납땜/연납(SOLDERING)/경납(BRAZING)

[금형박사]

 

▣ 납   땜

납땜은 땜납을 녹여 금속을 접합시키므로,접합할 금속보다 용융 온도가 낮아야하며.표면장력이적어
모재표면에 잘퍼저야하며 유동성좋아 틈이잘 메워져한다. 납땜에는 크게 연납과 경납으로 나뉘어진다.

◆ 연납땜 : 납땜은 강철, 황동,구리,니켈등의 엷은 판재또는 가느다란 신재등과 양철판,함석판 또는
                 구리합금의 제품에 사용된다.
                 알루미늄은 특수 땜납으로만 접합되고 주철,스텐레스,강철판,크롬도금판에는 연납땜이
                 되지 않는다.
                 연납은 연과주석의 합금이 사용되며 주석양이 연보다 많은 땜납을 상납이라고한다.
    1) 용재 : 납땜을 할 때 납은 용융되어 접합할 금속을 적시고 응고후에는 완전히 접합된 금속과
                 융착할필요가있다.그러기위하여서는 접합면의 녹이나, 페인트를 제거하는 것만으로는
                 충분하지 못하다. 금속의 표면은 산화 피막으로씌여져 납땜 온도에서 산화는 촉진되며
                 산화피막은 두꺼워지고 납과 모재의 접촉을 방해한다.
                용재는 이산화 피막을 제거하는데 쓰인다. 용제는 산화물을 녹여 떠오르게하며 납과 모재를
                접촉시킨다.
                연납용용재는 : 염산,염화암모니아,염화아연,수지인산 등를 사용하고 경나용용재에는
                붕사 또는 식염 탄산나트륨,붕산을 섞어서 사용한다. 경합금용으로는 산화피막이 견고
                하므로 염화리튬을 사용한다.
    2) 연납땜작업에는 침지법(제품전부또는 일부를 납욕에담그는방법)과 화염법 : 화염을 직접 납땜
        하는 부분에 대지 않고 제품을 철판 위에놓고 아래로부터 버너로 가열한다.납땜부분에는 미리
       액상의 용재를 바르고분말상태의 납을 뿌리면 열에 녹아서 납땜이된다. 적용예는 작은물품, 쇠줄
       아연제품,전기용품,귀금속의 엷은판을 납땜할 때 이용된다.

◆ 경납땜 : 경납은 연납에 비하여 용융점이 높고 효율이 좋으며 충격에 더잘견딘다.
                경납에는-황동납,은납,양은납,금납,백금납,알루미늄납,철납,망간납 등이 있다.
    ◑ 양은납 : 황동에 니켈8-12%함유된 것은,양은,강철,구리제품은 땜용으로 사용된다.
    ◑ 황동납 : 구리가 40-60% 아연이 나머지로 된납으로 용해온도는 854~874°C 이다. 이것은 황동,
                     구리,강철 등의 땜용으로 사용된다.
                     경납땜의용재로는:연납과 달리 분말 상태로 되어있는 것이 많으며 용재인 붕사를 섞어서
                     물에 개어 바르거나, 혹은 입자로된 것을 접합부에 놓고 용제를 살포한다.
                     가열은 가스버너,토치램프 등을 사용하며 열를 필요이상으로 발산시키지 않기위하여
                     석면판 등을 접합부 주위에 싼다.
                     경납땜의 종류에는 -노내 경납땜,아크경납땜, 가스경납땜,유도가열경납땜,전기저항
                     경납땜,침지경납땜등이 있다.
   ◑ 침지경납땜 : 용해된 땜납또는 화학약품에 녹아있는 용기속에서 납땜하는 방법이다.

