KR100518787B1 - 용접성을 향상시키는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용플럭스 조성물 및 이를 이용한 브레이징 방법 - Google Patents

용접성을 향상시키는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용플럭스 조성물 및 이를 이용한 브레이징 방법 Download PDF

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Abstract

불화알루미늄칼륨과 불화리튬을 혼합하여 형성되는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물이 개시된다. 이 조성물을 알루미늄-마그네슘 합금 소재의 대상기기에 도포하고 건조 및 브레이징함으로서 용접성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 알루미늄에 대해 기계적 강도가 우수하고 내식성이 뛰어나면서 가격이 저렴한 마그네슘을 합금원소로 그대로 사용하면서도 우수한 용접성을 얻을 수 있다는 이점이 있다.

Description

용접성을 향상시키는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물 및 이를 이용한 브레이징 방법{Flux composition for brazing Al-Mg alloy and Brazing method using the same}
본 발명은 용접성을 향상시키는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물 및 이를 이용한 브레이징 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물에 도포하여 브레이징을 수행함으로써 용접을 위한 클래드재의 모재로의 침투를 용이하게 함으로써 용접성을 향상시키는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물 및 이를 이용한 브레이징 방법에 관한 것이다.
차량에 장착되는 라디에이터, 콘덴서, 히터, 증발기, 오일쿨러 또는 인터쿨러 등의 공조기기들을 기계적 강도 및 내식성을 향상시키기 위하여 알루미늄 합금을 주로 사용한다.
특히, 제조원가를 절감하고 기계적 강도 및 내식성을 그대로 유지하기 위하여 합금원소로써 마그네슘을 적용하여 알루미늄-마그네슘(Al-Mg) 합금이 주로 이용된다.
이와 같은 알루미늄-마그네슘 합금으로 된 공조기기들을 브레이징하는 데에는 일반적으로 불화물계 플럭스인 불화알루미늄칼륨(K2AlF4 + K2AlF5 ·H2O)이 사용된다.
그러나, 알루미늄-마그네슘 합금의 공조기기의 표면에 불화알루미늄칼륨 플럭스를 도포하고 브레이징을 수행하면, 불화알루미늄칼륨 플럭스와 마그네슘이 반응하여 고융점의 화합물이 생성된다.
즉, 반응식을 보면 다음과 같다.
2KAlF4 + 3Mg -> 2KMgF4 + MgF2 + 2Al
따라서, 2KMgF4 + MgF2의 고융점 화합물이 생성된다.
이 고융점 화합물은 용융온도가 대략 1,200℃가 되므로, 브레이징 공정온도인 250 내지 630℃의 온도범위 내에서는 용융되지 않고 잔존하므로 이것에 의해 용접성이 저하되는 결과를 가져온다.
따라서, 본 발명의 목적은 알루미늄-마그네슘 합금으로 된 대상기기를 브레이징하는 과정에서 고융점 화합물이 생성되지 않도록 하여 용접성을 향상시킬 수 있는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물 및 이를 이용한 브레이징 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 특징들을 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명에 따른 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물은 불화알루미늄칼륨과 불화리튬을 혼합하여 제조한다.
바람직하게, 플럭스용 조성물은 불화알루미늄칼륨 95 내지 99.9 중량%와 불화리튬 0.1 내지 5 중량%의 비율로 혼합되어 제조된다.
본 발명에 따른 브레이징 방법에 따르면, 불화알루미늄칼륨과 불화리튬을 물을 용제로 하여 혼합하고, 이 혼합물을 알루미늄-마그네슘 합금 소재의 대상기기에 도포하여 건조한 후, 대상기기를 브레이징로에서 브레이징한다.
바람직하게, 건조공정은 100 내지 250℃의 온도범위 내에서 수행되며, 브레이징 공정은 250 내지 630℃의 온도범위 내에서 수행된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 불화알루미늄칼륨(K2AlF4 + K2AlF5·H2 O)과 불화리튬(LiF)을 혼합하여 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물을 형성한다.
이와 같이 형성된 플럭스 조성물은 비부식성 및 비흡습성의 특성을 가지며, 물에 대해 미세하게 용해되어 수용액 중에서 슬러리 상태로 존재하게 된다.
바람직하게, 플럭스 조성물은 불화알루미늄칼륨 95 내지 99.9 중량%와 불화리튬 0.1 내지 5 중량%의 비율로 혼합되어 제조된다.
