KR100328157B1 - 카드뮴부재땜납용은합금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업온도가 630℃ 이하이고 은 45 내지 80중량%, 구리 5 내지 25중량%, 갈륨 10 내지 25중량% 및 인듐 및/또는 주석 0.1 내지 5중량%로 이루어진 카드뮴 부재 땜납에 관한 것이다.

Description

카드뮴 부재 땜납용 은 합금

본 발명은 카드뮴 부재 땜납(brazing solder)으로서 사용되는 은 합금, 특히 진공 땜납 및 공기 중에서 융제와 함께 사용하기 위한 일반적 용도의 땜납으로서의 은 합금에 관한 것이다.

땜납은 450℃를 초과하는 작업온도로 납땜시키는데 적합한 금속 합금을 취한다. 이들 땜납은 종종 은(silver)과 이에 부가된 구리, 아연 및 카드뮴으로 구성된다.

현재, 융제와 함께 사용하거나 진공 또는 보호 가스하에서 사용되는, 작업온도가 600℃ 미만인 일반적 용도의 사용 가능한 땜납은 실제로 존재하지 않는다. 그러나, 작업온도가 낮아질수록, 접합시킬 가공물을 작업온도로 가열하여 납땜시키는 동안 일어나는 가공물의 기계적 특성 저하가 줄어든다. 이와 동시에 에너지 수요량도 감소된다. 따라서, 작업온도가 가능한 한 가장 낮은 땜납을 입수하는 것이 중요하다.

작업온도가 600 내지 700℃인 땜납은 주로 은, 구리, 주석, 아연 및 카드뮴 금속의 합금으로 이루어진다. 그러나, 카드뮴과 이의 고휘발성 산화물은 인체내에흡수될 경우 유독한 작용을 일으킬 수 있는 것으로 공지되어 있다. 카드뮴을 함유하는 땜납을 사용하여 올바르지 않은 방법으로 납땜을 수행하는 경우에는 상기와 같은 인체내 흡수가 완전히 배제될 수 없기 때문에, 중독 위험성이 엄존한다. 이로 인해, 땜납의 카드뮴 함량을 크게 저하시키거나 카드뮴을 함유하지 않은 땜납 합금을 개발하고자 하는 요구가 대두되고 있다.

가장 먼저 사용되고 있고 작업온도가 600 내지 700℃인 땜납 합금에 있어서는, 이와 같이 낮은 작업 온도를 성취하기 위해 카드뮴을 적당량 또는 고함량으로 사용해야만 하였다. 앞서 공지된 카드뮴 부재 땜납은 카드뮴을 함유하는 땜납의 경우보다 작업온도가 80 내지 120℃ 정도 더 높은데, 이러한 온도는 온도 민감성 물질에 대해서는 허용되지 못한다. 주석을 높은 비율로 함유하는 은-구리-주석 땜납 합금은 작업온도가 낮지만 깨지기가 매우 쉽기 때문에 성형품으로 만들 수 없다.

은을 기본으로 하는 카드뮴 부재 땜납은 DE-AS 제24 17 060호로부터 공지되어 있으며, 이는 은 40 내지 50중량%, 구리 15 내지 38중량%, 아연 22 내지 32중 량%, 주석 1 내지 6중량% 및 인듐 0.5 내지 3중량%를 함유한다. 이들 땜납의 작업온도는 710 내지 630℃이지만, 각종 적용 분야에 사용하기에는 여전히 너무 높다.

DE-OS 제33 15 498호에는 저전류 접촉물용 층별 접촉 부품(여기서, 땜납 층은 은-구리-갈륨 합금으로 이루어진다)이 기재되어 있다. 이러한 합금은 은 60 내지 75중량%, 구리 18 내지 35중량% 및 갈륨 5 내지 8중량%를 함유하는데, 여기서 갈륨 성분은 갈륨 4 내지 7중량% + 인듐 1 내지 4중량%로 대체되거나, 갈륨 1 내지4중량% + 주석 3 내지 7중량%로 대체될 수도 있다. 이들 땜납에 대한 융점은 언급되어 있지 않지만, 650℃ 이상이다.

은 50 내지 65중량%, 구리 5 내지 41중량%, 갈륨 3 내지 12중량% 및 인듐 6 내지 18중량%를 함유하는 땜납은 소비에트연방(SU) 특허 제450 673호로부터 공지되어 있다(참조: Derwent Abstract 75-65066W7/39). 이의 융점은 640 내지 680℃이다.

DE-OS 제27 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 땜납 합금이 기재되어 있다. 이들의 융점은 650 내지 680℃이다.

이들 합금의 융점은 갈륨 함량을 증가시킴으로써 추가로 낮출 수 있다. 그러나, 갈륨을 8중량% 이상 함유하는 은-구리 합금은 가공하기가 어려우며 더 이상 반가공품으로 성형시킬 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 630℃ 미만의 가능한 가장 낮은 작업온도를 갖고, 용이하게 성형시킬 수 있으며, 일반적인 용도의 적용 분야에 사용될 수 있는, 은을 기본으로 하는 카드뮴 부재 땜납 합금을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라서 은 45 내지 80중량%, 구리 5 내지 25중량%, 갈륨 10 내지 25중량% 및 인듐 및/또는 주석 0.1 내지 5중량%를 함유하는 은 합금을 사용함으로써 성취된다.

은 62 내지 72중량%, 구리 8 내지 18중량%, 갈륨 12 내지 24중량% 및 인듐 및/또는 주석 1 내지 4중량%로 제조된 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 은 65 내지 70중량%, 구리 10 내지 15중량%, 갈륨 15 내지 22중량% 및 인듐 및/또는 주석 2 내지 4중량%로 제조된 합금은 특히 성공적인 것으로 입증되었다.

놀랍게도, 이들 합금의 작업온도는 530 내지 600℃이다. 본 발명의 합금은 보호 가스 하에서와 공기 중에서 융제를 사용하는 경우의 두 경우 모두에서 각종 기재(예: 구리, 니켈, 청동, 철-니켈 합금 또는 강철)에 대한 습윤성이 상당히 우수하다. 이들 땜납은 또한 진공 땜납으로서 사용할 수 있으며 금속화 세라믹을 납땜하는데 적합하다.

본 발명의 합금은 연성이고 놀라울 정도로 용이하게 성형될 수 있기 때문에, 이들로부터 최대한 다양한 형태의 땜납 성형품을 제조할 수 있다.

놀랍게도, 갈륨 함량이 10중량% 이상인 은-구리-갈륨 합금의 가공성은 인듐 및/또는 주석을 0.1 내지 5중량%의 양으로 합금에 가하는 경우에 상당히 증진될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 인듐/주석 함량이 5중량% 이상이면, 가공성은 명백하게 저하된다.

다음 표는, 본 발명에 따르는 몇몇 땜납 합금의 조성과 작업온도를 예시한다.

표:

Claims (1)

1. 은 65 내지 73.4중량%, 구리 9.6 내지 16중량%, 갈륨 16 내지 19.6중량%, 인듐 4중량% 이하 및 주석 4중량% 이하(단, 인듐과 주석의 총합은 1 내지 4중량%이다)으로 이루어진 카드뮴 부재 땜납용 은 합금(silver alloy).