KR100259480B1 - 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 재료, 예를들어 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스와 같은 결합제 및 미네랄 오일 및 글리세린과 같은 분산제로 이루어진 수성 겔 용액 전체에 걸쳐 니켈 또는 코발트가 기초된 브레이즈 충전물 금속과 같은 브레이즈 금속 합금 분말이 균일하게 분산된 브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트에 관한 것이다.

Description

브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트
본 발명은 결합제 및 분산제를 포함하는 수성의 겔 용액에 분산된 브레이즈(braze) 금속합금 분말로 이루어진 브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트(paste)에 관한 것이다.
브레이징은 일반적으로 용융점이 840℉ 보다 높지만 접합하고자 하는 금속 또는 합금의 용융점보다는 낮은 비철금속 또는 합금이 충전물 금속으로 사용되는 용접 처리방법중의 하나이다. 하나의 예로서, 상기 브레이징은 납땜과 유사하며 종종 경납땜(hard sordering)으로 지칭된다. 납땜하고자 하는 접합부는 통상적으로 땜납이 용융될때, 모세관 작용에 의해 접합부로 흡수되는 얇은 막의 충전물 금속을 필요로 한다. 또한 이러한 원리는 강부품과 같이 조밀하게 맞추어지는 부품을 결합하기 위한 재료를 사용하는 고온의 작업공정을 필요로 하는 브레이징에도 사용된다. 대부분의 브레이징에서는 토치(torch) 또는 다른 수단에 의해 국부 가열되는 반면에, 몇몇의 브레이징에서는 접합부품들을 1600℉와 같은 고온의 노에서 가열된다.
다른 형태의 브레이징은 많은 점에서 용접과 유사하며 종종 청동용접으로 지칭된다. 상기 접합부는 일반적으로 충전물 금속의 비드(bead)가 위치되는 V형상을 취한다. 이 기술은 상기 기재금속이 용융되지 않지만, 단지 약간의 상호 확산 또는 합금화에 의해 상기 기재금속과 충전물 금속 사이에서 접합이 일어나는 주석도금(tinning) 온도로 상승된다는 사실에서 용접과는 다르다.
브레이즈 충전물 금속 페이스트는 통상적으로 화학적으로 중성인 겔과 충전물 금속과의 혼합물이다. 브레이즈 충전물 금속 페이스트에서 사용되는 대부분의 상기 겔은 용매가 톨루엔, 메틸 에틸 케톤, 아세톤, 알콜, 및 트리클로로에탄 등이 될 수 있는 유기 용매를 기초로 하는 결합제를 사용한다. 대다수의 이들 유기용매는 인체와 환경에 유해하다.
분말화된 브레이징 충전물 금속과 사용하기 위한 브레이징 시멘트는 상업적으로 다양한 점도로 사용된다. 상기 브레이징 시멘트는 분말화된 브레이징 충전물 금속을 사용이 용이한 압축분말 혼합물로 적용하는 수단을 제공하는 액체 플라스틱이 될 수 있다. 상기 브레이징 시멘트는 분말화된 브레이징 충전물 금속과 혼합될때 상기 혼합물이 접합될 특정 구역에, 브러쉬, 아이드롭퍼(eyedropper), 주입기, 분사총 등에 의해 도포될 수 있게 하는 운반매체 및 결합제로서의 역할을 한다. 상기 시멘트의 점도는 접합구역에 요구되는 충전물 금속의 양에 따라 좌우될 것이다. 시멘트의 점도가 높을수록, 충전물 금속이 더 많이 쓰인다. 상술한 바와같이 유기용매를 사용한 대다수의 이들 시멘트는 인체와 환경에 대해 유해하다.
본 발명의 목적은 환경이나 인체에 무해한 결합제 및 분산제로 이루어진 수성 겔내에 분산된 브레이즈 금속분말을 포함하는 브레이즈 충전물 금속 페이스트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적합한 점도를 갖는 브레이즈 충전물 금속 페이스트를 제공함으로써, 상기 페이스트가 통상적인 튜브형 용기내에 수납되어 필요시 사용할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산비가 저렴하고 사용이 용이한 브레이즈 충전물 금속 페이스트를 제공하는 것이다.
상술한 목적 및 다른 목적들은 다음의 설명을 고려하여 더 명백해질 것이다.
본 발명은 적어도 하나의 브레이즈 충전물 합금 분말로 이루어진 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트에 관한 것인데, 상기 페이스트는 상기 브레이즈 충전물 분말이 페이스트의 중량을 기준으로 80 내지 93중량% 양으로, 나머지 부분을 차지하는 수성겔내에 균일하게 분산되어 있으며, 상기 겔은 겔의 중량을 기준으로 70 내지 90중량%의 물, 7 내지 27중량%의 적어도 하나의 분산제, 및 1 내지 5중량%의 적어도 하나의 결합제로 이루어진다.
본원에서 사용되는 결합제는 고체입자를 서로 고정하는데 사용되는 재료이다. 본 발명에 사용하는 적합한 결합제는 하이드록시프로필-셀룰로오스, 나트륨 카르복시메틸-셀룰로오스 및 하이드록시에틸-셀룰로오스와 같은 다양한 셀룰로오스 재료이다.