▣ 브레이징(Brazing)이란 접합할 모재보다 낮은 융점을 가진 용접재 (Fillal
 Metal)를사용하여 야금학적으로 접합하는 방법입니다.
Brazing은 작업 온도가 430° 이상 일 때에 브레이징이라 하며 접합시 일정한 온도(Brazing  Temperature) 에 이르면 Filler
Metal 용융된 재료가 모세관 현상에 의하여 양모재 사이로 녹아 스며 들어가 Brazing 게 함으로써 이상적인 접합을 이룰
수 있게한다.
Filler Metal 의형태는 액상이나,분말 또는 Paste 상등의 다양한 플럭스형태가존재하며 일반적인 상용플럭스는 물을 사용
희석하며, 모재의 크기 및 질량에 따라 가열 시간이 달라지며 따라서 Filler Metal 의 적절한 선택이 요구됩니다.
Filler Metal 과 양모재와의 친화력 정도를 나타내는 성질을 Wetting 이라하며, 양모재의 접합간격(Brazing Gap) 사이로 흘
러 들어가게 하는 현상이 모세관 현상 (Capillary Action) 이라한다.따라서 용융된 재료를 Wetting 작용에 의해 접합한다는
점에는 Soldering 과 같지만 ,온도가 430° 이하일 때는 Soldering 이라하며 용융된 재료를 Solder 라 표현한다.
따라서 Brazing 의 주된 원리는 모재를 가열한후 Filler Metal 가하여 접합을 하면 Wetting 에 의해 Filler Metal 이 양 모재에
녹아서 모세관 현상(Capillary) 에 의해 접합하는 것으로,좋은 Brazing 결과를 얻기 위해서는 용융된 재료와,모재사이의 친
화력이 좋아야 하며 접합 하고자 하는 부분의 적당한 간격 조정이 필요하며,대기중의 방치 과다가열로 인한 산화 피막이
형성되는 것을 피하는 것이좋다.
이상적인 Brazing 결과를 얻기위해 플럭스를 사용하거나 환원성 분위기 또는 진공 분위기로 형성하여 산화물을 제거하고
Filler Metal을 활성화시켜 원활한 Capillary Action 이 일어나도록하는 것이 좋은 Brazing 결과를 얻을 수 있다.
플럭스 브레이징의 경우 모재가 쉽게 부식되기 쉬우므로 Brazing 후 반드시 세척을 해야한다.
★플럭스(Flux):
산화물이나 그 밖의 불필요한 물질을 직접분해 또는 촉진시키거나 생성 자체를 방지하기 위하여 사용되는 재료를 말하며
아래와같은 기능도 가지고있다.
가열시 모재 표면의 산화를 억제재하고,가열시 생기는 산화물 분해시키거나,흡수하며,브레이징 모재 표면의 청정을 유지
하므로써 용가재의 유농도를 증가시킨다.
★플럭스의 종류
붕산염 (Borates):고용융 플럭스를 만들기위해 사용되며, 장시간의 내산화성을 가지며 산화물 흡수에도 좋은 작용을 한다.
보론(Boron):플럭스의 수명과 온도를 장시간 유지 시키고자 할 때 사용된다.
붕사(Fused Borax): 고온 브레이징을 위한 고온 용융 재료 사용시 사용된다.
상세 자료는 아래 표을 참고 하시길 바랍니다. 
☞아래표는  용접작업시 용접재가 녹는 온도보다 50 °C 정도 먼저녹아 모재와 모재사이의 틈새에 막을 형성하여 용재와
모재의 산화를 방지하여 용착효과를 높게하여줍니다.
특히, 분말용접재를 사용시 플럭스와 적정량을 혼합하여 용접부위에 도포하여 사용하면 핀홀현상(pin-Hall) 모재과열
등를 방지하여 우수한 용접품질을 유지할수있습니다.

