알루미늄 브레이징: 알아야 할 기본 사항
현대 제조업에서 알루미늄 브레이징이 왜 중요한지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 알루미늄 브레이징의 복잡한 공정을 자세히 살펴보고 그 방법, 이점 및 과제를 살펴봅니다. 브레이징의 기초부터...
구리와 그 합금이 우리 일상 생활에서 왜 그렇게 중요한지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 구리의 놀라운 전기 전도성부터 인상적인 내식성까지 구리의 매혹적인 속성에 대해 살펴봅니다. 끝까지 읽다 보면 구리가 현대 엔지니어링과 기술의 초석으로 남아 있는 이유를 이해하게 될 것입니다.
구리와 그 합금은 뛰어난 전기 및 열 전도성, 우수한 내식성, 높은 성형성 등 뛰어난 특성으로 인해 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다. 이러한 소재는 순수 구리(흔히 적동이라고도 함), 황동, 청동, 백동(니켈은이라고도 함)의 네 가지 주요 그룹으로 분류됩니다.
1. 순수 구리: 붉은 주황색이 특징인 순수 구리(>99.3% Cu)는 상용 금속 중 전기 전도도가 가장 높아 전기 및 전자 산업에 없어서는 안 될 소재입니다. 또한 열전도율, 내식성 및 연성이 우수합니다.
2. 황동: 주로 구리와 아연으로 구성된 합금으로, 아연 함량은 일반적으로 5%에서 45%입니다. 황동은 강도, 기계 가공성 및 내식성이 균형을 이루고 있습니다. 일반적인 유형은 다음과 같습니다:
3. 청동: 전통적으로 구리-주석 합금이지만 현대 청동에는 알루미늄, 실리콘 또는 베릴륨과 같은 다른 원소가 포함될 수 있습니다. 청동은 일반적으로 황동에 비해 강도와 내식성이 높습니다. 주목할 만한 유형은 다음과 같습니다:
4. 백색 구리(니켈은): 구리, 니켈, 아연의 합금으로, 일반적으로 10-20% 니켈을 함유합니다. 이름과 달리 은은 포함되어 있지 않습니다. 백색 구리는 내식성, 강도가 우수하고 은과 같은 매력적인 외관을 가지고 있어 장식용 및 악기용으로 적합합니다.
적색 구리는 구리 함량이 99.5% 이상인 순수한 형태의 구리입니다.
구리는 산소 함량에 따라 순수 구리와 무산소 구리로 나눌 수 있습니다.
Cu2O 및 CuO 산화물은 적색 구리 표면에 형성될 수 있습니다.
실온에서 구리 표면은 Cu로 덮여 있습니다.2O.
고온에서 산화물 스케일은 두 개의 층으로 구성됩니다. 외부 층은 CuO이고 내부 층은 Cu입니다.2O.
수소가 포함된 환원 분위기에서는 순수 구리를 납땜할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.
황동은 적색 구리에 비해 강도, 경도 및 내식성이 뛰어나면서도 인성과 높은 내식성을 유지하는 구리-아연 합금을 말합니다.
황동의 금속 조직도
(1) 주석 황동:
주석 황동에는 약 1% 주석(Sn)이 함유되어 있으며 주석의 존재는 표면 산화물의 구성을 변경하지 않습니다.
주석 황동의 납땜성은 황동과 비슷하여 납땜이 쉽습니다.
(2) 납 황동:
납 황동에는 납이 포함되어 있어 가열하면 납땜의 습윤 효과와 유동성을 저해하는 끈적끈적한 슬래그를 형성합니다.
적절한 유동성을 보장하기 위해 적절한 플럭스를 선택하는 것이 중요합니다.
(3) 망간 황동:
망간 황동의 표면은 산화아연과 산화망간으로 구성되어 있습니다.
산화망간은 비교적 안정적이고 제거하기 어렵기 때문에 활성산소를 사용해야 합니다. 브레이징 플럭스를 사용하여 브레이징 필러 금속의 습윤성을 보장합니다.
다양한 브론즈의 종류각각 다른 합금 원소를 사용하여 납땜성에 영향을 미칩니다.
첨가되는 합금 원소가 주석 또는 소량의 크롬 또는 카드뮴인 경우 납땜성에 미치는 영향이 최소화되며 일반적으로 납땜이 더 쉽습니다.
그러나 추가된 원소가 알루미늄인 경우, 특히 알루미늄 함량이 높은 경우(최대 10%)에는 표면의 알루미늄 산화물을 제거하기 어려워 납땜성이 저하될 수 있습니다.
이러한 경우 납땜을 위해 특수 플럭스를 사용해야 합니다.
예를 들어 실리콘을 첨가하여 실리콘 브론즈를 만들면 용융 땜납에 노출될 때 고온 취성 및 응력 균열에 매우 민감해집니다.
또 다른 예는 추가된 합금 원소가 베릴륨인 경우입니다.
비교적 안정적인 BeO 산화물이 형성되지만 기존의 브레이징 플럭스로도 산화막을 제거할 수 있습니다.
흰색 구리 은 구리와 니켈의 합금으로 우수한 종합적인 기계적 특성을 자랑합니다.
니켈이 포함되어 있습니다.
필러 금속을 선택할 때는 구리-인 필러 금속 및 구리-인-은 필러 금속과 같이 인을 함유한 금속은 피하는 것이 중요합니다.