본원에서 사용하는 분산제는 점성용액 전체에 걸쳐 분말과 같은 입자의 분산을 용이하게 하는 재료이다. 본 발명에서 사용하기 적합한 분산제는 미네랄 오일, 글리세린, 멤하덴(memhaden) 피쉬 오일, 글리세롤, 트리올레이트, 및 헥실렌 글리콜 등이다.
본 발명에서 사용하기 적합한 브레이즈 충전물 합금을 니켈을 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속, 코발트를 기초로 하는 충전물 금속, 및 예컨데 은, 금, 및 팔라듐과 같은 귀금속을 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속을 포함한다. 니켈 및 코발트를 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속은 다음 표에 도시하였다.
표본 A는 분산 브레이징 적용에 적절하고 실리콘에 견딜 수 없는 실리콘이 유리된 충전물 합금이다. 이 합금은 뛰어난 강도가 우수하고 고온산화에 대한 저항성을 가진다.
표본 B는 허용오차가 작고 얇은 단면에 사용하기 위한 우수한 충전물 금속합금이다. 코발트를 부가하면 기재금속의 습윤성과 브레이즈 합금의 고체 용해성을 향상시킨다. 이에 따라 생성된 접합부는 우수한 피로 저항성을 나타난다.
표본 C는 높은 온도에서 사용하기에 적합한 높은 강도의 접합성을 나타낸다. 이 합금은 가스터빈 하드웨어의 접합에 바람직하다.
표본 D는 탄소함량이 낮은 것을 제외하고는 표본 C와 화학적으로 유사하다. 이 합금은 카바이트를 형성하는 경향을 감소시키거나 늦춤으로 화학적 부식에 저항성을 필요로 하는 환경에서 간극이 넓은 곳에 사용된다.
표본 E는 표본 C와 유사한 특성을 나타내면서도 훨씬 더 낮은 온도에서 브레이징을 수행할 수 있게 한다. 이 합금은 IGA(입간부착(InterGranular Attach) 또는 다른 기재금속의 희석을 초래하지 않는 우수한 흐름 특성을 가지며 열교환기와, 벌집형 부품과 같은 얇은 단면을 접합하는데 적합하다.
상기 브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트의 점도는 사용하고자 하는 특별한 적용에 따라 좌우되어 변경될 수 있다. 상기 페이스트가 통상적으로 압착가능한 튜브형 용기내에 수납되면, 용기로부터 제어가능하게 공급될 수 있고 필요한 곳에 정확하게 위치될 수 있다.
대부분의 적용에 있어서, 상기 브레이즈 충전물 금속 합금 분말은 크기가 175 내지 5미크롬, 바람직하게는 75 내지 11미크롬, 그리고 더 바람직하게는 45 내지 11미크롬이 될 수 있다. 상기 페이스트내의 브레이즈 충전물 금속 합금 분말의 양은 페이스트의 중량을 기준으로 80 내지 93중량%, 바람직하게는 83 내지 90중량%, 그리고 더 바람직하게는 86 내지 90중량% 이어야 한다. 상기 페이스트내의 브레이즈 충전물 금속 합금 분말의 양은 일반적으로 분말 크기가 미세할 때보다 더 많을 것이다. 예를들어, -120 내지 325의 타일러 매쉬(Tyler mesh)의 분말크기에 있어서, 상기 페이스트내의 바람직한 양의 분말은 약 88중량%인 반면에, -200 타일러 매쉬 내지 11μ의 미세분말 크기에 있어서는, 상기 페이스트내의 바람직한 양의 분말은 약 9O중량%이다. 상기 페이스트 중의 겔 성분은 상기 페이스트의 중량을 기준으로 6 내지 20중량%, 바람직하게는 10 내지 14중량%, 더 바람직하게는 10 내지 12중량%이다. 상기 페이스트 중의 겔 성분은 상기 겔의 중량을 기준으로 70 내지 90중량%, 바람직하게는 78 내지 80중량%의 양의 물, 바람직하게는 탈염수로 이루어지고, 또한 상기 겔 성분은 상기 겔의 중량을 기준으로 7 내지 27중량%, 바람직하게는 18 내지 22중량%, 더 바람직하게는 약 20중량%의 적어도 하나의 분산제, 및 상기 겔의 중량을 기준으로 1 내지 5중량%, 바람직하게는 1.5 내지 2.0중량% 양의 결합제로 이루어진다. 바람직한 겔 성분은 83 내지 85중량%의 물, 12 내지 15중량%의 헥실렌 글리콜, 및 그 나머지는 겔의 중량을 기준으로 2 내지 3중량%의 양으로 하이드록시프로필 셀룰로오스와 같은 결합제일 수 있다.
