KR100525712B1 - 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의제조방법과 이 접합재 테이프를 사용한 접합재 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 클래드 테이프와 그 테이프를 사용한 접합재 코팅방법에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 클래드재를 합성수지 필름에 도포한 상태에서 권취하여 보관할 수 있도록 테이프형 클래드재로 만들어 필요시 적재 적소에만 한정적으로 클래드재를 도포할 수 있도록 하는데 있으며, 더 나가서 클래드제의 도포 공정을 단순화하여 제조방법이 용이하도록 하고, 클래드재를 절약하여 제조 원가를 절감할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 수단은 요구되는 각종 성분 분말을 혼합하여 액상의 브레이징 용접용 접합재를 만드는 접합재 준비과정; 상기한 접합재 준비과정에서 준비된 접합재에 바인더 희석재를 교반하는 바인더 희석재 교반과정; 상기 바인더 희석재가 포함된 접합재를 연속공급되는 합성수지 필름 위에 임의의 두께로 피착하는 접합재 테이프 피착과정; 상기 접합재 테이프 피착과정을 거친 합성수지 필름 위의 접합재를 열풍건조 조건하에서 건조시키는 건조과정; 상기 건조과정을 거친 후, 보빈에 권취시키는 와인딩과정; 을 차례로 거쳐 접합재 테이프를 제조하고, 이 테이프를 알루미늄 부품에 부착시켜 코팅하는 것이다.

Description

브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법과 이 접합재 테이프를 사용한 접합재 코팅 방법 {MANUFACTURING PROCESS FOR CLAD TAPE AND CLAD COATING METHOD FOR ALUMINIUM PRODUCT}

본 발명은 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법과 이 접합재 테이프를 사용한 접합재 코팅 방법에 대한 것으로, 더 상세하게는 클래드재를 임의의 두께로 합성수지 필름위에 도포한 후, 이를 경화 건조시켜 권취가능한 테이프로 만들어 보관할 수 있도록 하고, 차후에 브레이징 용접이 필요한 부분에 상기 테이프의 클래드재만을 붙여 용접할 수 있도록 하는데 특징이 있는 것이다.

일반적으로 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품의 코팅방법은 여러 가지가 알려져 있으며, 그 대표적인 예로 압연에 의한 코팅방법과 스프레이에 의한 코팅방법이 널리 사용되고 있다.

압연에 의한 코팅방법은 가장 기초적인 코팅방법으로, 접합이 발생하지 않는 부분까지 미리 클래드재를 압연 코팅하기 때문에 고가의 클래드재를 낭비하게 되는 단점이 있다.

스프레이에 의한 코팅방법은 알루미늄 부품의 접합부분에 클래드재와 플럭스분말에 바인더 수지와 희석제를 슬러리 상태로 만들어 상온에서 접합할 부위에 스프레이 도포한 후, 바인더 건조로를 통과하여 바인더를 경화시키고, 이어서 각 부품을 조립한 후 브레이징로에 장입하는 것이다. 그러나 이 방법은 배합 슬러리 상태를 만들 때 희석제 기화에 따른 악취가 나고, 경화시에도 일부 바인더의 완전 기화로 인체에 해로운 심한 악취가 발생한다.

한편, 개선된 분사 코팅방법 중에는 알루미늄 부품에 내식성을 감안한 아연 분말을 먼저 하지 코팅하고, Al-Si 분말을 산소(O₂), 폴리 프로필렌(Poly Propylene) 등의 열원가스를 사용하여 용사(Thermal Spray)코팅 하는 방법이 있다.

그러나 이러한 용사코팅에 있어서는 열원으로 전기와 산소와, 아세틸렌 등의 가스를 사용하며, 상기 가스를 사용한 흡입식(Suction Type) 이송이기 때문에 다음과 같은 단점이 있다.

즉, 열원가스의 가격이 고가이고, 더구나 산소의 경우 저장통(Bombe)에서 나오는 압력이 약하기 때문에 가스 소모량이 많아 코팅 비용이 높아진다.

또, 압력이 약하기 때문에 부품의 표면에 쇼트피닝(Shot Peening) 등의 방법으로 미리 요철면을 형성하여야 하는 번거로움이 있고, 아울러 상기와 같은 요철면 때문에 코팅 후의 표면 상태가 좋지 못하다.

또, Al-Si 분말, Al-Si-Zn 분말 만을 코팅하기 때문에 코팅한 부품을 노콜록 브레이징(Nocolok Brazing)로에서 브레이징할 때 접합재가 일부 산화되어 접합이 잘 이루어지지 않는다.

특히, 코팅된 후의 부품은 장기간 경과시, 넓게 층상(Lamellar)부식이 발생하는 것이 아니라 부분 공식현상(Pit Corrosion)으로 부식이 일어나기 때문에 수명이 짧아진다.