백색 구리는 용융 땜납에 노출될 경우 열 균열 및 응력 균열에 매우 민감합니다.
| 이름 | 코드 | 주요 화학 성분(질량 백분율, %) | 녹는 온도/℃ | 열처리 | |||||||
| ω(Cu) | ω(아연) | ω(Sn) | ω（Pb） | ω（Mn） | ω（Al） | ω(니) | 기타 | ||||
| 순수 구리 | T1 | ≤99.95 | - | - | - | - | - | - | 20.02 | 1083 | 어닐링: 450~520℃ |
| T2 | ≤99.90 | - | - | - | - | - | - | 20.06 | 1083 | 어닐링: 500~630℃ | |
| 무산소 구리 | TU1 | ≤99.97 | - | - | - | - | - | - | 20.003 | 1083 | 진공 어닐링: 500℃ |
| TU2 | ≤99.95 | - | - | - | - | - | - | 20.003 | 1083 | ||
| TUMn | ≤99.60 | - | - | - | 0.1~0.3 | - | - | 20.003 | 1083 | ||
| 황동 | H96 | 95~97 | Rem. | - | - | - | - | - | - | 1056~1071 | 어닐링: 600℃ |
| H68 | 67~70 | Rem. | - | - | - | - | - | - | 910~939 | 어닐링: 600℃ | |
| H62 | 60.5~63.5 | Rem. | - | - | - | - | - | - | 899~906 | 어닐링: 600℃ | |
| 주석 황동 | HSn62-1 | 61~63 | Rem. | 0.7~1.1 | - | - | - | - | - | 886~907 | 어닐링: 600℃ |
| 납 황동 | HPb59-1 | 57~60 | Rem. | - | 0.8~1.9 | - | - | - | - | 886~901 | 어닐링: 600℃ |
| 망간 황동 | HMn58-2 | 57~60 | Rem. | - | - | 1~2 | - | - | - | 866~881 | 어닐링: 600℃ |
| 주석 청동 | QSn6.5-0.1 | Rem. | - | 6~7 | - | - | - | - | P: 0.1~0.25 | ~996 | 어닐링: 500~620℃ |
| QSn4-3 | Rem. | 2.7~3.3 | 3.5~4.5 | - | - | - | - | - | ~1046 | ||
| 알루미늄 브론즈 | QAl9-2 | Rem. | - | - | - | 1.5~2.5 | 8~10 | - | - | ~1061 | 어닐링: 700~750℃；Quenching880℃，Tempering400℃ |
| QAl10-4-4 | Rem. | - | - | - | - | 9.5~11 | - | Fe: 3.5~4.5 | - | 어닐링: 700~750℃；Quenching920℃，Tempering650℃ | |
| 베릴륨 브론즈 | QBe2 | Rem. | - | - | - | - | - | 0.2~0.5 | Be: 1.9~2.2 | 865~956 | 담금질: 800℃, 숙성: 300℃ |
| QBe1.7 | Rem. | - | - | - | - | - | 0.2~0.4 | Be: 1.6~1.8 | - | 담금질: 800℃, 숙성: 300℃ | |
| 실리콘 브론즈 | QSi3-1 | Rem. | - | - | - | 1~1.5 | - | - | Si: 2.75~3.5 | 971~1026 | 어닐링: 600~680℃ |
| 크롬 브론즈 | QCr0.5 | Rem. | - | - | - | - | - | - | Cr: 0.5~1.0 | 1073~1080 | 담금질: 950~1000℃ |
| 숙성: 400~460℃ | |||||||||||
| 카드뮴 브론즈 | QCd1 | Rem. | - | - | - | - | - | - | Cd: 0.9~1.2 | 1040~1076 | 어닐링: 650℃ |
| 아연 니켈 실버 | BZn15-20 | Rem. | 18~20 | - | - | - | - | 13.5~16.5 | - | ~1081 | 어닐링: 700℃ |
| 망간 니켈 실버 | BMn40-1.5 | Rem. | - | - | - | 1~2 | - | 39~40 | - | 1261 | 어닐링: 1050~1150℃ |
구리 및 구리 합금의 납땜은 주로 다음 요인에 따라 달라집니다:
순수한 구리 표면은 두 개의 산화물, 즉 Cu2O와 CuO를 형성할 수 있습니다. 상온에서는 구리 표면이 Cu2O로 덮여 있지만, 고온에서는 산화막이 두 층으로 나뉘어 바깥쪽은 CuO, 안쪽은 Cu2O가 됩니다. 구리 산화물은 제거하기 쉬우므로 순수 구리는 납땜이 잘됩니다.
산소화 구리는 파이로 야금과 전해질 피치 구리를 사용하여 정제된 구리입니다. 질량 기준으로 0.02% ~ 0.1%의 산소를 함유하고 있으며, 이는 구리 산화물로 존재하여 구리와 공융 조직을 형성합니다. 이 공융 조직은 구리 매트릭스에 구형 형태로 분포되어 있습니다.
산소화된 구리를 수소가 포함된 환원 분위기에서 납땜하면 수소가 금속으로 빠르게 확산되어 산화물을 환원시켜 증기를 생성합니다. 이 증기는 구리 결정 내에 공동을 형성하고 빠르게 팽창하여 다음과 같은 결과를 초래합니다. 수소 취성. 심한 경우 구리 소재가 파손될 수 있습니다.
대기에 일산화탄소와 수분이 포함되어 있으면 일산화탄소가 증기를 수소로 환원시킨 다음 금속으로 확산되어 수소 취성을 일으킬 수 있습니다. 따라서 산소화된 구리는 암모니아 분해, 흡열 또는 발열 환원 분위기에서 납땜해서는 안 됩니다.
산소화된 구리를 920℃ 이상으로 장기간 가열하면 결정립 경계에 산화구리가 축적되어 구리의 강도와 연성이 저하됩니다. 따라서 브레이징 시 소재가 920℃ 이상의 온도에 장시간 노출되지 않도록 해야 합니다.
구리는 열처리로 강도를 높일 수 없기 때문에 강도를 높이기 위해 냉간 가공 방법을 사용하는 경우가 많습니다. 냉간 가공으로 경화된 구리는 230℃에서 815℃ 사이에서 가열하면 부드러워집니다. 연화 정도는 온도와 이 온도에서의 지속 시간에 따라 달라집니다. 브레이징 가열 온도가 높을수록 냉간 가공 경화 구리는 더 부드러워집니다.
무산소 구리는 산소 함량이 낮고 구리에 구리 및 산화 구리의 공융 성분이 없습니다. 전기 전도성과 냉간 가공성(예: 딥 드로잉 및 방적)이 탈산소 구리보다 우수합니다.
무산소 구리는 수소가 함유된 보호 분위기에서 수소 취성 없이 납땜할 수 있습니다. 냉간 가공으로 경화된 무산소 구리는 가열 시에도 부드러워집니다.
