KR100328155B1 - 카드뮴비함유은합금을포함하는브레이징솔더 - Google Patents

Abstract

가공 온도가 630℃ 이하인 카드뮴-비함유 브레이징 솔더(brazing solder)를 은 45 내지 80중량%, 구리 5 내지 13중량%, 갈륨 10 내지 25중량%, 아연 8 내지 20중량% 및 인듐 및/또는 주석 0 내지 5중량%의 조성으로 수득한다.

Description

카드뮴 비함유 은 합금을 포함하는 브레이징 솔더

본 발명은 브레이징 솔더(brazing solder), 특히 공기 중에서 플럭스(flux)와 함께 사용하기 위한 일반적인 목적의 브레이징 솔더로서의 카드뮴 비함유 은 합금의 용도에 관한 것이다.

브레이징 솔더는 450℃를 초과하는 가공 온도로 브레이징시키는데 적합한 금속 합금일 수 있다. 이는 종종 구리, 아연 및 카드윰과 함께 은으로 이루어진다.

지금껏, 진공 또는 보호 가스하에 또는 플럭스와 함께 사용하기 위한 가공 온도가 600℃ 미만인 일반적인 목적의 브레이징 솔더로 유용한 것은 사실상 없었다. 그러나, 가공 온도가 낮을수록, 이 온도로 가열함으로써 브레이징 공정을 수행하는 동안 접합될 소재의 기계적 특성은 덜 손상된다. 이와 동시에, 에너지 요구 조건도 감소된다. 따라서, 가능 가공 온도가 가장 낮은 유용한 브레이징 솔더를 개발하는 것이 중요하다.

가공 온도가 600 내지 700℃인 브레이징 솔더는 주로 금속, 이를테면, 은, 구리, 주석, 아연 및 카드뮴의 합금으로 이루어져 있다. 그러나, 카드뮴 및 이의 고휘발성 산화물은, 이들이 인체에 흡수될 경우, 독성을 나타낼 수 있다고 공지되어 있다. 브레이징을 카드뮴을 함유하는 솔더를 사용하여 부적절하게 수행하는 경우, 상기한 흡수가 항상 완전히 제거될 수 없으므로 중독의 위험이 있을 수 있다. 이리하여, 브레이징 솔더중의 카드뮴 함량을 크게 감소시키거나 브레이징 솔더 합금이 카드뮴을 함유하지 않도록 하는 필요성이 대두되고 있다.

가공 온도가 600 내지 700℃인, 최근에 사용되는 브레이징 솔더 합금에 있어서, 상기한 바와 같은 저온을 수득하는데에는 적당하거나 높은 함량의 카드뮴이 필요하다. 이미 공지되어 있는 카드뮴 비함유 브레이징 솔더의 가공 온도는 80 내지 120℃인데, 이는 온도 민감성 물질에 대해 허용되지 않는, 카드뮴 함유 솔더의 가공 온도보다 높다. 주석을 고비율로 함유하는 은-구리-주석의 브레이징 솔더 합금은 가공 온도는 낮으나, 취성이 커서 성형품으로 제조할 수 없다.

은 40 내지 5O중량%, 구리 15 내지 38중량%, 아연 22 내지 32중량%, 주석 1내지 6중량% 및 인듐 0.5 내지 3중량%를 함유하는 은을 기본으로 하는 카드뮴 비함유 브레이징 솔더는 제DE-AS 24 17 060호에 기술되어 있다. 이러한 브레이징 솔더의 가공 온도는 710 내지 630℃이나, 이는 여전히 각종 용도에 적용하기에는 너무 높은 온도이다.

제DE-OS 33 15 498호에는 솔더층이 은-구리-갈륨 합금으로 이루어진, 전류 접촉량이 작은 적층화된 접촉 부품이 기술되어 있다. 상기한 합금은 은 60 내지 75중량%, 구리 18 내지 35중량% 및 갈륨 5 내지 8중량%를 함유하는데, 여기서 갈륨 성분은 또한 갈륨 4 내지 7중량%와 인듐 1 내지 4중량%또는 갈륨 1 내지 4중량%와 주석 3 내지 7중량%로 대체할 수 있다. 이러한 솔더의 융점은 일정하지 않으나,650℃ 이상이다.

