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[제 3 장. 브레이징 합금] 1. 브레이징 합금의 주요 원소 특성
작성자 : 관리자(skb984@unitel.co.kr)  작성일 : 19.10.16   조회수 : 1989

1. 브레이징 합금의 주요 원소 특성

브레이징 합금은 다른 용어로 용가재, 삽입금속, 경납재 등으로도 불리는 것으로, 브레이징 합금의 선택은 브레이징에 있어서 가장 중요한 일 중의 하나이다. 환자가 의사에게 약을 처방 받듯이 브레이징 합금을 선택할 때에도 전문가의 조언을 받아 선택하는 것이 좋다. 브레이징할 제품에 따라 정확한 브레이징 합금을 선택한다는 것은 어렵고 다양한 경험이 필요한 것이다. 브레이징 합금에 대한 소개를 하기에 앞서, 이들에 대한 이해를 높이기 위하여 먼저 브레이징 합금에 사용되는 주요원소의 특징을 다음에 소개하고자 한다



1. 브레이징 합금의 주요 원소 특성


① 은 (Ag)

융점 960.8℃, 비중 10.5g/Cm3

은(Ag)은 브레이징 합금 중에서 가장 유용하고 중요한 원소이며 내식성, 전기전도도, 열전도도 등이 우수하다. 은 자체로는 강하지 않으나 다른 원소와 결합하면 강한 강도를 가진다. 또한 은합금은 용융상태에서 침투력이 우수하기 때문에 강도가 높은 한 접합면을 얻을 수 있다. 따라서 은은 융점을 낮추고, 젖음성, 가공성 등을 좋게 한다.

② 동 (Cu)
융점 1083℃, 비중 8.94g/Cm3 

동(銅, Copper)은 브레이징 합금에 있어서 은에 못지 않은 유용한 특징을 가지고 있다. 연성, 열전도성, 도전성, 내부식성, 강한 침투력 등 많은 장점을 가지고 있으며, 은보다는 상대적으로 저렴하다. 동은 많은 곳에서 은의 대체품으로 사용된다. 또 동은 은과는 달리 철, 니켈, 많은 내열성 합금과 화합 가능하다. 동과 은을 28:72 비율로 합금하면 780℃의 공정합금 (Eutectic Alloy)을 형성하는데, 이 합금은 동이나 은보다 높은 강도를 가지며, 연성과 침투력이 좋다. 이 합금은 브레이징 합금 중에서 뛰어난 성능을 가진 합금중의 하나이다.

 

③ 아연 (Zn)
융점 419.5℃, 비중 7.13g/Cm3

아연은 낮은 용융점 때문에 대단히 유용한 금속이며 젖음성을 향상시키고 상대적으로 저가이다. 그러나 아연은 두 가지 취약점을 가지고 있다. 하나는 너무 많이 넣으면 취약해지고 낮은 기화점을 가지고 있다는 것이다.따라서, 아연이 함유된 금속을 장시간 가열하거나 높은 온도에서 가열하면 아연이 기화된 곳에 작은 기공이 남게 된다.


④ 카드뮴 (Cd)
융점 320.8℃, 비중 8.65g/Cm3

아연과 마찬가지로 낮은 융점과 좋은 젖음성을 가지고 있으나 취성과 낮은 기화점을 가지고 있다. 아연보다는 대단히 비싸고 산화물은 독성을 가지고 있다. 따라서 이 합금을 가지고 브레이징 하는 경우에는 통풍시설을 잘해야 한다. 카드뮴은 아연보다는 더 좋은 내부식성을 가지고 있으며, 이것이 때로는 큰 이점이 되기도 한다. 또 낮은 온도에서 은 합금의 유동도를 향상시킨다.

⑤ 인 (P)
융점 44.2℃, 비중 2.34g/Cm3

인(Phosphorus)은 대단히 활성이 강한 물질이며 동과 화합물을 이루어 인동계 브레이징 합금을 만든다. 인은 동의 액상선을 현저히 떨어뜨리고, 산소와 쉽게 반응하여 강한 환원제 역할을 한다. 92.8%Cu/7.2%P의 합금은 높은 인장강도를 가지지만, 연성이 떨어진다. 이를 보완하기 위하여 은(Ag)을 첨가하여 강도 및 취성을 보완한다.


⑥ 니켈 (Ni)
융점 1453℃, 비중 9.0g/Cm3

니켈은 은 합금의 강도와 인성을 향상시킨다. 또, 카바이드에 대한 젖음성을 향상 시키는 역할을 하며, 내부식성을 향상시킨다. 니켈을 함유한 브레이징 합금은 스테인레스 강 브레이징 시 브레이징 계면에 부식을 억제하기도 한다. 그러나, 니켈은 융점이 높고, 브레이징 합금의 흐름성을 저해하기도 한다. 이러한 특성은 브레이징 간격(Joint Clearence)이 큰 곳에 효과적으로 이용될 수 있다.


⑦ 망간 (Mn)

융점 1244℃, 비중 7.74g/Cm3

망간은 고융점 금속이지만, 85%Ag-15%Mn과 같이 합금되었을 때에는 융점이 959℃정도로 낮아진다. 망간은 강하고 연성을 가진 접합면을 만드는데 일조를 하며, 스텐레스 강이나 다른 니켈 크롬 합금을 접합할 때 젖음성을 향상시킨다. 망간을 함유한 합금은 높은 온도에서도 그대로 강도를 유지하기 때문에 “2단(Two-stage) 브레이징"에 많이 사용된다.

 

⑧ 주석 (Sn)
융점 231.91℃, 비중 7.29g/Cm3

주석은 매우 낮은 융점을 가지며, 브레이징 합금의 융점을 저하시키는 원소이다. 또한 용융 브레이징 합금의 유동도, 젖음성, 침투력 등을 향상시킨다.

 

⑨ 인듐 (In)

융점 156.6℃, 비중 7.31g/Cm3
브레이징 합금의 융점을 낮추고, 흐름성을 좋게 한다.

 

⑩ 금 (Au)

융점 1063℃, 비중 19.3g/Cm3

브레이징 합금에 첨가되면 브레이징 후 색상이 미려하며, 내식성이 특히 우수하다.


⑪ 실리콘 (Si)

융점 1420℃, 비중 2.42g/Cm3
브레이징 합금에 첨가되면 융점을 낮추고, 아연의 증기화 현상을 막는다.

 

⑫ 팔라듐 (Pd)
융점 1552℃, 비중 12.02g/Cm3

니켈 합금에 대한 젖음성이 우수하며, 모재의 입계침식이 적다.


⑬ 리튬 (Li)
융점 179℃, 비중 0.534g/Cm3

탈산 작용에 의해 스테인레스강 등의 금속에 대한 접합성이 좋다.

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