   1. Brazing 방법의 종류

종    류	열 원	용접제 Filler Metal	특        징	적  용   분    야
Fumace Brazing  of  Steel	로작업	BCu-1 BCuP BAg	대량 생산의 품목을 브레이징할때 유리함	*Shaft, Gear And Ring. Multiple gear, Cam, Wheel, Propeller, Blade, Plate, Housing, Tube, Valve Stem, Pump-Nozzle Holder
Torch Brazing  of  Steel	가스불꽃	BAg, BCuP RCuZn RBCuZn	*Brazing Cost가 적게든다 *생산량이 적을때 유리함	저탄소강 튜브, 동배관 스텐레이스 스틸 Al.cu, Mg계 합금 부품
Induction  Brazing  of  Stee	유도가열	BAg	*제품의 표면부위을 국부적으로 급속     가열이 가능함 *제품이 열에 의해서 훼손되는 것을      최소화 할수가 있음	저탄소강, 스텐레스-스틸 Cu 계 합금 부품
Resistance Brazing	전극봉을 이용 하여 저항 열로 접합함	BAg BCuP Al-Si	*접합하고자하는 부위 온도를 국부적      으로 증가 시킬수가 있음 *가열과 동시에 압력을 가하여 접합을       용이하게함	Steel, 스텐레스스틸 Cu합금,Ni합금 ,Al 합금 부품

 브레이징 공정도

1. 로 브레이징(연속로 브레이징) : 450°기준이며, 환원성이나 불활성 가스 분위기에서수행하는 무산화성
분위기로 타입과 진공환경 하에서 수행하는 진공로 타입이있으며 작업공간 내에서 균일한 온도를 제공
하기 때문에 설계한 대로 제품을 만들 수 있으며 자동 온도 조절장치와 온도기록 장치에 의해 로의 온도를
조절하며 크기, 진공도, 도달온도에 따라 성능과 가격이 달라지며 열변형을 최소화 시켜야하는 제품
완벽한 씰링을 필요로 하는 제품에 가장 이상 적이다. 로의 크기는 사용제품에 따라 다르지만
제작로 : W3200×H1200:140KW정도다
             해당사례:HEAT SINK, HEAT PIPE ,방열판 ,Chiller 기타등이 여기속한다.
   로 브레이징의 장점은 :
                 - 강한 접합강도
                 - Ductile 한 접합면
                 - 작업용이성 및 경제성
                 - 이종 재질 접합성
                 - Leak Free
                 - 모재의 변형이나 잔류응력이 거의 없음 
                 - 미려한 접합면 등이 장점이다
2. 토치 브레이징 : 열을 올리기 위해 아세틸렌, 프로판,도시가스,천연가스,수소등의 연료와 공기나
산소같은 산화제을 이용한다.  
   산소브레이징특징이라면 :
                - 여러 용접부위를 한번에 용접이 가능함
                - 환원성 FLUX 사용하여 용접부위가 깨끗함
                - 수작업 용접보다 생산성이 뛰어남
                - 은납 자동공급기나 링타입의 은납을 선택하여 사용
                - 가열 시간을 타이머로 조절하므로 품질이 균일함
                   해당사례 : 주방기구,보일러부품 ,콘렉터,벨브류,압력스위치,기타
                            
3. 인덕션 브레이징 : 유도코일로 브레이징에 필요한 열을 발생시키는 것으로 고주파 브레이징이
여기에속한다
  고주파 브레이징방법에는 반도체식방법과 진공관식 방법이있으며 장점 이라하면:
                - 국부적인 가열로 모제의 손상이 적다
                - 순간적인 가열로 모재의 변형이 적다
                - 외관이 청결하다
                - 작업 조건이 용이하다
                - 전기를 사용 함으로써 안정적이다.
4. 저항 브레이징 : 주울 열에의해 접합하는 방법으로 접합부의에 용가재를 넣고 전극을 통하여 전류를
흐르게 하여 발생되는 열을 이용한다

5. 딥 브레이징 : 접합하고자 하는 부분에 용가재를 미리 도포한후 용융된 플럭스가 있는 침적조에 담가
브레이징함

■ 브레이징 전 공정
    1.세척작업→ 바리제거→접합간격조정→부품조립→용가재 도포→브레이징→확인(완료)
■ 브레이징 후 공정
    1.냉각작업→플럭스제거작업→열처리→산처리(산 세척,고주파세척)→검사
     ◎ 전공정
        - 세척 : 모든 부품은 솔벤트,산세척,초음파세척 등이있으며재질에 막게 선정한다
        - 버제거 : 용가재의 원활흐름과 조립을 위해서다.
        - 접합간격 : 로 브레이징의 경우 최대0.002인치~0.003인치가유지되어 있어야하며 다른형태의
                           브레징은0.003~0.006유지.
        - 부품조립 : 조립된 부품은 JIG,클램프등으로 조여야한다
        - 용가재 도포 : 용가재는 여러 가지가있으며(Wire,Washer,Sheet,Plate,기타등등이 있으며
                               접합하고자하는 제품의 가까운곳에 충분한 양 으로 도포함을 원칙으로 한다.

