구리와 강철 브레이징은 공조 및 냉동, HVAC, 자동차 부품, 전기 장비, 열 교환기, 밸브 부품 및 산업용 파이프라인 어셈블리에 널리 사용되는 일반적인 이종 금속 접합 공정입니다. 구리와 강철은 열전도도, 융점, 열팽창 계수, 표면 산화 거동 등에서 상당한 차이가 있으므로 올바른 용가재, 플럭스 및 가열 방법을 선택하는 것이 매우 중요합니다.
재료 선택이 적절하지 않으면 용가재의 젖음성 저하, 접합부 약화, 균열, 누출, 접합 강도 부족, 내식성 저하 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이 기사에서는 모재 특성, 용가재 선택, 플럭스 선택, 공정 제어 및 일반적인 응용 분야 측면에서 구리-~강철 브레이징에 적합한 재료를 선택하는 방법을 설명합니다.
1. 구리-대-강철 브레이징이 왜 특별한가요?
구리와 강철은 전형적인 이종 금속입니다. 구리는 열전도율이 매우 높기 때문에 가열하는 동안 열이 빠르게 퍼집니다. 강철은 상대적으로 열전도율이 낮기 때문에 열이 더 집중됩니다. 이 두 재료를 함께 가열하면 고르지 않은 온도 분포가 쉽게 발생할 수 있습니다.
또한, 구리와 강철은 열팽창 계수가 다르기 때문에 냉각 시 열 응력이 발생할 수 있습니다. 접합 설계가 부적절하거나 용가재가 적합하지 않을 경우 균열이 발생하거나 접합 강도가 불안정해질 수 있습니다.
구리와 강철 표면 모두 산화물 층을 형성할 수도 있습니다. 구리 산화물은 용가재 흐름에 영향을 미치는 반면 강철의 산화물 층은 습윤 성능을 크게 감소시킵니다. 따라서 구리-~강철 브레이징에서는 표면 세척 및 플럭스 선택이 특히 중요합니다.
2. 구리-~-강 브레이징에 사용되는 일반적인 충전 금속
구리-~강철 브레이징에 사용되는 일반적인 용가재에는 주로 은-계 용가재, 구리-계 용가재, 황동 용가재 및 일부 특수{4}}용가재 금속이 포함됩니다. 그 중에서 은-계 용가재가 가장 널리 사용되고 있으며 전반적으로 더 나은 성능을 제공합니다.
은-기반 충전재 금속
은- 기반 필러 금속은 구리 및 강철 브레이징을 위한 가장 일반적이고 안정적인 선택 중 하나입니다. 유동성, 젖음성, 접합강도가 좋아 탄소강, 스테인리스강, 황동 등의 재료와 구리를 접합하는 데 적합합니다.
은-기반 용가재의 장점은 다음과 같습니다.
좋은 습윤 성능
좋은 유동성
상대적으로 높은 접합 강도
이종 금속 접합에 적합
상대적으로 낮은 브레이징 온도
더 작은 열 영향
밀봉 성능, 강도 및 신뢰성이 필요한 구리{0}}-강철 접합의 경우 일반적으로 은{2}}계 필러 금속이 선호됩니다. 이는 일반적으로 냉동 파이프라인, 압력 파이프 피팅, 밸브 연결, 전기 커넥터 및 정밀 어셈블리에 사용됩니다.
그러나 은-계 용가재는 상대적으로 가격이 비쌉니다. 선택은 제품 가치, 품질 요구 사항 및 생산 비용을 고려해야 합니다.
구리-인 충전재 금속
구리-인 필러 금속은 구리-와-구리 접합에 매우 일반적이지만 구리-대-직접 구리 브레이징에는 적합하지 않습니다. 이는 구리-인 필러 금속의 인이 강철의 철과 반응하여 접합부를 부서지게 만들고 강도를 감소시키는 부서지기 쉬운 화합물을 형성할 수 있기 때문입니다.