그 외에 접합재가 도포된 핀 부재를 프레스 금형으로 가공하여 다수의 날개부를 만드는 바, 도포된 접합재 때문에 금형의 마모가 심하고, 더 나가서 금형의 잦은 교체로 제조 원가가 상승한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 새로운 형태의 클래드재 도포방법을 제공하고자 하는 것으로, 발명의 주된 목적은 클래드재를 합성수지 필름에 도포한 상태에서 권취하여 보관할 수 있도록 테이프형 클래드재로 만들어 필요시 적재 적소에만 한정적으로 클래드재를 도포할 수 있도록 하는데 있으며, 더 나가서 클래드제의 도포 공정을 단순화하여 제조방법이 용이하도록 하고, 클래드재를 절약하여 제조 원가를 절감할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 수단은 요구되는 각종 성분 분말을 혼합하여 액상의 브레이징 용접용 접합재를 만드는 접합재 준비과정; 상기한 접합재 준비과정에서 준비된 접합재에 바인더 희석재를 교반하는 바인더 희석재 교반과정; 상기 바인더 희석재가 포함된 접합재를 연속공급되는 합성수지 필름 위에 임의의 두께로 피착하는 접합재 테이프 피착과정; 상기 접합재 테이프 피착과정을 거친 합성수지 필름 위의 접합재를 열풍건조 조건하에서 건조시키는 건조과정; 상기 건조과정을 거친 후, 보빈에 권취시키는 와인딩과정; 을 차례로 거쳐 접합재 테이프를 제조하고, 이 테이프를 알루미늄 부품에 부착시켜 코팅하는 것이다.

이하 본 발명의 접합재 테이프 제조 방법과 그 접합재 테이프를 사용한 접합재 코팅방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 접합재 테이프의 제조 과정을 설명한 것이다.

본 발명의 접합재 테이프 제조과정은 요구되는 각종 성분 분말을 혼합하여 액상의 브레이징 용접용 접합재를 만드는 접합재 준비과정, 상기한 접합재 준비과정에서 준비된 접합재에 바인더 희석재를 교반하는 바인더 희석재 교반과정, 상기 바인더 희석재가 포함된 접합재를 연속공급되는 합성수지 필름 위에 임의의 두께로 피착하는 접합재 테이프 피착과정, 상기 접합재 테이프 피착과정을 거친 합성수지 필름 위의 접합재를 열풍건조 조건하에서 건조시키는 건조과정, 상기 건조과정을 거친 후, 보빈에 권취시키는 와인딩과정을 차례로 거쳐 제조하는 것이다.

상기한 접합재 준비과정은 브레이징 용접용 접합재를 제조하되, Al-Si, Si 등의 클래드 분말과 내식재 분말, 플럭스 분말 등을 혼합하고, 또 상기 희석재 교반과정은 상기한 혼합분말에 바인더 희석재를 교반하는 것이다.

교반은 약 30분 내지 1시간 30분 동안 충분히 교반한다.

상기한 접합재 테이프 피착과정은 도 1에서 보는 바와 같이 슬러리 상태의 접합재(1)를 탱크(2)에 담고 교반하는 상태(Stirring 상태)에서 그 아래의 인출부(21) 밑으로 통과하는 합성수지 필름(3) 위로 피착시킨다.

이때의 피착 두께는 이 테이프를 사용하고자 하는 알루미늄 부품에 따라 다를 것이며, 약 약 5㎛ ∼ 5㎝ 의 두께로 하는 것이 바람직하다.

상기한 건조과정은 상기와 같이 슬러리 상태의 접합재가 합성수지 필름(3)에 피착된 상태에서 열풍으로 건조시키는 것이다.

상기한 와인딩과정은 상기와 같이 건조과정을 거친 접합재 테이프를 임의의 보빈(4)에 감아 두는 과정이며, 합성수지 필름(3)은 이형재가 된다.

한편, 상기한 접합재는 합금소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말을 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든다.

그리고 상기한 합금소재는 Al에 약 5~13wt%의 Si을 포함하는 합금소재, Si소재, Si-Zn합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재, Al-Si-Zn합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재, Al-Si-Zn합금과 3wt%이하의 Ti합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재, Al-Si-Zn합금과 3wt%이하의 Ti합금, 3wt%이하의 Zr합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재, Si-Zn합금과 3wt%이하의 Ti합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재, Si-Zn합금과, 3wt%이하의 Ti합금, 3wt%이하의 Zr합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재 중에서 택일하여 사용할 수 있다.

다음은 상기와 같이 제조된 접합재 테이프로써 알루미늄 부품을 코팅하는 방법을 설명한다.

이는 도 2에서 보는 바와 같이 알루미늄 부품을 생산하는 단계에서 같이 사용하는 것이 좋다.

