 금속은 공기에 노출되면 표면에 얇고 보이지 않는 산화물 층을 형성합니다. 이 산화물 층은 자동차의 왁스처럼 작용하여 용융 필러 금속이 아래의 순수한 모재 금속과 직접 접촉하는 것을 방지합니다. 이는 젖음과 적절한 결합을 방해합니다.
브레이징이 산화물을 극복하는 방법
전체 브레이징 공정은 다음 두 가지 방법 중 하나로 이 산화물 장벽을 극복하도록 설계되었습니다.
- 플럭스: 브레이즈 필러보다 먼저 녹는 접합 부위에 적용되는 화학 화합물입니다. 용융된 플럭스는 기존 산화물을 용해하고 새로운 산화물이 형성되는 것을 막아 필러 금속이 깨끗한 금속을 젖게 합니다.
- 제어된 분위기: 용광로 브레이징에서는 부품이 진공 또는 특정 가스(수소 또는 질소와 같은)와 같은 제어된 환경에서 가열됩니다. 이 분위기는 산화물을 적극적으로 제거하거나 처음부터 산화물이 형성되는 것을 방지합니다.
브레이징으로 접합되는 일반적인 재료
이 공정은 표면을 준비하도록 설계되었기 때문에 브레이징은 매우 광범위한 재료에 적용할 수 있으며, 종종 용접이 불가능한 조합으로도 적용할 수 있습니다.
철 금속
이 범주에는 가장 일반적인 엔지니어링 재료가 포함됩니다. 이 공정은 탄소강, 합금강, 스테인리스강 및 주철을 접합하는 데 매우 효과적입니다.
비철 금속
브레이징은 비철 응용 분야에 널리 사용됩니다. 여기에는 구리 및 그 합금(황동 및 청동과 같은), 니켈 및 그 고성능 합금, 알루미늄, 티타늄 및 마그네슘이 포함됩니다.
이종 재료 접합
이것은 브레이징의 핵심 강점입니다. 모재 금속이 녹지 않기 때문에 녹는점이 크게 다른 재료를 쉽게 접합할 수 있습니다. 일반적인 예로는 절삭 공구용 강철과 구리, 스테인리스강과 니켈 합금, 또는 텅스텐 카바이드와 강철을 접합하는 것이 있습니다.
비금속
올바른 필러 금속과 표면 준비를 통해 브레이징은 금속과 비금속을 접합하는 데에도 사용할 수 있습니다. 세라믹은 전자 및 고마모 응용 분야를 위해 금속에 일상적으로 브레이징됩니다.
장단점 및 한계 이해
다용도성이 뛰어나지만 브레이징이 만능 해결책은 아닙니다. 성공은 모재 금속, 필러 금속 및 공정 분위기의 호환 가능한 시스템에 달려 있습니다.
모재, 필러 및 분위기 삼각형
이 세 가지 구성 요소는 호환되어야 합니다. 예를 들어, 참고 자료에 따르면 티타늄 합금은 브레이징할 수 있지만, 취성을 유발할 수 있는 수소 분위기에서는 브레이징할 수 없습니다. 이는 공정이 재료에 맞춰져야 함을 강조합니다.
필러 금속 선택이 중요합니다
필러 금속은 두 가지 주요 특성을 가져야 합니다. 첫째, 녹는점이 접합되는 모재 금속보다 낮아야 합니다. 둘째, 접합부의 특정 모재 금속을 화학적으로 젖게 할 수 있어야 합니다. 이것이 알루미늄 부품용 알루미늄-실리콘 및 강철 및 구리용 은 기반 합금과 같은 다양한 필러가 존재하는 이유입니다.
사용 온도 제한
브레이징 접합부의 기계적 강도는 사용 온도가 필러 금속의 녹는점에 가까워질수록 감소합니다. 접합부는 고온에서 항상 모재 금속보다 약하며, 이는 고온 응용 분야에서 중요한 설계 고려 사항입니다.
응용 분야에 적합한 선택
브레이징 전략을 결정하려면 다음 지침을 사용하십시오.
- 강철, 스테인리스강 또는 구리와 같은 일반적인 재료 접합에 주로 초점을 맞춘다면: 일반적인 은 또는 구리 필러를 사용하는 표준 플럭스 기반 또는 간단한 용광로 브레이징이 매우 효과적입니다.
- 알루미늄 또는 티타늄과 같은 반응성 금속 접합에 주로 초점을 맞춘다면: 공정이 가장 중요합니다. 공격적인 산화물 층을 관리하기 위해 특수 플럭스 또는 제어된 분위기 용광로 브레이징이 필요할 것입니다.
- 이종 재료(예: 강철과 세라믹) 접합에 주로 초점을 맞춘다면: 성공은 두 개의 다른 표면을 젖게 하도록 설계된 특수 필러 금속을 선택하는 데 거의 전적으로 달려 있습니다.
궁극적으로 브레이징의 다용도성은 필러 금속이 결합할 수 있도록 깨끗하고 산화물이 없는 표면을 생성해야 하는 근본적인 필요성을 존중하는 데서 비롯됩니다.
요약표:
| 재료 범주 | 예시 | 주요 고려 사항 |
|---|---|---|
| 철 금속 | 탄소강, 스테인리스강, 주철 | 표준 플럭스 또는 용광로 브레이징이 잘 작동합니다 |
| 비철 금속 | 구리, 알루미늄, 티타늄, 니켈 합금 | 특수 플럭스 또는 제어된 분위기가 필요합니다 |
| 이종 재료 | 강철과 구리, 세라믹과 금속 | 필러 금속 호환성에 따라 다릅니다 |
| 비금속 | 세라믹, 카바이드 | 특수 표면 준비 및 필러 금속이 필요합니다 |
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