그러므로:
구리-인 필러 금속은 구리-~-구리 브레이징에 적합하지만 구리-~-강철 브레이징에는 권장되지 않습니다.
제품에 구리 튜브와 강철 부품, 구리 부품과 탄소강, 구리 부품과 스테인리스강 연결이 포함된 경우 구리 튜브 납땜에 일반적으로 사용되는 구리{0}} 용가재를 직접 적용해서는 안 됩니다.
황동 충전재 금속
일부 구리--강철 연결에는 황동 필러 금속을 사용할 수도 있습니다. 비용은 일반적으로 은- 기반 필러 금속보다 낮지만 브레이징 온도가 높기 때문에 가열 및 산화를 더 잘 제어해야 합니다.
황동 필러 금속은 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.
상대적으로 저렴한 비용
좋은 관절 강도
더 높은 브레이징 온도
더 높은 플럭스 요구 사항
장시간 가열 시 산화 위험 증가
황동 필러 금속은 일부 구조 부품, 기계 커넥터 또는 비용에 민감한-제품에 적합합니다. 그러나 제품의 밀봉 성능, 외관, 열 충격 또는 치수 안정성에 대한 요구 사항이 높은 경우 일반적으로 은- 기반 필러 금속이 더 적합합니다.
니켈-기반 충전재 금속
니켈{0}} 기반 필러 금속은 주로 고온-내식성-또는 특수 작업 조건에 사용됩니다. 이는 스테인레스강과 고온-합금을 접합하는 데 자주 사용되지만 일반 구리--강철 파이프라인 연결에서는 덜 일반적입니다.
제품이 고온, 부식성 환경 또는 특수한 산업 조건에서 장기간 작동해야 하는 경우 실제 응용 분야에 따라 니켈{0}}계 용가재를 고려할 수 있습니다. 그러나 이러한 유형의 용가재는 공정 요구 사항이 더 높고 일반적으로 더 엄격한 가열 환경과 공정 제어가 필요합니다.
3. 올바른 은-기반 필러 금속을 선택하는 방법
구리{0}}대-강철 브레이징의 경우 전반적으로 우수한 성능이 요구되는 경우 은{2}}기반 필러 금속이 일반적으로 신뢰할 수 있는 선택입니다. 그러나 은-계 용가재는 은의 함량과 조성이 다르기 때문에 실제 요구사항에 따라 선택해야 합니다.
일반적으로 은 함량이 높은 필러 금속은 일반적으로 유동성과 습윤 성능이 우수할 뿐만 아니라 브레이징 온도도 상대적으로 낮습니다. 정밀 부품, 얇은-벽 부품, 변형에 민감한 제품에 적합합니다. 은 함량이 낮은 충전재 금속은 가격이 저렴하지만 유동성과 공정 창이 약간 약할 수 있습니다.
은-계 용가재를 선택할 때 다음 요소를 고려해야 합니다.
비금속 유형: 탄소강, 스테인레스강, 구리, 황동
접합 강도 요구 사항
씰링 성능 요구 사항
작동 온도
부식성 환경
가열방식
제품 비용 요구 사항
자동화 생산에 대한 적합성
공조 및 냉동 파이프라인, 구리 튜브와 강철 피팅 연결, 구리와 스테인리스강 연결과 같은 응용 분야의 경우 일반적으로 우수한 유동성, 안정적인 습윤 성능 및 이종 금속 접합에 대한 적합성을 갖춘 은{0}} 기반 필러 금속을 선택하는 것이 좋습니다.
4. 플럭스 선택이 중요합니다
일반적으로 구리-~-철강 브레이징에는 플럭스가 필요합니다. 주요 기능은 금속 표면 산화물을 제거하고, 가열 중 추가 산화를 방지하며, 모재 금속의 용가재 습윤성을 개선하는 것입니다.
