내화 금속의 브레이징

1. 납땜

3000℃ 이하의 모든 종류의 땜납은 텅스텐 브레이징에 사용할 수 있으며, 구리 또는 은계 땜납은 400℃ 이하의 온도에서 사용되는 부품에 사용할 수 있습니다. 금계, 망간계, 팔라듐계 또는 드릴계 필러 금속은 일반적으로 400℃에서 900℃ 사이의 온도에서 사용되는 부품에 사용됩니다. 1000℃ 이상에서 사용되는 부품에는 Nb, Ta, Ni, Pt, PD, Mo와 같은 순수 금속이 주로 사용됩니다. 백금계 땜납으로 브레이징한 부품의 사용 온도는 2150℃에 도달했습니다. 브레이징 후 1080℃ 확산 처리를 하면 최대 사용 온도는 3038℃까지 도달할 수 있습니다.

대부분의 텅스텐(W) 브레이징용 땜납은 몰리브덴(Mo) 브레이징에도 사용할 수 있으며, 400℃ 이하에서 작동하는 Mo 부품에는 구리 또는 은계 땜납을 사용할 수 있습니다. 400~650℃에서 작동하는 전자 장치 및 비구조 부품에는 CuAg, AuNi, PDNi 또는 CuNi 땜납을 사용할 수 있습니다. 고온에서 작동하는 부품에는 티타늄계 또는 기타 고융점 순수 금속 필러를 사용할 수 있습니다. 단, 취성 금속간 화합물이 브레이징 접합부에 형성될 수 있으므로 망간계, 코발트계 및 니켈계 필러는 일반적으로 권장하지 않습니다.

TA 또는 Nb 부품을 1000℃ 이하에서 사용할 경우, 구리계, 망간계, 코발트계, 티타늄계, 니켈계, 금계 및 팔라듐계 주입재를 선택할 수 있으며, Cu Au, Au Ni, PD Ni 및 Pt Au_ Ni, Cu Sn 솔더는 TA 및 Nb에 대한 젖음성이 우수하고 브레이징 접합 형성이 양호하며 접합 강도가 높습니다. 은계 필러 금속은 브레이징 금속을 취성으로 만드는 경향이 있으므로 가능한 한 사용을 피해야 합니다. 1000℃에서 1300℃ 사이에서 사용되는 부품의 경우, 순수 금속인 Ti, V, Zr 또는 이러한 금속과 무한 고체 및 액체 상태를 형성하는 이러한 금속 기반 합금을 브레이징 필러 금속으로 선택해야 합니다. 사용 온도가 더 높을 경우, HF를 함유한 필러 금속을 선택할 수 있습니다.

W. 고온에서 Mo, Ta 및 Nb의 브레이징 충전재에 대해서는 표 13을 참조하십시오.

표 13 내화 금속의 고온 브레이징용 브레이징 충전재

2. 브레이징 기술

납땜 전에 내화 금속 표면의 산화물을 신중하게 제거해야 합니다. 기계식 연삭, 샌드 블라스팅, 초음파 세척 또는 화학 세척을 사용할 수 있습니다. 세척 과정이 완료된 직후에 납땜을 실시해야 합니다.

텅스텐(W)은 본질적으로 취성이 강하기 때문에 부품 조립 작업 시 파손을 방지하기 위해 주의해서 다루어야 합니다. 취성 탄화텅스텐의 생성을 방지하기 위해 W와 흑연의 직접적인 접촉을 피해야 합니다. 용접 전 공정이나 용접으로 인한 예응력은 용접 전에 제거해야 합니다. W는 온도가 상승하면 산화가 매우 쉽게 발생하므로 브레이징 시 진공도를 충분히 높게 유지해야 합니다. 1000~1400℃ 온도 범위에서 브레이징을 수행할 경우 진공도는 8 × 10⁻³Pa 이상이어야 합니다. 접합부의 재용융 온도와 사용 수명을 향상시키기 위해 브레이징 공정 후 확산 처리를 병행할 수 있습니다. 예를 들어, B-Ni₆₈Cr₂₀Si₁₀Fel 솔더를 사용하여 1180℃에서 W를 브레이징할 수 있습니다. 용접 후 1070℃/4시간, 1200℃/3.5시간, 1300℃/2시간의 세 차례 확산 처리를 거치면 브레이징 접합부의 사용 온도는 2200℃ 이상에 도달할 수 있습니다.

몰리브덴(Mo) 브레이징 접합부를 조립할 때는 열팽창 계수가 작다는 점을 고려해야 하며, 접합부 간격은 0.05~0.13mm 범위 내에 있어야 합니다. 고정구를 사용하는 경우 열팽창 계수가 작은 재질을 선택해야 합니다. 화염 브레이징, 제어 분위기로, 진공로, 유도 가열 및 저항 가열 시 온도가 재결정 온도를 초과하거나 납땜 원소의 확산으로 인해 재결정 온도가 낮아지면 Mo의 재결정이 발생합니다. 따라서 브레이징 온도가 재결정 온도에 가까울수록 브레이징 시간을 짧게 하는 것이 좋습니다. Mo의 재결정 온도 이상에서 브레이징할 경우, 너무 빠른 냉각으로 인한 균열을 방지하기 위해 브레이징 시간과 냉각 속도를 제어해야 합니다. 산소-아세틸렌 화염 브레이징을 사용하는 경우, 산업용 붕산염 또는 은 브레이징 플럭스와 불화칼슘을 함유한 고온 플럭스를 혼합하여 사용하는 것이 이상적이며, 이를 통해 우수한 보호 효과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 먼저 몰리브덴 표면에 은 브레이징 플럭스 층을 코팅한 다음 고온 플럭스를 코팅하는 것입니다. 은 브레이징 플럭스는 낮은 온도 범위에서 활성을 나타내며, 고온 플럭스의 활성 온도는 1427℃에 달할 수 있습니다.

TA 또는 Nb 부품은 진공 상태에서 브레이징하는 것이 바람직하며, 진공도는 1.33 × 10⁻²Pa 이상이어야 합니다. 불활성 가스 보호 하에서 브레이징을 수행하는 경우, 일산화탄소, 암모니아, 질소, 이산화탄소 등의 가스 불순물을 철저히 제거해야 합니다. 공기 중에서 브레이징 또는 저항 브레이징을 수행하는 경우에는 특수 브레이징 필러 금속과 적절한 플럭스를 사용해야 합니다. 고온에서 TA 또는 Nb가 산소와 접촉하는 것을 방지하기 위해 표면에 금속 구리 또는 니켈 도금층을 형성하고 이에 상응하는 확산 열처리를 수행할 수 있습니다.