은 50 내지 65중량%, 구리 5 내지 41중량%, 갈륨 3 내지 l2중량% 및 인듐 6 내지 l8중량%를 함유하는 솔더는 러시아연방 특허 제450 673호(Derwent Abstract 75-65O66W7/39)에 공지되어 있다. 당해 솔더의 융점은 640 내지 680℃이다.

제DE-OS 27 45 409호에는 은 50 내지 70중량%, 구리 15 내지 30중량%, 아연 8 내지 20중량% 및 갈륨 및/또는 인듐 0.1 내지 8중량%를 함유하는 브레이징 솔더 합금이 기술되어 있다. 당해 합금의 융점은 650 내지 680℃이다.

상기한 합금의 융점은 갈륨 함량을 증가시킴으로써 추가로 감소시킬 수 있다. 그러나, 갈륨을 8중량% 이상 함유하는 은-구리 합금은 가공하기가 어려우며, 더 이상 준 가공품으로도 가공할 수 없다.

이와 같이, 본 발명의 목적은 630℃ 미만의 가능한 가장 낮은 가공온도를 갖고, 용이하게 성형시킬 수 있으며, 일반적인 목적에 적용시키는데 사용할 수 있는, 은을 기본으로 하는 카드뮴 비함유 브레이징 솔더 합금을 제공하는 것이다.

상기한 목적은 은 45 내지 80중량%, 구리 5 내지 13중량%, 갈륨 10 내지 25 중량%, 아연 8 내지 20중량% 및 인듐 및/또는 주석 0 내지 5중량%를 함유하는 은 합금을 사용함으로씨 본 발명에 따라 달성할 수 있다.

바람직하게는, 은 62 내지 72중량%, 구리 5 내지 13중량%, 갈륨 12 내지 24중량% 및 아연 9 내지 18중량%로부터 제조된 합금을 사용한다. 은 65 내지 70중량 %, 구리 6 내지 l2중량%, 갈륨 15 내지 22중량% 및 아연 9 내지 l6중량%로부터 제조된 합금이 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 인듐 및/또는 주석을 상기한 합금에가하여 가공 온도를 추가로 감소시키고 습윤 특성을 개선시킬 수 있다.

놀랍게도, 상기한 합금의 가공 온도는 620 내지 580℃이다. 이는 보호 가스하에서 그리고 공기 중에서 플럭스를 사용한 후에도 구리, 니켈, 황동, 철-니켈 합금 또는 강철과 같은 각종 기재에 대하여 매우 우수한 습윤성을 나타낸다.

상기 합금은 놀랍게도 연성이며 용이하게 성형가능하기 때문에 이로부터 매우 다양한 솔더 성형품을 제조할 수 있다.

놀랍게도, 본 발명에 이르러, 갈륨 함량이 10중량% 이상인 은-구리-갈륨 합금의 가공성은, 아연을 8 내지 20중량%의 양으로 상기 합금에 가하고 이와 동시에 구리 함량의 상한을 13중량%로 한정시키는 경우, 실질적으로 개선시킬 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

다음 표는 본 발명에 따르는 다수의 솔더 합금의 조성 및 가공 온도를 일례로서 나타낸 것이다.

Claims (2)

1. 은 45 내지 77중량%, 구리 5 내지 13중량%, 갈륨 10 내지 25중량% 및 아연 8 내지 20중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 카드뮴 비함유 은 합금을 포함하는 브레이징 솔더(brazing solder).
2. 제1항에 있어서, 은 62 내지 74중량%, 구리 5 내지 l3중량%, 갈륨 12 내지 24중량% 및 아연 9 내지 18중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 카드뮴 비함유 은 합금을 포함하는 브레이징 솔더.