적절한 플럭스가 없으면 용가재가 적절하게 퍼지지 않아 접합부가 약해지고 슬래그 함유물이 생기거나 다공성 또는 누출이 발생할 수 있습니다.
플럭스를 선택할 때 다음을 고려하십시오.
구리{0}}대-강의 이종 금속 브레이징에 적합한지 여부
작동 온도 범위가 용가재와 일치하는지 여부
철강 표면의 산화물을 효과적으로 제거할 수 있는지 여부
잔여물을 쉽게 청소할 수 있는지 여부
자동화 적용에 적합한지 여부
제품 부식 위험이 있는지 여부
구리-~강철 브레이징의 경우 일반 구리 브레이징 플럭스가 항상 적합한 것은 아닙니다. 강철, 스테인리스강 또는 이종 금속 브레이징용으로 설계된 특수 플럭스를 선택해야 합니다.
5. 표면처리가 재료선택에 미치는 영향
용가재와 플럭스를 올바르게 선택하더라도 모재 표면이 깨끗하지 않으면 안정된 브레이징 품질을 얻기 어렵습니다. 구리-대-철강 브레이징 전에 표면의 오일, 산화물 층, 녹, 습기 및 가공 잔여물을 제거해야 합니다.
일반적인 표면 처리 방법은 다음과 같습니다.
탈지 및 청소
기계적 연마 또는 연삭
산세 또는 화학적 세척
녹 및 산화층 제거
브레이징 전 조인트를 건조한 상태로 유지
땀이나 기름으로 인한 2차 오염 방지
강철 표면에 녹이나 스케일이 있으면 용가재 습윤에 심각한 영향을 미칩니다. 구리 표면에 오일이나 산화물이 있는 경우 필러 금속 흐름도 영향을 받습니다. 따라서 구리-~강철 브레이징을 위한 재료 선택의 일부로 표면 처리를 고려해야 합니다.
6. 접합 설계 및 용가재 선택
구리-대-강철 브레이징은 일반적으로 접합 틈을 메우기 위해 모세관 작용에 의존하므로 접합 설계는 브레이징 품질에 큰 영향을 미칩니다. 일반적인 조인트 유형에는 슬리브 조인트, 랩 조인트, 플러그{3}} 조인트 및 링 조인트가 포함됩니다.
접합부 유격이 너무 작으면 용가재가 유입되지 않을 수 있으며, 유격이 너무 크면 모세관 작용이 부족하여 접합 강도 및 실링 성능이 저하됩니다. 따라서 용가재 선택은 조인트 간격과 일치해야 합니다.
일반적으로 유동성이 좋은 은- 기반 필러 금속은 보다 정밀한 접합 구조에 적합하며 더 나은 충진 성능을 제공할 수 있습니다. 간격이 더 크거나 구조가 두꺼운 경우 적절한 유동성, 강도 및 간격-채움 기능을 갖춘 용가재가 필요할 수 있습니다.
공조, 냉동 및 HVAC 파이프라인에서 구리{0}}-강철 연결에는 일반적으로 우수한 밀봉 성능이 필요하므로 접합부 간격과 용가재 유동성을 신중하게 제어해야 합니다.
7. 가열방식이 재료선택에 미치는 영향
구리-대-철 브레이징은 화염 브레이징, 유도 브레이징, 용광로 브레이징 또는 기타 가열 방법으로 수행할 수 있습니다. 다양한 가열 방법도 용가재 및 플럭스 선택에 영향을 미칩니다.
화염 브레이징은 유연하고 소규모 배치 생산이나 수리 작업에 적합하지만-온도 일관성은 작업자의 경험에 의해 쉽게 영향을 받습니다. 화염 브레이징을 사용하는 경우 비교적 넓은 공정 범위와 우수한 습윤 성능을 갖춘 용가재 및 플럭스를 선택해야 합니다.