일반적인 황동은 저황동(아연 질량 분율 20% 미만), 고황동(아연 분율 20% 이상), 합금 황동의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 황동에서 아연의 질량 분율이 15% 미만인 경우 표면 산화물은 주로 작은 입자의 ZnO를 포함하는 Cu2O로 구성됩니다.
아연의 질량 분율이 20% 이상인 경우, 산화물은 주로 ZnO로 구성됩니다. 산화아연은 또한 제거하기 쉽기 때문에 황동의 브레이징이 매우 좋습니다. 황동은 보호 분위기에서의 브레이징, 특히 진공 브레이징에는 적합하지 않습니다. 아연은 증기압이 높기 때문입니다(907℃에서 105Pa에 달함).
보호 분위기에서 브레이징, 특히 진공 브레이징을 하는 동안 황동의 아연이 휘발하고 표면이 붉게 변하며 브레이징과 고유의 특성 모두에 영향을 미칩니다. 보호 분위기 또는 진공 상태에서 브레이징을 수행해야 하는 경우 아연 휘발을 방지하기 위해 황동 부품 표면에 구리 또는 니켈 층을 미리 전기 도금해야 합니다. 그러나 도금은 브레이징된 조인트의 강도에 영향을 미칠 수 있습니다.
황동을 납땜하려면 플럭스를 사용해야 합니다.
주석 황동은 약 1%의 ω(Sn)를 함유하고 있습니다. 주석의 존재는 표면 산화물의 구성에 영향을 미치지 않습니다. 주석 황동의 브레이징은 황동의 브레이징과 비슷하며 브레이징이 쉽습니다.
납 황동은 가열 시 끈적한 잔류물을 형성하여 납땜 재료의 습윤 작용과 유동성을 방해하므로 납땜 재료의 습윤 작용을 보장하기 위해 적절한 플럭스를 선택해야 합니다. 납 황동은 가열되면 응력 균열이 발생하는 경향이 있습니다. 열 균열에 대한 민감도는 납 함량에 정비례합니다.
따라서 내부 스트레스 부품 가공으로 인한 응력을 제거하기 위해 용접 전에 어닐링하는 등 납 황동의 납땜을 최소화해야 합니다. 열 스트레스를 줄이기 위해 가열 온도는 가능한 한 균일해야 합니다. ω(납)이 3%를 초과하면 브레이징 효과가 떨어집니다. ω(납)> 5%인 납 황동의 경우 브레이징을 권장하지 않습니다.
망간 황동의 표면은 산화아연과 산화망간으로 구성되어 있습니다. 산화망간은 비교적 안정적이고 제거하기 어렵기 때문에 납땜 재료의 습윤성을 보장하기 위해 고활성 플럭스를 사용해야 합니다.
주석 청동 QSn6.5-0.1은 표면에 두 개의 산화물, 즉 내부 층의 SnO2와 외부 층의 구리 산화물을 형성합니다. 이러한 산화물은 제거하기 쉽고 합금이 잘 납땜되어 가스 차폐 납땜 및 진공 납땜을 포함한 다양한 납땜 방식에 적합합니다.
공기 중 브레이징에는 기존 플럭스를 사용할 수 있습니다. 균열을 방지하려면 인 함유 주석 청동 부품은 납땜 전에 약 290~340℃에서 응력을 완화해야 합니다.
알루미늄 청동은 상당한 양의 알루미늄(질량 기준 최대 10%)을 함유하고 있어 표면에 주로 산화 알루미늄으로 구성된 산화물 층을 형성하여 제거하기 어렵습니다. 따라서 알루미늄 브레이징 청동은 상당히 까다롭습니다. 알루미늄 산화물은 보호 분위기에서 환원될 수 없고 진공 가열로도 제거할 수 없으므로 특수한 플럭스가 필요합니다.
알루미늄 청동 부품을 납땜하는 경우 담금질 및 템퍼링 상태에서 납땜 온도가 템퍼링 온도를 초과해서는 안 됩니다. 예를 들어, QAl9-2의 템퍼링 온도는 400℃입니다.
브레이징 온도가 400℃를 초과하면 모재가 연화됩니다. 고온에서 브레이징을 수행하는 경우, 브레이징 온도를 담금질 온도(880℃)와 일치시킨 후 템퍼링해야 모재의 원하는 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 브레이징 재료를 선택할 때 이 점을 고려해야 합니다.
베릴륨 청동 표면에 비교적 안정적인 BeO 산화물이 형성되지만, 기존 플럭스는 여전히 산화막 제거 요구 사항을 충족합니다. 베릴륨 브론즈는 부품에 탄성이 필요한 상황에서 자주 사용됩니다.
이 특성을 낮추지 않으려면 납땜 온도를 노화 온도(300℃) 이하로 낮추거나 납땜 온도가 담금질 온도와 일치해야 하며, 납땜 후 노화 처리를 해야 합니다.
실리콘 청동은 주로 약 3% ω(Si)의 QSi3-1 합금으로, 표면에 주로 이산화규소로 구성된 산화물을 형성합니다. 알루미늄 브론즈 납땜에 사용되는 것과 동일한 플럭스를 실리콘 브론즈 납땜에도 사용해야 합니다. 응력을 받는 실리콘 청동은 용융된 브레이징 재료의 작용으로 인한 열 균열 및 응력 균열에 매우 민감합니다.
균열을 방지하려면 브레이징 전에 300~350℃의 온도에서 합금을 응력 완화시켜야 합니다. 융점이 낮은 브레이징 재료를 선택하고 브레이징 중에 고르게 가열하는 브레이징 방법을 사용해야 합니다.
크롬 청동과 카드뮴 청동에는 소량의 크롬 또는 카드뮴이 함유되어 있어 브레이징 공정에 큰 영향을 미치지 않습니다. 크롬 청동을 브레이징할 때는 기본 재료의 열처리 방식을 고려해야 합니다.
납땜은 노화 온도(460℃) 이하에서 이루어지거나 납땜 온도가 담금질 온도(950-1000℃)와 일치해야 합니다.
니켈은 및 망간은. 니켈은에는 니켈이 포함되어 있으며 구리-인 납땜 재료 및 구리-인-은 납땜 재료와 같은 인 함유 납땜 재료는 납땜 후 계면에 취성 인화 니켈을 쉽게 형성하여 접합부의 강도와 인성을 감소시킬 수 있으므로 납땜 재료를 선택할 때 피해야 합니다.
