고진공 브레이징은 열 저항성 니켈 기반 합금을 접합하는 확정적인 방법입니다. 이는 반응성 합금 원소의 산화를 방지할 수 있는 유일한 환경을 제공하기 때문입니다.
이러한 합금은 일반적으로 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti)을 함유하고 있으며, 이들은 산소와 즉각적으로 반응합니다. 1.33 x 10^-3 Pa만큼 낮은 압력에서 작동하는 고진공로는 환경에서 산소를 제거합니다. 이를 통해 모재에 대한 필러 금속의 우수한 젖음성을 보장하여 높은 크리프 강도를 가진 조밀하고 결함 없는 이음매를 얻을 수 있습니다.
핵심 요점 알루미늄 및 티타늄과 같은 활성 원소의 존재는 빠른 산화물 형성을 초래하여 니켈 기반 합금의 일반적인 브레이징을 불가능하게 만듭니다. 고진공로는 산소가 없는 제어된 환경을 조성하여 순수한 금속 대 금속 접촉을 보장함으로써 이를 해결하며, 이는 고강도 무플럭스 접합부를 달성하는 데 필수적입니다.
산화 방지의 중요한 역할
반응성 원소 관리
열 저항성 니켈 기반 합금은 우수한 특성을 위해 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti)과 같은 원소에 의존합니다. 그러나 이러한 원소는 "활성"이 높아 산소에 대한 강한 친화력을 가지고 있습니다.
일반적인 환경에서 이러한 원소는 금속 표면에 강력한 산화물 필름을 형성합니다. 이 필름은 브레이징 합금이 모재와 결합하는 것을 방해하는 장벽 역할을 합니다.
우수한 젖음성 달성
브레이징이 성공하려면 필러 금속이 모재 위로 부드럽게 "젖어" 또는 흘러야 합니다.
고진공로는 산소를 매우 낮은 수준으로 제거함으로써 산화물 장벽 형성을 방지합니다. 이를 통해 필러 금속이 균일하게 퍼지고 분자 수준에서 결합하여 조밀하고 연속적인 이음매를 형성할 수 있습니다.
공정 제어 및 접합부 무결성
정밀한 온도 조절
진공로는 극도로 정밀하게 용융 온도에 도달할 수 있도록 합니다.
이러한 제어는 민감한 합금의 야금 특성을 저하시킬 수 있는 온도 과잉을 방지합니다. 필러 금속이 기본 구성 요소를 손상시키지 않고 의도한 대로 정확하게 용융되도록 합니다.
플럭스 오염 제거
진공 브레이징의 뚜렷한 장점 중 하나는 플럭스 없는 접합부를 생성한다는 것입니다.
진공 환경이 산화물 제거를 처리하므로 화학 플럭스가 필요하지 않습니다. 이는 접합부 내부에 플럭스가 갇히는 위험을 제거하며, 이는 부식 및 접합부 실패의 일반적인 원인이며, 브레이징 후 세척의 필요성을 제거합니다.
균일한 가열 및 응력 감소
진공 환경은 부품 전체에 걸쳐 균일한 열 분포를 촉진합니다.
또한, 공정은 일반적으로 느린 가열 및 냉각 속도를 포함합니다. 이 열 사이클은 내부 잔류 응력을 줄여 최종 조립품의 열적 및 기계적 특성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
절충점 이해
공정 속도 대 접합부 품질
진공 브레이징은 최고의 무결성을 제공하지만, 응력을 줄이고 진공 수준을 유지하기 위해 필요한 느린 가열 및 냉각 속도는 개방형 유도 또는 토치 방식에 비해 긴 사이클 시간을 초래합니다.
엄격한 압력 요구 사항
성공은 특히 1.33 x 10^-3 Pa의 깊은 진공을 유지하는 데 달려 있습니다.
장비가 이 특정 압력 임계값을 유지할 수 없으면 알루미늄 또는 티타늄 함량의 산화가 여전히 발생하여 접합부의 크리프 강도와 젖음성을 손상시킬 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
고진공 브레이징이 특정 제조 목표에 부합하는지 여부를 결정하려면 다음을 고려하십시오.
- 주요 초점이 최대 기계적 강도인 경우: 고진공 공정은 Al 및 Ti 산화를 방지하여 높은 크리프 강도와 조밀한 이음매를 보장하는 데 필수적입니다.
- 주요 초점이 부품 청결도인 경우: 이 방법은 플럭스 사용을 제거하여 오염을 방지하고 공정 후 세척의 필요성을 제거하므로 이상적입니다.
- 주요 초점이 복잡한 형상인 경우: 진공로의 균일한 열 분포는 국부적인 가열 방식에서 왜곡될 수 있는 복잡한 모양의 일관된 접합을 가능하게 합니다.
고진공 브레이징은 단순한 접합 방법이 아니라 열 저항성 니켈 합금의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 필요한 중요한 야금 제어 공정입니다.
요약 표:
| 특징 | 고진공 브레이징 | 일반 대기 브레이징 |
|---|---|---|
| 진공 수준 | 1.33 x 10^-3 Pa | 해당 없음 (대기압) |
| 산화 제어 | Al/Ti 산화물 형성 방지 | 표면 산화 위험 높음 |
| 젖음성 | 우수; 분자 결합 | 나쁨; 산화물 필름에 의해 차단됨 |
| 플럭스 사용 | 플럭스 없음 (오염 없음) | 플럭스 필요 (부식 위험) |
| 가열 균일성 | 높음; 내부 응력 감소 | 낮음; 열 변형 위험 |
| 접합부 무결성 | 조밀하고 높은 크리프 강도 | 결함/기공 발생 가능성 높음 |
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참고문헌
- S.V. Maksymova, P.V. Kovalchuk. Brazing filler metal without boron and silicon for brazing of heat-resistant nickel alloy. DOI: 10.15407/tpwj2017.08.02
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