[논문]Cu-Steel 브레이징용 저Ag-Cu-Zn계 삽입금속 개발(I) - Ag 함량에 따른 브레이징 특성

강승호; 엄인섭; 이봉근; 강정윤

문제 정의

BAg삽입금속은 귀금속 삽입금속 중에서 가장 대표적인 것으로, 접합온도가 타의 삽입금 속에 비교하여 낮고, 모재의 열영향부가 적고, 접합 작업이 쉽고, 각종재료에 대한 접합성이 우수하지만, Ag의 가격이 고가이므로 Ag량이 적은 삽입금속의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 현재 사용하고 있는 35%Ag보다 Ag량이 적은 삽입금속을 개발하고자 Ag저감을 통한 cost down과 화염 브레이징 특성을 만족시키는 BAg 삽입금속의 미세조직, 융점, 경도, 퍼짐성을 측정하였다.

제안 방법

Fig 4은 Ag 첨가량의 감소에 따른 브레이징부 조직 비교 결과를 나타내었다. 35%Ag와 25%Ag 조성 2가지의 브레이징 실험결과의 단면조직을 OM으로 관찰하여 비교하였다. Ag 첨가량의 감소에 따라 융점이 높아져서 Brazing test 결과 filler의 젖음성이 낮아지는 결과를 보여준다.
5mm）, Cu 판재 （두께:5mm, 가로x세로:50mm x50mm）를 사용하였다. 실험방법은 steel 판재와 2.8cm의 거리를 두고 9sec간 유지하였으며,Cu 판 재와 7.7cm의 거리를 두고 4sec간 유지하여 용융 된 시편의 면적을 측정하였다. 퍼진 면적은 이미 지분석기 （image analyzer）를 이용하여 측정하였 으며 퍼짐성은 Equation 1 을 이용하여 계산하였다.
융점은 고온 DTA를 이용해 측정하였고, 경도는 조성변화에 따른 가공성을 측정하기위하여, Vickers 경도기（하중 10kg, 유지시간 lOsec）를 이용하여 5군데의 경도값을 측정한 후 평균값을 계산하였다.
Ag-Cu-Zn 합금을 고밀도 흑연도가니에서 고주파 유도로를 통해 가열하여 용해하였으며, 현재 사용 중인 35%Ag에서 Ag조성을 1%씩 저감하면서, 총 9개의 시험편 （35Ag-34Cu-31Zn, 32Ag-33Cu-35Zn, 31Ag-34Cu-35Zn, 30Ag-34 Cu-36Zn, 29Ag-35Cu-36Zn, 28Ag-35Cu-37Zn, 27Ag-36Cu-37Zn, 26Ag-37Cu-37Zn, 25Ag-38 Cu-37Zn）을 제조하였다. 조성성분을 확인하기위해 35%Ag조성에 대하여 ICP분석을 하였으며, 조직관찰을 위해 알루미나를 이용해 연마하여 2g KCr2 - 200㎖ H20 - 4㎖ H2SO4 로 3초간 부식 후 광학현미경 및 SEM을 통하여 조직을 관찰하였다.
7cm의 거리를 두고 4sec간 유지하여 용융 된 시편의 면적을 측정하였다. 퍼진 면적은 이미 지분석기 （image analyzer）를 이용하여 측정하였 으며 퍼짐성은 Equation 1 을 이용하여 계산하였다.
퍼짐성실험은 실제 사용되고 있는 Itip이 장착된 토치방식의 화염 브레이징 장치를 사용하여 혼합비 LPG ：O2 = 1： 3.5, 토치 불꽃은 LPG 133.3ℓ, 02 466.7ℓ, total유량 600ℓ으로 조절하였으며, 가열 전에 시험편과 steel 판재 및 Cu 판재표면에 액상 Flux도포 및 Gas Flux를 사용하였다. 실험재료는 steel 판재（두께:28mm, 가로 X세 로:50imnx50imn）,시험 편 （무게 ：300mg,단면 직 경:0.

대상 데이터

Ag-Cu-Zn 합금을 고밀도 흑연도가니에서 고주파 유도로를 통해 가열하여 용해하였으며, 현재 사용 중인 35%Ag에서 Ag조성을 1%씩 저감하면서, 총 9개의 시험편 （35Ag-34Cu-31Zn, 32Ag-33Cu-35Zn, 31Ag-34Cu-35Zn, 30Ag-34 Cu-36Zn, 29Ag-35Cu-36Zn, 28Ag-35Cu-37Zn, 27Ag-36Cu-37Zn, 26Ag-37Cu-37Zn, 25Ag-38 Cu-37Zn）을 제조하였다. 조성성분을 확인하기위해 35%Ag조성에 대하여 ICP분석을 하였으며, 조직관찰을 위해 알루미나를 이용해 연마하여 2g KCr2 - 200㎖ H20 - 4㎖ H2SO4 로 3초간 부식 후 광학현미경 및 SEM을 통하여 조직을 관찰하였다.
7ℓ, total유량 600ℓ으로 조절하였으며, 가열 전에 시험편과 steel 판재 및 Cu 판재표면에 액상 Flux도포 및 Gas Flux를 사용하였다. 실험재료는 steel 판재（두께:28mm, 가로 X세 로:50imnx50imn）,시험 편 （무게 ：300mg,단면 직 경:0.5mm）, Cu 판재 （두께:5mm, 가로x세로:50mm x50mm）를 사용하였다. 실험방법은 steel 판재와 2.
브레이징 실험은 위의 퍼짐성 실험조건과 동일하지만 장치만 2tip이 장착된 토치방식의 화염 브레이징 장치를 사용하였다. 실험재료는 와이어 가공된 steel 판재（두께:2&nm, 가로x세로:50mni x50mm Hole：8.25mm） 와 Cu파이프（외경:‘7.95mm, 길이40mm）, BAg삽입금속（외경:2mm, 삽입 량:500mg）를 사용하였으며, 결과는 OM단면조직을 관찰하여 나타내었다.

성능/효과

1) 35Ag-34Cu-31Zn조성의 미세조직 관찰결과 불순물은 존재하지 않음을 나타낸다.
2) 35%Ag에서 25%Ag로 Ag의 첨가량이 감소할수록 융점이 높아진다.
3) 35%Ag에서 25%Ag로 Ag의 첨가량이 감소할수록 비슷한 경도값을 가진다.
4) 35%Ag에서 25%Ag로 Ag의 첨가량이 감소할수록 steel판재와 Cu판재에서의 퍼짐성이 적은 감소폭을 나타낸다.
5) 5%Ag에서 25%Ag로 Ag의 첨가량이 감소할수록 Brazing test 결과 filler의 젖음성이 낮아진다.
두 가지 은납재 모두 에칭 전에는 불순물이 관찰되지 않고 있으며, 에칭 후 3가지 상（흑색, 회색, 백색）이 균일하게 존재하는 것을 확인할 수 있다.
Ag-Cu-Zn 3원계 상태도에 따르면 Ag 첨가량이 감소할수록 액상선온도가 높게 되어, 융점이 높아진다. 측정결과 Ag의 첨가량이 감소할수록 융점이 높아지는 결과를 보이고 있다.

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Cu-Steel 브레이징용 저Ag-Cu-Zn계 삽입금속 개발(I) - Ag 함량에 따른 브레이징 특성
Development of Insert Metals, low Ag contents in Ag-Cu-Zn system for Brazing of Cu-Steel(I) - Effect of Ag contents on the Characteristics of Brazing 원문보기

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