니켈은은 용융 브레이징 재료의 작용으로 인한 고온 균열과 응력 균열 모두에 매우 민감합니다. 따라서 부품은 납땜 전에 내부 응력을 제거해야 하며, 저융점 납땜 재료를 선택해야 합니다.
부품을 고르게 가열하고 가열 및 냉각 중에 부품의 자유로운 팽창과 수축을 허용하여 납땜 중 열 스트레스를 줄여야 합니다.
일반적인 구리 및 구리 합금의 납땜성
| 합금 | 브레이징 가능성 | |
| 구리 T1 | 우수 | |
| 무산소 구리 TU1 | 우수 | |
| 황동 | H96 | 우수 |
| H68 | 우수 | |
| H62 | 우수 | |
| 주석 청동 | HSn62-1 | 우수 |
| 망간 황동 | HMn58-2 | Good |
| 주석 청동 | QSn58-2 | 우수 |
| QSn4-3 | 우수 | |
| 납 황동 | HPb59-1 | Good |
| 알루미늄 브론즈 | QAl9-2 | 나쁜 |
| QAl10-4-4 | 나쁜 | |
| 베릴륨 브론즈 | QBe2 | Good |
| QBe1.7 | Good | |
| 실리콘 브론즈 | QSi3-1 | Good |
| 크롬 브론즈 | QCr0.5 | Good |
| 카드뮴 청동 | QCd11 | 우수 |
| 아연-구리-니켈 합금 | BZn15-20 | Good |
| Mn 구리 니켈 합금 | BMn40-1.5 | 어려움 |
은 기반 솔더는 적당한 융점, 우수한 가공성, 강하고 견고한 특성, 전도성, 열전도성 및 내식성으로 인해 널리 활용됩니다.
메인 합금 원소 은 기반 솔더의 주요 성분은 구리, 아연, 카드뮴, 주석입니다. 구리는 취성상을 형성하지 않고 은의 용융 온도를 낮추기 때문에 가장 중요한 합금 원소입니다.
아연을 첨가하면 용융 온도가 더욱 낮아집니다.
주석을 첨가하면 은-구리-주석 합금의 용융 온도를 크게 낮출 수 있지만, 이렇게 낮은 용융 온도는 극도의 취성을 초래하여 실용성이 부족합니다.
취성을 방지하기 위해 은-구리-주석 솔더의 주석 함량은 일반적으로 10%보다 높지 않습니다.
은 기반 땜납의 용융 온도를 더욱 낮추기 위해 은-구리-아연 합금에 카드뮴을 첨가할 수 있습니다.
은 기반 브레이징 필러 금속의 화학적 조성 및 주요 특성
| 브레이징 필러 금속 | 화학 성분(무게 %) | 녹는 온도/℃ | 인장 강도/MPa | 전기 저항률/μΩ-m | 납땜 온도/℃ | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ag | Cu | Zn | Cd | Sn | 기타 | |||||
| BAg72Cu. | 72±1 | Rem. | – | – | – | – | 779~779 | 375 | 0.022 | 780~900 |
| BAg50Cu. | 50±1.1 | Rem. | – | – | – | – | 779~850 | – | – | – |
| BAg70Cu. | 70±1 | 26±1 | Rem. | – | – | – | 730~755 | 353 | 0.042 | – |
| BAg65Cu. | 65±1 | 20±1.1 | Rem. | – | – | – | 685~720 | 384 | 0.086 | – |
| BAg60Cu | 60 ±1 | Rem. | – | 10±0.5 | – | – | 602~718 | – | 720~840 | |
| BAg50Cu | 50±1.1 | 34±1.1 | Rem. | – | 10±0.5 | – | 677~775 | 343 | 0.076 | 775~870 |
| BAg45Cu | 45±1 | 30+1 | Rem. | – | – | – | 677~743 | 386 | 0.097 | 745~845 |
| BAg25CuZn. | 25±1. | 40±1 | Rem. | – | – | – | 745~775 | 353 | 0.069 | 800~890 |
| BAg10CuZn | 10±1 | 53±1.1 | Rem. | – | – | – | 815~850 | 451 | 0.065 | 850~950 |
| BAg50CuZnCd | 50±1 | 15.5±1 | 16.5±2 | – | – | – | 627~635 | 419 | 0.072 | 635~760 |
| BAg45CuZnCd | 45±1. | 15±1 | 16±2. | – | – | – | 607~618 | – | – | 620~760 |
| BAg40CuZnCdNi | 40±1 | 16±0.5 | 17.8±0.5 | – | – | Ni0.2±0.1 | 595~605 | 392 | 0.069 | 605~705 |
| BAg34CuZnCd | 35±1 | 26±1 | 21±2 | – | – | 607~702 | 411 | 0.069 | 700~845 | |
| BAg50CuZnCdNi | 50±1.1 | 15.5±1 | 15.5±2 | – | – | Ni3±0.5 | 632~688 | 431 | 0.105 | 690~815 |
| BAg56CuZnSn | 56±1 | 22±1 | 17±2 | 50.5 | 50.5 | – | 618~652 | – | – | 650~760 |
| BAg34CuZnSn | 34±1 | 36±1.1 | 27+2 | 30.5 | 30.5 | – | 630~730 | – | – | 730~820 |
| BAg50CuZnSnNi | 50±1 | 21.5±1 | 27±1.1 | 10.3 | 10.3 | Ni0.30~0.65。 | 650~670 | – | – | 670~770 |
| BAg40CuZnSnNi | 40±1 | 25±1 | 30.5±1 | 30.3 | 30.3 | Ni1.30~1.65 | 630~640. | – | – | 640~740 |
구리-인 브레이징 필러 금속은 유리한 기술 성능과 비용 효율성으로 인해 구리 및 구리 합금 브레이징에 널리 사용됩니다.
인은 구리에서 두 가지 기능을 합니다:
첫째, 구리의 녹는점을 현저히 낮춥니다.
둘째, 공기 중에서 납땜하는 동안 자체 납땜 플럭스 역할을 합니다.