     ◎ 후공정    
        - 냉각 : 브레징후 클랙이나 변형을 방지할 수 있는 적절한 냉각을 한다
        - 플럭스제거 : 플럭스를 사용한 경우 열처리후 바로 모든 플럭스을 제거해야한다
        - 열처리 : 용가재의 용융 온도 이내에서 처리.
        - 산처리 : 은계열로 브레이징 제품은 질산을 이용한 산처리는 안된다,크롬함유량이 0.7% 이내인
                       구리나,니켈브레이징 제품도 산처리해서는 안된다.   
        - 검사 : 10배 현미경을 통해 육안검사,방사는검사을 하며 기타 형광물질이나염료침투검사를 병행할
                    수 있다.

※ 참고 : 작업온도에 의한 용접재 (Filler) 분류
     연납 : 430° AL납:500°~700°  Ag납 :610°~900° 인동납 :700°~900° 황동납 :820~1000°
       N I납 : 920°~1200° 의 납재의 온도 사용.

종  류	상    태	용         도
동  용	백  색   크   림	BCuP계 , 동,  동합금계
저  온   용	백  색   크   림	SuS, Fe등 이질금속접합용
고  온   용	백  색   크   림	BAg계. 동합금
C-FLUX	백  색   크   림	분말용접재 사용시
AL FLUX	백  색   Powder	알미늄, 알미늄합금용접용

  ▣ 인. 동 합금 용접재 (Copper Phosphorus Brazing Filler Metal)

종       류 Classification	조       성(Compostition%)				온     도(Temperature°C)
	P	Ag	Cu	other elements	Solidus	Liquidus	Brazing temperature range
BCuP-2	6.8-7.5	-	Remainder	0.2	710	793	735-843
BCuP-3	5.8-6.7	4.8-5.2	Remainder	0.2	643	813	718-816
BCuP-5	4.8-5.3	14.5-15.5	Remainder	0.2	643	802	704-816
BCuP-5a	5.5-6.3	18.5-17.5	Remainder	0.2	640	790	700-810
BCuP-5e	6.5-7.3	14.5-15.5	Remainder	0.2	635	785	700-805
SB-500	6.5-7.5	0.7-1.3	Remainder	0.2	643	815	720-810
SB-600	6.0-7.0	1.8-2.2	Remainder	0.2	644	740	715-850
BCuP-3S	5.7-6.8	2.7-3.3	Remainder	0.2	643	720	695-790

  ▣ 은합금 용접재(Silver Brazing Filler Metal) 표는 한국용접 ,sunkwang 용접제료공장으로 문의 바랍니다.

  ▣ 용접용 금속 분말 (Brazing & Soldering Powders)
  기존의 봉, 와이어, 판재 형태의 용접재를 적용하여 용접하기어려운 작업조건 (용접설계)인 경우 용접용 분말 사용.
  용접용 분말은 로 용접(Furance Brazing), 곡면, 복합면, 용접면이 넚은 작업, 고주파용접,저항용접,정밀용접,
  (전기.전자) 부품,미세용접(귀금속) 등에 다양하게 사용되고 있습니다.
  용접용 분말은 용접재의 액상온도가 450°C 이상인 Ag 합금계(BAg),CU합금계(BCuP),Ni합금계(BNi),Al합금
  계(BAlSi)등의 브레이징용 분말과, 450°C 이하인 경우에는 Pb-sn 합금계의 Soldering분말생산 판매(sunkwang
  Metal)로 문의.