[실시예]
처음에 78중량%의 물, 10중량%의 미네랄 오일, 10중량%의 글리세린과 나머지는 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스를 포함하는 겔을 제조함에 의해 브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트를 제조하였다. 크기가 약 11 내지 75미크론의 니켈을 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속 분말을 상기 겔에 혼합하여 상기 페이스트의 중량을 기준으로 90중량%의 금속 분말을 갖는 페이스트를 형성하였다. 상기 페이스트를 제거가능한 캡에 의해 차단되는 개구를 갖춘 가요성 튜브형 용기에 수납하였다. 상기 페이스트를 사용하기 위해, 튜브 개구의 캡을 제거하였고 상기 튜브를 압착하였다. 계속해서, 상기 페이스트를 제어된 속도로 개구로부터 공급하였다. 상기 페이스트를 선택된 구역상에 적층하여 부품들이 서로 브레이징되도록 하였다.
본 발명의 브레이즈 충전물 금속합금은 환경에 대해 비독성이며 부품을 서로 접합하는데 브레이즈 합금이 필요한 산업분야에 사용될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 다수의 변경 및 변형예가 본 기술분야의 숙련자에 의해 실시될 수 있다. 이에 따라 첨부된 청구범위는 그러한 모든 변경 및 변경예를 포함하도록 종래 기술의 견지에서 가능한한 폭 넓게 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 수성겔 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 하나 이상의 브레이즈 충전물 금속 또는 금속합금 분말로 이루어진 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트로서, 상기 브레이즈 충전물 금속합금 분말은 상기 페이스트의 중량을 기준으로 80 내지 93중량%의 양으로 존재하고 상기 페이스트의 나머지 부분은 수성겔이며, 상기 수성겔은 상기 겔의 중량을 기준으로, 유기 용매의 함유없는 70 내지 90중량%의 물, 7 내지 27중량%의 분산제, 및 1 내지 5중량%의 하나 이상의 결합제로 이루어진 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 브레이즈 충전물 금속 합금 분말은 상기 페이스트의 중량을 기준으로 83 내지 90중량%의 양으로 존재하고, 상기 수성겔은 겔의 중량을 기준으로 상기 물이 78 내지 80중량%, 상기 분산제가 18 내지 22중량%, 및 상기 결합제가 1.5 내지 2.0중량%의 양으로 존재하는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 분산제가 미네랄 오일, 글리세린, 멤하덴 피쉬 오일, 글리세롤 트리올레에이트 및 헥실렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 결합제가 하이드록시프로필 셀룰로오스, 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스 및 하이드록시에틸 셀룰로오스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 브레이즈 충전물 금속합금 분말이 니켈을 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속, 코발트를 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속, 금, 은, 및 팔라듐과 같은 귀금속 브레이즈 충전물 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 브레이즈 충전물 금속분말이 상기 페이스트의 중량을 기준으로 83 내지 90중량%의 양으로 존재하는 니켈을 기초하는 브레이즈 충전물 금속이고, 상기 분산제가 상기 겔의 중량을 기준으로 18 내지 22중량%의 양으로 존재하는 글리세린 및 미네랄 오일이고, 상기 결합제가 상기 겔의 중량을 기준으로 1.5 내지 2.0중량%의 양으로 존재하는 카르복시메틸 셀룰로오스이고, 상기 물이 상기 겔의 중량을 기준으로 78 내지 80중량%의 양으로 존재하는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 브레이즈 충전물 금속분말이 상기 페이스트의 중량을 기준으로 86 내지 90중량%의 양으로 존재하는 코발트를 기초하는 브레이즈 충전물 금속이고, 상기 분산제가 상기 겔의 중량을 기준으로 18 내지 22중량%의 양으로 존재하는 글리세린 및 미네랄 오일이고, 상기 결합제가 상기 겔의 중량을 기준으로 1.5 내지 2.0중량%의 양으로 존재하는 카르복시메틸 셀룰로오스이고, 상기 물이 상기 겔의 중량을 기준으로 78 내지 80중량%의 양으로 존재하는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  8. 제6항에 있어서, 상기 니켈을 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속이 상기 페이스트의 중량을 기준으로 86 내지 90중량%의 양으로 존재하고, 상기 분산제가 상기 겔의 중량을 기준으로 20중량%의 양으로 존재하고, 상기 결합제가 상기 겔의 중량을 기준으로 약 2중량%의 양으로 존재하고, 상기 물이 상기 겔의 중량을 기준으로 78 내지 80중량%의 양으로 존재하는 브레이즈 충전물 금속합금 페이스트.
  9. 제7항에 있어서, 상기 코발트를 기초로 하는 브레이즈 충전물 금속이 페이스트 중량을 기준으로 86 내지 90중량%의 양으로 존재하고, 상기 분산제가 상기 겔의 중량을 기준으로 20중량%의 양으로 존재하고, 상기 결합제가 상기 겔의 중량을 기준으로 약 2중량%의 양으로 존재하고, 상기 물이 상기 겔의 중량을 기준으로 78 내지 80중량%의 양으로 존재하는 브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 페이스트가 캡에 의해 차단되는 개구를 갖는 가요성 튜브형 용기내에 수납되어 있는 브레이즈 충전물 금속 합금 페이스트.
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