Cu-P 합금의 용융 온도를 더욱 낮추고 인성을 개선하기 위해 은을 첨가할 수도 있습니다.
구리-인 및 구리-등나무-은 필러 금속은 구리 및 구리 합금 브레이징에만 사용할 수 있으며 니켈 함량이 10%보다 큰 강철, 니켈 합금 또는 구리-니켈 합금 브레이징에는 사용할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.
이러한 유형의 필러 금속은 천천히 가열하면 분리될 수 있으므로 고속 가열 브레이징 방법을 채택하는 것이 가장 좋습니다.
구리 인 땜납의 화학적 조성 및 특성
| 필러 금속 | 화학 성분(질량 분율)(%) | 녹는 온도 | 인장 강도 MPa | 저항률/μΩ-m | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cu | P | Ag | Sn | 기타 | ||||
| Bcu95P. | Rem. | 5±0.3 | – | – | 710~924 | – | – | |
| Bcu93P | Rem. | 6.8~7.5 | – | – | 710~800 | 470.4 | 0.28 | |
| Bcu92PSb | Rem. | 6.3±0.4 | – | – | Sb1.5~2.0 | 690~800 | 303.8 | 0.47 |
| Bcu91Ag | Rem. | 7±0.2 | 2±0.2 | – | – | 645~810 | – | – |
| Bcu89Ag | Rem. | 5.8~6.7 | 5±0.2 | – | – | 650~800 | 519.4 | 0.23 |
| Bcu80Pag | Rem. | 4.8~5.3 | 15±0.5 | – | – | 640~815 | 499.8 | 0.12 |
| HLAgCu70-5 | Rem. | 5±0.5 | 25±0.5 | – | – | 650~710 | – | – |
| HLCuP6-3 | Rem. | 5.7±0.3 | – | 3.5±0.5 | – | 640~680 | – | 0.35 |
| Cu86SnP | Rem. | 5.3±0.5 | – | 7.5±0.5 | 0.8±0.4 | 620~660 | – | – |
| Bcu80PSnAg | Rem. | 5.3±0.5 | 5±0.5 | 10±0.5 | – | 560~650 | – | – |
| Cu77NiSnP. | 77.6 | 7.0 | 9.7 | – | Ni5.7 | 591~643 | – | – |
구리를 Sn 기반 땜납으로 납땜할 때 땜납과 모재 사이의 계면에서 금속 간 화합물 Cu6Sn5가 형성되는 것이 일반적입니다. 따라서 납땜 온도와 유지 시간을 신중하게 고려하는 것이 중요합니다.
납땜 인두를 사용할 때 일반적으로 컴파운드 층은 얇고 조인트의 성능에 미치는 영향이 최소화됩니다.
주석-납 필러 금속으로 브레이징된 황동 조인트는 동일한 필러 금속으로 브레이징된 구리 조인트보다 강도가 높습니다. 이는 액체 필러 금속에서 황동의 용해가 느리기 때문에 깨지기 쉬운 금속 간 화합물이 덜 형성되기 때문입니다.
| 브레이징 필러 금속 | 화학 성분 | 융합 온도 | 인장 강도 | 신장 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sn | Ag | Sb | Cu | ||||
| HL606 | 96.0 | 4.0 | – | – | 221 | 53.0 | – |
| Sn95Sb | 95.0 | – | 5.0 | – | 233 | 39.2 | 43 |
| Sn92AgCuSb | 92.0 | 5.0 | 1.0 | 2.0 | 250 | 49.0 | 2.3 |
| Sn85AgSb | 84.5 | 8.0 | 7.5 | – | 270 | 80.4 | 8.8 |
| 브레이징 필러 금속 | 화학 성분 | 융합 온도 | ||
|---|---|---|---|---|
| 97.0 | 3.0 | Sn | ||
| HLAgPb97 | 97.5 | 1.5 | – | 304-305 |
| HLAgPb97.5-1.0 | 92 | 2.5 | 1.0 | 310-310 |
| HLAgPb92-5.5 | 83.5 | 1.5 | 5.5 | 287-296 |
| HLAgPb83.5-15-1.5 | 97.0 | 3.0 | 15.0 | 265-270 |
카드뮴 기반 땜납의 화학적 조성 및 특성
| 필러 금속 | 화학 성분(질량 분율)(%) | 녹는 온도/ | 인장 강도/MPa | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Cd | Ag | Zn | |||
| HL503 | 95 | 5 | 338~393 | 112.8 | |
| HLAgCd96-1 | 96 | 3 | 1 | 300~325 | 110.8 |
| Cd79ZnAg | 79 | 5 | 16 | 270~285 | 200 |
| HL508 | 92 | 5 | 3 | 320~360 | – |
구리 튜브 납땜용 무연 땜납
| 브랜드 | 구성(질량 분율) | 실상 라인/℃ | 액체/℃ |
| E | 95Sn-4.5Cu-0.5Ag | 226 | 360 |
| HA | 94.5Sn-3Sb-1.5Zn-0.5Ag-0.5Cu | 215 | 228 |
| HB | 91.225Sn-5Sb-3.5Cu-0.275Ag | 238 | 360 |
| AC | 96.25n-3.25Bi-0.2Cu-0.35Ag | 206 | 234 |
| OA | 95.9Sn-3Cu-1Bi-0.1Ag | 215 | 238 |
| AM | 95.45n-3Cu-1Sb-0.6Ag | 221 | 231 |
일부 연납땜으로 납땜된 구리 및 황동 조인트의 강도
| 솔더 브랜드 | 전단 강도/MPa | 인장 강도/MPa | ||
|---|---|---|---|---|
| 구리 | 황동 | 구리 | 황동 | |
| S-Pb80Sn18Sb2 | 20.6 | 36.3 | 88.2 | 95.1 |
| S-Pb68Sn30Sb2 | 26.5 | 2740 | 89.2 | 86.2 |
| S-Pb58Sn40Sb2 | 36.3 | 45.1 | 76.4 | 78.40 |
| S-Sn90Pb10 | 45.1 | 44.1 | 63.7 | 68.6 |
| S-P697Ag3 | – | 29.4 | – | 49.0 |
| S-Cd96Ag3Zn1 | 73.5 | – | 57.8 | - |
| S-Sn95Sb5 | 37.2 | – | - | |
| S-sn85Ag8Sb7 | – | 82.3 | – | – |
| S-Sn92AgSCu2Sb1 | 35.3 | – | – | – |
| S-Sn96Ag4P | 35.339.2~49.0 | – | 5.339.2~49.0 | – |
일반적으로 사용되는 브레이징 플럭스는 붕사, 붕산 또는 이 둘의 혼합물로 구성되며 적절한 활성화 온도를 달성하고 산화물 제거 능력을 향상시키기 위해 알칼리 또는 알칼리 토금속의 불화물 또는 불소 붕산염으로 보충됩니다.