불화리튬의 조성비를 0.1 내지 5중량%로 한정한 이유는 0.1중량% 이하에서는 브레이징성의 개선효과가 없으며 5중량% 이상이 될 경우에는 원가가 상승하고 브레이징성이 더 이상 향상되지 않고 오히려 감소될 수도 있기 때문에 경제적 효율성을 고려할 때 상기한 범위로 한정한 것이다.이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따라 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스를 이용하여 브레이징하는 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 공조기기를 브레이징하는 경우를 예로 든다.
먼저, 불화알루미늄칼륨과 불화리튬을, 예를 들어, 물을 용제로 하여 교반기를 이용하여 잘 혼합한다(단계 S10). 이때 바람직하게 95 내지 99.9 중량%의 불화알루미늄칼륨과 0.1 내지 5 중량%의 불화리튬을 적절한 비율로 교반한다.
불화알루미늄칼륨과 불화리튬의 혼합물은 수용액 중에서 슬러리 상태로 존재하며, 알루미늄-마그네슘 합금의 공조기기에 스프레이 방법으로 슬러리 상태의 혼합물을 도포한다(단계 S12). 또한, 대상기기의 종류에 따라 스프레이 방법 대신에 디핑방법을 적용할 수도 있다.
이와 같이 혼합물을 도포한 다음에는 공조기기를 건조로에 넣고 건조시키는데, 바람직하게 100 내지 250℃의 온도 범위 내에서 건조시킨다(단계 S14). 건조공정을 100-250℃로 한정한 것은 온도가 100℃보다 낮으면 건조시간이 길어져서 생산성이 감소하고, 250℃ 이상이면 알루미늄의 표면이 과산화되어 브레이징성이 감소될 수 있기 때문이다.
건조공정을 거친 후에 공조기기는 브레이징로로 이송되어 브레이징 공정을 수행한다(단계 S16). 바람직하게, 브레이징은 250 내지 630℃의 온도범위 내에서 수행된다. 온도를 250-630℃로 한정한 것은 250℃ 이하에서는 브레이징 잘 되지 않고, 630℃ 이상에서는 알루미늄 소재가 녹아버려 제품으로 사용할 수 없기 때문이다.
일반적으로 알루미늄-마그네슘 합금 간의 용접을 위해 모재(base matal), 알루미늄-실리콘(Al-Si) 재질의 클래드재(filler metal)가 적용되며, 본 발명의 플럭스 조성물은 유동성이 우수하여 브레이징 공정 중에 이와 같은 클래드재가 모재에 대해 용이하게 침투하도록 함으로써 용접성을 향상시키게 된다.
실제로 본 발명의 플럭스 조성물을 적용하여 브레이징 공정을 마친 대상기기들에 대하여 수압테스트와 압력테스트를 수행한 결과, 기존의 플럭스 조성물보다 훨씬 우수한 용접성을 보여주었다.
즉, 종래에는 브레이징 공정 중에 고융점의 화합물이 생성되어 잔존함으로써 용접성을 저하시키는데 비하여 본 발명의 플럭스 조성물의 경우에는 이러한 고융점 화합물이 전혀 생성되지 않을 뿐만 아니라 용융점을 그대로 유지하며, 더욱이 유동성이 우수하여 용접성이 오히려 향상된다.
이와 같은 단계들을 수행함으로써 고강도의 알루미늄-마그네슘 합금의 공조기기들을 양호하게 브레이징하여 용접할 수 있으며, 이에 따라 생산성이 향상되는 효과가 있다.
따라서, 기계적 강도가 우수하고 내식성이 뛰어나면서 가격이 저렴한 마그네슘을 합금원소로 그대로 사용하면서도 우수한 용접성을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 대상기기는 공조기기에 한정되는 것이 아니라 알루미늄-마그네슘 합금을 소재를 이용하며 브레이징 공정을 수행하는 부품에 대해서는 얼마든지 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안되며 이하에 서술되는 청구범위에 의해 판단되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 플럭스 조성물에 따르면 알루미늄에 대해 기계적 강도가 우수하고 내식성이 뛰어나면서 가격이 저렴한 마그네슘을 합금원소로 그대로 사용하면서도 우수한 용접성을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
또한, 이에 따라 생산성이 증가하고 제조원가가 감소한다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 브레이징 방법을 설명하는 플로우챠트이다.

Claims (6)

  1. 불화알루미늄칼륨 95 내지 99.9 중량%와 불화리튬 0.1 내지 5 중량%의 비율로 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스 조성물.
  2. 삭제
  3. 불화알루미늄칼륨 95 내지 99.9 중량%와 불화리튬 0.1 내지 5 중량%을 물을 용제로 하여 혼합하는 단계;
    상기 혼합물을 알루미늄-마그네슘 합금 소재의 대상기기에 도포하는 단계;
    상기 대상기기에 도포된 혼합물을 건조하는 단계; 및
    상기 대상기기를 브레이징로에서 브레이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스를 이용한 브레이징 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 건조공정은 100 내지 250℃의 온도범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스를 이용한 브레이징 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 브레이징 공정은 250 내지 630℃의 온도범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄-마그네슘 합금 브레이징용 플럭스를 이용한 브레이징 방법.
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