내화성 금속의 브레이징

1. 납땜

W 브레이징에는 3000℃ 이하의 모든 종류의 솔더를 사용할 수 있으며, 400℃ 이하의 부품에는 구리 또는 은 기반 솔더를 사용할 수 있습니다. 400℃에서 900℃ 사이의 부품에는 금 기반, 망간 기반, 팔라듐 기반 또는 드릴 기반 필러 메탈이 일반적으로 사용됩니다. 1000℃ 이상에서 사용되는 부품에는 Nb, Ta, Ni, Pt, PD, Mo와 같은 순수 금속이 주로 사용됩니다. 백금 기반 솔더로 브레이징된 부품의 작동 온도는 2150℃에 도달합니다. 브레이징 후 1080℃ 확산 처리를 수행하면 최대 작동 온도는 3038℃에 도달할 수 있습니다.

브레이징에 사용되는 대부분의 솔더는 Mo 브레이징에 사용할 수 있으며, 구리 또는 은 기반 솔더는 400℃ 이하에서 작동하는 Mo 부품에 사용할 수 있습니다. 400~650℃에서 작동하는 전자 장치 및 비구조용 부품에는 Cu Ag, Au Ni, PD Ni 또는 Cu Ni 솔더를 사용할 수 있습니다. 고온에서 작동하는 부품에는 티타늄 기반 또는 고융점 순수 금속 필러 금속을 사용할 수 있습니다. 브레이징 접합부에서 취성 금속간 화합물이 생성되는 것을 방지하기 위해 망간 기반, 코발트 기반, 니켈 기반 필러 금속은 일반적으로 권장되지 않습니다.

TA 또는 Nb 성분을 1000℃ 미만에서 사용하는 경우, 구리계, 망간계, 코발트계, 티타늄계, 니켈계, 금계, 팔라듐계 주입재를 선택할 수 있으며, Cu Au, Au Ni, PD Ni, Pt Au Ni 및 Cu Sn 솔더는 TA 및 Nb와의 젖음성이 우수하고, 브레이징 접합부 형성이 양호하며, 접합 강도가 높습니다. 은계 필러 금속은 브레이징 금속을 취성으로 만드는 경향이 있으므로 가능한 한 피해야 합니다. 1000℃에서 1300℃ 사이에서 사용하는 부품의 경우, 순수 금속 Ti, V, Zr 또는 이들과 무한한 고체 및 액체를 형성하는 합금을 브레이징 필러 금속으로 선택해야 합니다. 사용 온도가 더 높은 경우에는 HF를 함유한 필러 금속을 선택할 수 있습니다.

W. 고온에서 Mo, Ta 및 Nb의 브레이징 필러 금속에 대해서는 표 13을 참조하세요.

표 13 내화성 금속의 고온 브레이징을 위한 브레이징 필러 금속

2. 브레이징 기술

브레이징 전에 내화 금속 표면의 산화물을 조심스럽게 제거해야 합니다. 기계적 연삭, 모래 분사, 초음파 세척 또는 화학 세척을 사용할 수 있습니다. 세척 후 즉시 브레이징을 실시해야 합니다.

W는 본질적으로 취성이 있으므로 부품 조립 작업 시 파손을 방지하기 위해 조심스럽게 다루어야 합니다. 취성 텅스텐 카바이드 형성을 방지하기 위해 W와 흑연의 직접 접촉을 피해야 합니다. 용접 전 처리 또는 용접으로 인한 프리스트레싱은 용접 전에 제거해야 합니다. W는 온도가 상승하면 산화되기 매우 쉽습니다. 브레이징 중 진공도는 충분히 높아야 합니다. 1000 ~ 1400℃의 온도 범위에서 브레이징을 수행할 경우 진공도는 8 × 10-3Pa 이상이어야 합니다. 접합부의 재용융 온도와 사용 온도를 개선하기 위해 브레이징 공정과 용접 후 확산 처리를 병행할 수 있습니다. 예를 들어, b-ni68cr20si10fel 솔더는 1180℃에서 W를 브레이징하는 데 사용됩니다. 용접 후 1070℃/4h, 1200℃/3.5h, 1300℃/2h의 3회 확산 처리를 실시하면 납땜 접합부의 사용 온도가 2200℃ 이상에 도달할 수 있습니다.

Mo의 브레이징 접합부를 조립할 때는 작은 열팽창 계수를 고려해야 하며, 접합부 간극은 0.05~0.13mm 범위 내에 있어야 합니다. 고정구를 사용하는 경우 열팽창 계수가 작은 재료를 선택하십시오. Mo 재결정은 화염 브레이징, 제어 분위기로, 진공로, 유도로 및 저항 가열이 재결정 온도를 초과하거나 솔더 원소의 확산으로 인해 재결정 온도가 낮아질 때 발생합니다. 따라서 브레이징 온도가 재결정 온도에 가까울 때 브레이징 시간은 짧을수록 좋습니다. Mo의 재결정 온도 이상에서 브레이징하는 경우 너무 빠른 냉각으로 인한 균열을 방지하기 위해 브레이징 시간과 냉각 속도를 제어해야 합니다. 산소 아세틸렌 화염 브레이징을 사용하는 경우 혼합 플럭스, 즉 산업용 붕산염 또는 은 브레이징 플럭스와 불화칼슘을 함유한 고온 플럭스를 사용하는 것이 이상적이며, 이는 우수한 보호 효과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 먼저 Mo 표면에 은 브레이징 플럭스 층을 코팅한 후, 고온 플럭스를 코팅하는 것입니다. 은 브레이징 플럭스는 저온 영역에서 활성을 나타내며, 고온 플럭스의 활성 온도는 1427℃에 도달할 수 있습니다.

TA 또는 Nb 부품은 진공 상태에서 브레이징하는 것이 바람직하며, 진공도는 1.33 × 10-2Pa 이상입니다. 불활성 가스 환경에서 브레이징하는 경우, 일산화탄소, 암모니아, 질소, 이산화탄소와 같은 가스 불순물을 엄격히 제거해야 합니다. 공기 중에서 브레이징 또는 저항 브레이징하는 경우, 특수 브레이징 용가재와 적절한 플럭스를 사용해야 합니다. 고온에서 TA 또는 Nb가 산소와 접촉하는 것을 방지하기 위해 표면에 금속 구리 또는 니켈 층을 도금하고 이에 상응하는 확산 어닐링 처리를 할 수 있습니다.