가열하면 붕산(H3BO3)이 분해되어 무수붕소(B2O3)를 형성합니다.
반응 공식은 다음과 같습니다:
2H3BO3→B2O3+3H2O
무수붕소의 녹는점은 580°C입니다.
구리, 아연, 니켈 및 철 산화물과 반응하여 용해성 붕산염을 형성하여 납땜 접합부에 슬래그 형태로 떠다니게 됩니다. 이는 산화막을 제거할 뿐만 아니라 기계적 보호 기능도 제공합니다.
MeO+B2O3→MeO-B2O3
붕사 나2B4O7 741℃에서 녹습니다:
Na2B4O7→B2O3+2NaBO2
무수붕산붕소와 금속 산화물은 반응하여 용해성 붕산염을 형성합니다. 메타보레이트 나트륨과 붕산염은 결합하여 용융 온도가 낮은 화합물을 형성하므로 납땜 접합부의 표면으로 쉽게 올라갈 수 있습니다.
MeO+2NaBO2+B2O3>(NaBO2）2나(BO)2）2
붕사와 붕산의 조합은 일반적으로 사용되는 플럭스입니다. 붕산을 첨가하면 붕사 플럭스의 표면 장력을 낮추고 확산을 향상시킬 수 있습니다. 붕산은 또한 플럭스 잔여물이 표면에서 깨끗하게 분리되는 능력을 향상시킵니다. 그러나 붕사-붕산 플럭스를 은 필러 금속과 함께 사용할 경우 용융 온도가 너무 높고 점도가 여전히 너무 높습니다.
용융 온도를 더 낮추기 위해 불화 칼륨을 첨가할 수 있습니다. 불화칼륨의 주요 역할은 플럭스의 점도를 낮추고 산화물을 제거하는 능력을 향상시키는 것입니다. 용융 온도를 더 낮추고 활성을 높이려면 KBF4 를 추가할 수 있습니다.
KBF의 녹는점4 는 540℃이고, 녹는 분해점은 540℃입니다:
KBF4→KF+BF3
| 브랜드 | 구성(질량 분율)(%) | 작동 온도 ℃ | 목적 |
| FB101 | 붕산 30, 불소 붕산 칼륨 70 | 550~850℃ | 실버 솔더 플럭스 |
| FB102 | 무수 불화칼륨 42, 불화불소산칼륨 25, 무수 붕소 35 | 600~850℃ | 가장 널리 사용되는 은 솔더 플럭스 |
| FB103 | 불소산 칼륨> 95, 탄산칼륨 <5 | 550~750℃ | 은 구리 아연 카드뮴 땜납용 |
| FB104 | 붕사 50, 붕산 35, 불화 칼륨 15 | 650~850℃ | 용광로에서 은 기반 필러 금속을 사용한 브레이징 |
| 번호 | 구성 요소 | 목적 |
| 1 | ZnCl21130g,NH4Cl110g,H2O4L | 브레이징 구리 및 구리 합금, 강철 |
| 2 | ZnCl21020g, NaCI280g, NH4CI,HCI30g,H2O4L | 구리 용접 및 구리 합금, 강철 |
| 3 | ZnCl2600g, NaCl170g | 담근 납땜 피복제 |
| 4 | ZnCl2710g, NH4Cl100g, 바세린 1840g, H2O 180g | 브레이징 구리 및 구리 합금, 강철 |
| 5 | ZnCl21360g,NH4Cl140g, HC185g, H2O4L | 브레이징 실리콘 청동, 알루미늄 청동, 스테인리스 스틸 |
| 6 | H3P04960g,H20455g | 브레이징 망간 청동, 스테인리스 스틸 |
| QJ205 | ZnCl250g,NH4Cl15，CdCl230，NaF6 | 카드뮴 기반 필러 금속을 사용한 구리 및 구리 합금 브레이징 |
| 번호 | 구성 요소 | 목적 |
| 1 | 글루탐산 염산염 540g, 요소 310g, 물 4L | 구리, 황동, 청동 |
| 2 | 히드라진 모노브로마이드 280g, 물 2550g, 비이온성 습윤제 1.5g | 구리, 황동, 청동 |
| 3 | 젖산(85%) 260g, 물 1190g, 습윤제 3g | 주름진 청동 |
비부식성 플럭스의 주성분은 로진입니다.
일반적으로 사용되는 로진 플럭스는 세 가지가 있습니다:
구리와 그 합금은 높은 열전도율과 유리한 습윤 특성으로 인해 우수한 납땜성을 나타냅니다. 다양한 납땜 방법을 사용할 수 있으며, 각 납땜 방법은 특정 용도에 따라 뚜렷한 이점을 제공합니다:
구리 및 그 합금을 납땜할 때는 특별한 고려 사항이 필요합니다:
구리의 고주파 납땜의 경우 구리의 낮은 전기 저항으로 인해 공정에 세심한 최적화가 필요합니다. 이 문제를 극복하기 위한 전략은 다음과 같습니다:
구리를 납땜할 때 필러 금속과 플럭스의 배합은 다음과 같습니다:
깨끗한 표면, 특히 주석 납과 주석은 땜납을 납땜할 때는 로진 플럭스를 사용할 수 있습니다. 그 외 표면에는 활성 로진, 약한 부식성 플럭스 또는 부식성 플럭스를 사용할 수 있습니다.
수소 취성을 피하기 위해 산소가 없는 구리를 제외한 순수 구리는 환원 분위기에서 납땜해서는 안 된다는 점에 유의해야 합니다.