유도 브레이징은 대량 생산에 적합합니다. 빠른 가열 속도, 안정적인 온도 제어, 작은 열 영향-면적을 제공합니다. 구리-와 강철을-접합하는 경우 유도 코일 설계가 매우 중요합니다. 한쪽이 과열되거나 다른 쪽이 불충분하게 가열되는 것을 방지하면서 구리와 강철 부품이 모두 고르게 가열되도록 해야 합니다.
퍼니스 브레이징은 높은 배치 일관성이 요구되는 제품에 적합하지만 피삭재 재료, 용가재 형태 및 대기 제어에 대한 요구 사항이 더 높습니다.
8. 구리-~-강 브레이징의 일반적인 문제
구리-~강철 브레이징의 일반적인 문제는 다음과 같습니다.
충전재가 흐르지 않음
필러 금속은 구리 또는 강철 면에만 달라붙습니다.
약한 관절
브레이징 후 누출
조인트 균열
심각한 표면 산화
브레이징 후 부식성 잔류물
불안정한 관절 강도
이러한 문제는 일반적으로 용가재 선택, 플럭스 선택, 표면 청소, 접합부 간격, 가열 온도 및 가열 균일성과 관련됩니다.
예를 들어, 강철에 적합하지 않은 용가재를 사용하면 젖음성이 저하될 수 있습니다. 강철을 접합하기 위해 구리- 용가재를 사용하면 접합부가 부서질 수 있습니다. 플럭스 온도 범위가 용가재와 일치하지 않으면 용가재가 녹기 전에 플럭스가 파손될 수 있습니다.
9. 구리-~-강 브레이징 재료 선택에 대한 권장사항
일반적인 구리-와-탄소강, 구리{2}}와-스테인레스강, 구리 튜브와 강철 피팅 연결의 경우 일반적으로 권장되는 솔루션은 다음과 같습니다.
은-기반 용가재 우선순위 지정
구리-~-강의 이종 금속 브레이징에 적합한 특수 플럭스를 사용하세요.
강철 부품에 구리-인 필러 금속을 직접 사용하지 마세요.
강도 및 비용 요구사항에 따라 다양한 은 함량 수준을 선택하세요.
높은 실링 성능이 요구되는 제품에는 유동성이 우수한 용가재 사용
브레이징 전에 구리 및 강철 표면을 철저히 청소하십시오.
적절한 접합 간격 및 가열 온도 조절
대량 생산의 경우 유도 브레이징 또는 자동 브레이징을 고려하십시오.
제품이 고온,{0}}부식성 또는 고강도-환경에서 사용되는 경우 특정 작업 조건에 따라 특수 용가재 및 공정 용액을 선택해야 합니다.
결론
구리-대-강철 브레이징을 위한 재료 선택은 접합 강도, 밀봉 성능, 내식성 및 생산 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 구리와 강철은 서로 다른 열전도율, 팽창 계수 및 표면 산화 거동을 갖는 서로 다른 금속이기 때문에 구리-대-구리 브레이징 재료를 단순히 구리-대-강 접합부에 적용할 수 없습니다.
대부분의 구리-~강철 브레이징 응용 분야에서는 특수 플럭스와 결합된 은-기반 필러 금속이 안정적인 선택입니다. 구리-인 필러 금속은 구리-와-구리 접합에는 적합하지만 구리-대-직접 구리 브레이징에는 적합하지 않습니다. 비용에 민감하거나 구조적 응용 분야의 경우 실제 요구사항에 따라 황동 용가재 또는 기타 특수 용가재를 고려할 수도 있습니다.
구리 및 강철용 브레이징 재료를 선택할 때 제조업체는 모재 유형, 접합 구조, 강도 요구 사항, 밀봉 요구 사항, 작업 환경, 가열 방법 및 대량 생산 요구 사항을 고려해야 합니다. 용가재, 플럭스, 접합 설계 및 가열 공정이 적절하게 일치할 때만 안정적이고 신뢰할 수 있는 구리-대-납땜 접합이 달성될 수 있습니다.