품      명	규         격	조성원소	용             도	제   품     설    명
SK-1	-325Mesh -200Mesh -100~+325Mesh -60~+200Mesh	Cu, Sn ,P	악세사리 부품 황동부품 미세용접 라디에이터 안경테	용해 분무법 입형:구형과 타원형 작업온도:650°C~700°C 황동박판의 작업도 가능함
BCuP-3  BCuP-5	-325Mesh -200Mesh -100~+325Mesh -60~+200Mesh	Ag, Cu, P  Ag, Cu, P	안경테 냉온수기 저항용접 금형	용해분무법 입형:구형과 타원형혼입
SKB1000 SKB500	-200Mesh +60~200Mesh	Ag, Cu, Sn Zn	주방기기 SuS+Cu+SuS Brazing	용해분무법 혼합분
SK3400 SK2000 BAg300 SK50a(SBAg3) SK56(BAg7)	-325Mesh -200Mesh -100~+325Mesh -60~+200Mesh	Ag, Cu, Zn,Sn Ni,Mn,Sn	주방기기 SuS 미세배관 초경공구 산화물 소결공구	용해분무법 입형:타원형,수지상
Solder10B 20B 30B 40B 50B 60B 63B 62P 96,5TS	-325Mesh -200Mesh -100~+325Mesh -60~+200Mesh	Sn,Pb,Ag	Solder Paste 원재료 전자기기 식음료기 PCB	용해분무법 입형:타원형,수지상
BAlSi계	-325Mesh -200Mesh -100~+325Mesh	Al,Si의 기타원소	자동차 라디에터 주방기기 전자산업	용해분무법 입형:타원형,수지상

  ▣ 금속분말의 종류

품     명	규     격	표   준    조    성	입자크기	주  요  용  도	제   품  설   명
은         분	Sk-Ag A1	Ag99.9%	45-63㎛	전기접점,내식성 필터	고압 가스분무법으로 제조한 완전한 구형분말
	Sk-Ag C2	Ag99.9%	2.5-4.5㎛	다이아몬드 공구,전기접점	화학적, 석출법으로 제조한 구형에 가가운각형
	Sk-Ag F1	Ag99.9%	1.5-3.5㎛	Silver Paste 도전성 도료	은분을 볼및에서 분쇄하여 제조한 판상형태
청   동   분	SK-CuSn1	Cu90,Sn10	46-63㎛	소결필터 수지 충전제 다이아몬드공구	용해분무법  입형:구형
	SK-CuZn2	Cu90,Sn15
	SK-CuSn3	Cu90,Sn20
황   동   분	SK-CuZn1	Cu78.5,Zn 20,Pb1.5,Lub0.8	45-63㎛	마모 재료 소결기계부품	용해분무법  입형:구형
	SK-CuZn2	Cu78.5,Zn 20Lub0.8	45-63㎛
	SK-CuZn3	Cu70,Zn 30,Lub0.8	45-63㎛
Kelmet용 분말	SK-CuPb1	Cu62.5, Pb 37.5	45-63㎛	엔진 메탈 마찰제,마찰부품.	용해분무법  입형:구형
	SK-CuPb2	Cu65, Pb 35	45-63㎛
	SK-CuPb3	Cu70.5, Pb 30	45-63㎛
	SK-CuPb4	Cu75, Pb 25	45-63㎛
연청동분	SK-SCP1	Cu88,Sn4,Pb4,Zn4.	45-63㎛	엔진메탈  마찰제  마찰부품등	용해분무법   입형:구형
	SK-SCP2	Cu80,Sn10,Pb10
	SK-SCP3	Cu72.5,Sn3.5,Pb24.0
인청동분 Phosphor Bronze	SK-PCu1	Cu92,Sn8,P0.5	45-63㎛	엔진 메탈 마찰제,마찰부품.	용해분무법
	SK-PCu2	Cu89,Sn4,P0.5			입형:구형
Al 분말	SK-A11	Al98	45㎛이상	내화물,소결부품,마찰재   료, 폭약제조용	용해분무법, 입형:구형 및   타원형

[방랑여전사]

좋은 자료 감사합니다