황동 납땜에 사용되는 필러 금속과 플럭스는 일반적으로 구리 납땜에 사용되는 것과 유사합니다. 그러나 황동 표면에 산화 아연이 존재하기 때문에 비활성 로진으로 납땜할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 또한 인동과 은 땜납으로 브레이징할 때는 FB102 플럭스를 사용해야 합니다.
주석-납 납땜의 경우 인산 용액 납땜 플럭스를 사용해야 합니다. 납 기반 브레이징에는 산화아연 용액 브레이징 플럭스를 사용해야 합니다. 카드뮴 기반 브레이징에는 Q205 브레이징 플럭스가 사용됩니다. BAg45CuCdNi 및 BAg45CuCd 솔더는 FB102 또는 FB103 납땜 플럭스로 납땜해야 합니다. 기타 은 기반 솔더와 구리 인 및 구리 인 은 솔더는 FB102 플럭스로 납땜해야 합니다. 용광로 내 보호 분위기에서 FB104 플럭스를 사용하여 납땜하는 것이 좋습니다.
연납땜 담금질 노화 상태의 베릴륨 청동을 브레이징할 때는 용융 온도가 300°C보다 낮은 브레이징 필러 금속을 선택하는 것이 중요합니다. 이 용도에 선호되는 조합은 약한 부식성 플럭스 또는 부식성 플럭스와 결합된 63Sn-37Pb입니다.
또한, 납땜과 용액 처리를 동시에 수행해야 합니다. 브레이징 프로세스.
소프트 솔더링은 베릴륨 브론즈의 성능 지수에 미치는 영향이 최소화되므로 브레이징에 베릴륨 브론즈에 사용되는 것과 유사한 소프트 솔더와 플럭스를 사용할 수 있습니다.
크롬 청동은 용액 노화 상태에서 납땜하는 것이 아니라 용액 처리 후 노화 상태에서 납땜해야 한다는 점에 유의해야 합니다.
납땜을 위해 급속 가열 방법을 사용하는 경우, 용융 온도가 가장 낮은 은 땜납(예: BAgA0 CuZnCdNi)을 사용하는 것이 좋습니다.
주석 청동 납땜은 구리 및 황동 납땜과 유사하지만 보호 분위기에서 납땜할 때 수소 취화 및 아연 휘발을 방지할 수 있다는 추가적인 이점이 있습니다.
그러나 인을 함유한 주석 청동은 응력 균열이 발생하는 경향이 있다는 점에 유의해야 합니다.
연납땜의 경우 염산이 포함된 강력한 부식성 플럭스를 사용하는 것이 좋습니다.
브레이징 중에는 응력 균열과 필러 금속의 입자 간 침투가 발생하는 경향이 있습니다. 브레이징 온도는 760°C 미만이어야 합니다.
용융 온도가 낮은 은 솔더(예: BAg65CuZn, BAg50 CuZnCd, BAg40 CuZnCdNi, BAg56 CuZnSn)를 사용할 수 있습니다. 용융 온도가 낮을수록 좋습니다.
최적의 결과를 얻으려면 FB102 및 FB103 플럭스를 사용하는 것이 좋습니다.
소프트 솔더링을 수행할 때는 염산이 포함된 강력한 부식성 플럭스를 사용하여 표면의 산화막을 제거하는 것이 중요합니다. 이 공정에 일반적으로 사용되는 땜납은 주석 납 땜납입니다.
브레이징에는 일반적으로 은색 필러 금속이 사용됩니다. 알루미늄이 은 땜납으로 확산되는 것을 방지하려면 브레이징 가열 시간을 최대한 짧게 유지해야 합니다. 알루미늄 브론즈 표면을 구리 또는 니켈로 도금하면 알루미늄이 땜납으로 확산되는 것을 방지할 수 있습니다.
아연백동 납땜 공정은 황동 납땜 공정과 유사합니다. 브레이징에 일반적으로 사용되는 은 솔더는 BAg56CuZnSn, BAg50CuZnSnNi, BAg40CuZnNi, BAg56CuZnCd 등입니다. 권장되는 플럭스는 FB102 및 FB103입니다.
아연 백색 구리를 납땜하기 위해 인산 용액 플럭스를 사용하거나 표면을 구리로 사전 도금할 수 있습니다.
사용할 수 있는 브레이징 필러 금속에는 BAg60CuZn, BAg45CuZn, BAg40CuZnCdNi, BAg50 CuZnCd 등이 있습니다.
인과 니켈은 깨지기 쉬운 화합물 상을 형성하므로 구리-인 은 땜납을 사용하지 않는 것이 좋습니다.
은 납땜으로 납땜된 구리 및 황동의 접합 강도
| 필러 금속 | 전단 강도/MPa | 인장 강도/MPa | ||
|---|---|---|---|---|
| 구리 | 황동 | 구리 | 황동 | |
| BAg45CuZn | 177 | 215 | 181 | 325 |
| BAg50CuZn | 171 | 208 | 174. | 334 |
| BAg65CuZn | 171 | 208 | 177 | 334 |
| BAg70CuZn | 166 | 199 | 185 | 321 |
| BAg40CuZnCdNi | 167 | 194 | 179 | 339 |
| BAg50CuZnCd | 167 | 226 | 210 | 375 |
| BAg35CuZnCd | 164 | 190 | 167 | 328 |
| BAg40CuZnSnNi | 98 | 245 | 176 | 295 |
| BAg50CuZnSn | – | – | 220 | 240 |
구리 인 및 구리 인은 땜납으로 납땜된 구리 조인트의 기계적 특성
| 필러 금속 | 인장 강도 /MPa | 전단 강도 /MPa | 굽힘 각도 (°) | 충격 인성 /J - cm-2 |
| BCu93P | 186 | 132 | 25 | 6 |
| BCu92PSb | 233 | 138 | 90 | 7 |
| BCu80PAg | 255 | 154 | 120 | 23 |
| BCu89PAg | 242 | 140 | 120 | 21 |
열처리를 거친 베릴륨 청동과 같은 노화 경화성 구리 합금의 경우, 브레이징 후 잔류 플럭스를 제거하고 공작물 표면을 청소하는 것만이 유일한 단계입니다.