즉, 압출 다이(Die)(7)를 통해 알루미늄 부품(5)을 압출하는 부품 압출과정과, 상기한 알루미늄 부품(5)의 표면에 클래드 접합재(1)가 피착된 접합재 테이프(10)를 롤러 구동부(6)에서 눌러 접착시키는 접합재 테이프 접착과정을 거치고, 이어서 상기한 접합재 테이프의 합성수지재 필름(3)을 제거하는 필름 분리과정을 차례로 마치면 클래드 접합재의 코팅이 끝나는 것이다.

이때, 상기한 알루미늄 부품에 따라 접합재 테이프(10)를 부분적으로 접착할 수도 있으며, 접합재 테이프(10)의 이형재인 합성수지 필름(3)은 미리 떼어 낼 수도 있고, 상기 알루미늄 부품을 브레이징 하는 과정에서 녹아 제거될 수도 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 클래드재를 합성수지 필름에 도포한 상태에서 권취하여 보관할 수 있도록 테이프형 클래드재로 만들어 필요시 적재 적소에 사용하기 때문에 그 접합재 테이프의 제조 방법이 매우 용이할 뿐만 아니라 이를 이용한 클래드재의 도포 공정이 간단해 진다.

이때의 클래드재는 Al합금 분말에 Si분말을 혼합하는 것은 물론 Zn분말과, Ti분말을 더 혼합하였기 때문에 브레이징 용접된 제품이 장기간 경과 되어도 부분 공식현상(Pit Corrosion)으로 부식되는 것이 아니라 넓게 층상(Lamellar)부식되므로 제품의 수명이 길어진다.

또, 상기 접합재 테이프는 필요한 요소마다 부분적으로 사용할 수 있기 때문에 알루미늄 전체를 코팅하던 종래에 비해 클래드재를 많이 절약할 수 있으며, 이를 열교환 튜브에 사용할 경우, 여기에 상대되는 핀(Fin)에는 사용하지 않아도 되고, 따라서 핀 의 날개부를 성형하기 위한 금형의 마모를 줄여주기 때문에 금형의수명이 오래갈 수 있으며, 더 나가서 제조 원가를 크게 낮출 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 클래드 테이프 제조방법을 설명한 과정도

도 2는 본 발명의 클래드 테이프를 사용한 클래드 코팅방법의 과정도

<도면의 주용 부분에 대한 부호설명>

1 : 접합재 2 : 탱크

3 : 합성수지 필름 4 : 보빈

5 : 알루미늄 부품 6 : 롤러 구동부

7 : 압출다이 10 : 테이프

21 : 인출부

Claims (11)

1. 요구되는 각종 성분 분말을 혼합하여 액상의 브레이징 용접용 접합재를 만드는 접합재 준비과정;

   상기한 접합재 준비과정에서 준비된 접합재에 바인더 희석재를 교반하는 바인더 희석재 교반과정;

   상기 바인더 희석재가 포함된 접합재를 연속공급되는 합성수지 필름 위에 임의의 두께로 피착하는 접합재 테이프 피착과정;

   상기 접합재 테이프 피착과정을 거친 합성수지 필름 위의 접합재를 열풍건조 조건하에서 건조시키는 건조과정;

   상기 건조과정을 거친 후, 보빈에 권취시키는 와인딩과정;

   을 차례로 거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기의 합성수지 필름 위에 피착되는 접착재 테이프는 약 5㎛ ∼ 5㎝ 의 두께로 하여서 된 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Al에 약 5~13wt%의 Si을 포함하는 합금소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Si소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Si-Zn합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Al-Si-Zn합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Al-Si-Zn합금과 3wt%이하의 Ti합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Al-Si-Zn합금과 3wt%이하의 Ti합금, 3wt%이하의 Zr합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재 테이프는 Si-Zn합금과 3wt%이하의 Ti합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기한 접합재 테이프는 Si-Zn합금과, 3wt%이하의 Ti합금, 3wt%이하의 Zr합금(또는 각각의 분말)이 섞인 소재와, 주 원소가 KAlF₄합금 소재로 한 플럭스 분말의 혼합물과, 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 만든 것을 특징으로 하는 브레이징 용접을 위한 알루미늄 부품용 접합재 테이프의 제조방법.
11. 압출 다이(Die)를 통해 알루미늄 부품(5)을 압출하는 부품 압출과정;

    상기한 알루미늄 부품(5)의 표면에 클래드 접합재(1)가 피착된 접합재 테이프(10)를 눌러 접착시키는 접합재 테이프 접착과정;

    상기한 접합재 테이프의 합성수지재 필름(3)을 제거하는 필름 분리과정; 을

    차례로 거쳐 클래드 접합재를 코팅하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 부품용 접합재 테이프를 사용한 접합재 코팅 방법.