잔여물을 제거하는 주된 이유는 공작물의 부식을 방지하고 경우에 따라 외관을 좋게 하거나 추가 가공을 위해 공작물을 준비하기 위해서입니다.
일반적으로 사용되는 몇 가지 연납땜 재료를 사용한 구리 및 황동 연납땜 조인트의 접합 강도는 표 10에 나와 있습니다.
표 10: 구리 및 황동 연성 브레이징 조인트의 접합 강도
| 브레이징 재료 등급 | 전단 강도 /MPa | 인장 강도 /MPa | ||
| 구리 | 황동 | 구리 | 황동 | |
| S-Pb80Sn18Sb2 | 20.6 | 36.3 | 88.2 | 95.1 |
| S- Pb68Sn30Sb2 | 26.5 | 27.4 | 89.2 | 86.2 |
| S-Pb58Sn405b2 | 36.3 | 45.1 | 76.4 | 78.4 |
| S-Pb97Ag3 | 33.3 | 34.3 | 50.0 | 58.8 |
| S-Sn90Pb10 | 45.1 | 44.1 | 63.7 | 68.6 |
| S-Sn95Sb5 | 37.2 | – | – | – |
| S-Sn92Ag5Cu2Sb1 | 35.3 | – | – | – |
| S-Sn85Ag85B7 | 一 | 42.3 | – | – |
| S-Cd96Ag3Znl | 57.8 | – | 73.8 | – |
| S-Cd95Ag5 | 44.1 | 46.0 | 87.2 | 88.2 |
| S-Cd92Ag5Zn3 | 48.0 | 54.9 | 90.1 | 96.0 |
언제 구리 납땜 주석 납 땜납과 함께 로진 알코올 용액 또는 활성화된 로진과 ZnCl2 + NH4Cl 수용액의 혼합물과 같은 비부식성 플럭스를 사용할 수 있습니다. 후자는 다음 용도로도 사용할 수 있습니다. 브레이징 황동, 청동 및 베릴륨 청동.
알루미늄 황동, 알루미늄 청동 및 실리콘 황동을 브레이징할 때는 염산 용액에 염화아연으로 구성된 플럭스를 사용할 수 있습니다. 망간 청동을 브레이징할 때는 인산 용액을 플럭스로 사용할 수 있습니다.
납 기반 솔더를 사용하는 경우 염화아연 수용액을 플럭스로 사용할 수 있으며, 카드뮴 기반 솔더의 경우 FS205 플럭스를 사용할 수 있습니다.
하드 브레이징용 경납땜 재료 및 플럭스
구리를 납땜할 때는 은 기반 땜납과 구리-인 땜납을 사용할 수 있습니다. 은 기반 땜납은 적당한 융점과 우수한 가공성, 우수한 기계적, 전기적, 열 전도성 특성을 가지고 있습니다. 가장 널리 사용되는 경납땜 재료입니다.
높은 전기 전도도가 필요한 애플리케이션의 경우 B-Ag70CuZn과 같은 은 함유 땜납을 선택해야 합니다. 진공 납땜 또는 보호 분위기 용광로에서의 납땜에는 B-Ag50Cu 및 B-Ag60CuSn과 같이 휘발성 원소가 없는 은 기반 솔더를 사용해야 합니다.
은 함량이 낮은 솔더는 가격이 저렴하지만 납땜 온도 가 높고 접합 인성이 낮아 구리 및 구리 합금에 대한 요구 사항이 낮은 브레이징 애플리케이션에 적합합니다.
구리-인 및 구리-인-은 솔더는 구리 및 그 합금의 하드 브레이징에만 사용할 수 있습니다. B-Cu93P 땜납은 유동성이 우수하여 충격 하중을 받지 않는 기계, 전기, 계측 및 제조 산업의 부품 브레이징에 적합합니다.
이상적인 간격 크기는 0.003-0.005mm입니다. 구리-인-은 솔더(예: B-Cu70Pag)는 구리-인 솔더보다 인성과 전기 전도성이 우수하며 주로 고전도성 전기 조인트에 사용됩니다. 구리 및 황동 조인트의 하드 브레이징에 일반적으로 사용되는 몇 가지 하드 브레이징 재료의 성능은 표 11에 나와 있습니다.
표 11: 구리 및 황동 하드 브레이징 조인트의 성능
| 브레이징 재료 등급 | 전단 강도 /MPa | 인장 강도 /MPa | 굽힘 각도 /(°) | 충격 흡수 에너지 /J | ||
| 구리 | 황동 | 구리 | 황동 | 구리 | 구리 | |
| H62 | 165 | - | 176 | - | 120 | 353 |
| B-Cu60ZnSn-R | 167 | - | 181 | - | 120 | 360 |
| B-Cu54Zn | 162 | - | 172 | - | 90 | 240 |
| B-Zn52Cu | 154 | - | 167 | - | 60 | 211 |
| B-Zn64Cu | 132 | - | 147 | - | 30 | 172 |
| B-Cu93P | 132 | - | 162 | 176 | - | 58 |
| B-Cu92PSb | 138 | - | 160 | 196 | 25 | - |
| B-Cu93Pag | 159 | 219 | 225 | 292 | - | - |
| B-Cu80Pag | 162 | 220 | 225 | 343 | 120 | 205 |
| B-Cu90P6Sn4 | 152 | 205 | 202 | 255 | 120 | 182 |
| B-Ag70CuZn | 167 | 199 | 185 | 321 | 90 | - |
| B-Ag65CuZn | 172 | 211 | 177 | 334 | - | - |
| B-Ag55CuZn | 172 | 208 | 174 | 328 | - | - |
| B-Ag45CuZn | 177 | 216 | 181 | 325 | - | - |
| B-Ag25CuZn | 167 | 184 | 174 | 316 | - | - |
| B-Ag10CuZn | 158 | 161 | 167 | 314 | - | - |
| B-Ag72Cu | 165 | - | 177 | - | - | - |
| B-Ag50CuZnCd | 177 | 226 | 210 | 375 | - | - |
| B-Ag40CuZnCd | 168 | 194 | 179 | 339 | - | - |
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
KO 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU