KR100562768B1 - 알루미늄의후랙스납땜부착방법과그것을위한분위기로 - Google Patents

Abstract

융점이 500∼630℃인 땜납과 융점이 550∼500℃인 후랙스로 알루미늄 부품을 납땜하는 방법 및 이에 사용되는 분위기로이다.

탄소, 흑연 또는 섬유가 보강된 탄소로 만들어진 연장된 가열실 내에 채워져 있는 불활성 분위기 가스하에서 580∼660℃의 비교적 저온에서 연속하여 가열함으로서 알루미늄 부품이 납땜되어진다.

이것에 의해 고순도 분위기를 유지하는데 공헌하는 가열실은 부품을 가열함으로써 액화된 융제에 의해 손상되지 않고, 가열실의 탄소가 불활성 대기를 유지함으로써 융재 그 자체의 산화도 방지된다.

Description

알루미늄의 후랙스 납땜 부착방법 및 이에 사용되는 분위기로

본 발명은 땜납과 후랙스(Flux)를 이용하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 납땜하기 위한 방법과 그것을 위한 분위기로에 관한 것이다.

좀더 상세히 설명하면, 본 발명은 후랙스량이 최소량이 되게 하기 위해 그리고, 후랙스에 의해 로실구조가 오염, 침식되지 않으며, 또한 납땜하는 분위기에서 후랙스 자체의 과잉산화를 방지하는데 있는 것이다.

또한, 본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 연속하여 납땜하는데 유리하게 이용될 수 있는 분위기로의 연속적인 형태에 관한 것이다.

야마와키 외의 미특허 제 4,475,970 호에 나타나 있는 금속 불화물과 타카하시의 미특허 제 4,643,348 호에 나타나 있는 금속 불화물을 함유하는 금속염화물과 같은 현대의 후랙스들은 알루미늄 부품을 납땜하는데 널리 사용된다. 근래 후랙스들은 알루미늄 표면으로부터 엷은 산화물은 녹이는데 효과적이고, 그 표면으로부터 산화물을 제거함으로써 땜납들이 그 표면을 자유로이 흐르게 하는데 효과적이기 때문에, 후랙스의 사용량이 최소화 됨으로써 알루미늄 납땜 비용이 절감된다.

본 발명은 납땜공정 후에 후랙스를 씻어내기 위한 물의 양이 최소화되고 그리고, 때때로 납땜공정에서 세척단계가 생략되기 때문에, 오염문제 방지에도 역시 공헌한다.

최소량으로 이용되는 그런 후랙스들은 후랙스 그 자체의 산화없이 그들의 전체 용량을 쓰기 위해서 타가하시의 미특허 제 4,416,623 호에 나타나있는 질소와 같은 불활성 대기로 밀폐하여 채워져 있는 금속 가열실을 납땜실로써 이용하는 것이 알루미늄 부품을 납땜하는데 일반적이고 불가피한 것이다.

상기의 후랙스들의 융점은 약 550℃이고, 대부분 최근에 개발된 후랙스들의 융점은 500℃이며, 상기의 후랙스들과 함께 알루미늄 납땜에 일반적으로 이용되는 Al-Si계의 융점은 500℃와 630℃사이이기 때문에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 납땜되어지는 가열온도는 58O∼660℃이다.

온도면에서는, 알루미늄 부품을 납땜하는데 이용되는 후랙스들은 금속 가열실의 열과 녹 방지철의 표면막이 산화되는 것을 저지하고, 후랙스가 가열되고, 분해되고 액화되거나 증발될 때, 그것이 마침내 그 철을 더럽히게 됨으로써 가열실 내에 있는 불활성 분위기가 오염된다는 것이 결점으로써 본 발명가에 의해 인식되고 있을 지라고, 그런 온도에 잘 견딜 수 있는 가열실을 형성하는 금속과 같이 비교적 낮은 가열 온도하에서 금속가열실을 사용하는 것은 전혀 문제가 없다.

타가하시의 일본특허공고 제 7-60063호와 타가하시의 미특허 제 5,538,177호에 나타난 바와 같은 앞선 경우를 제외하고 다른물질로 만든 것으로 금속가열실을 대체하는 것이 금속물질보다 물질로 만든 가열실 내에서 열처리에 매우 민감한 알루미늄 합금 메트릭스와 알루미늄의 소량을 함유하고 있는 강철 또는 구리합금 또는 철합금과 같은 다른 금속에 비교되기 때문이다.

전자의 경우의 예에서, 강철은 산화와 탄소제거 없이 담금질을 위해서만 탄소나 흑연으로 만들어진 가열실에서 고온으로 가열되어 진다. 그리고, 후자의 경우의 예에서, 구리 또는 철합금은 탄소벽을 가지고 있는 노실에서 매우 고온으로 용접된다.

그런데, 이 후자의 경우 역시, 후랙스들은 낮은 비율의 알루미늄 성분을 세척하려고 하기 때문에 보잘 것 없는 양이 이용되었고, 거기에 사용된 땜납이 없기때문에 땜납으로 아말감 제련법을 잘 받아들이는 합금을 제공할 필요가 없으며, 노실에 있는 대기는 반복해서 변경되어 지기 때문에 분해되고 증발된 후랙스들은 오래 노실에 남아 있지 않으므로 그런 위험이 예상되지 않기 때문에, 금속으로 만들어졌다면 후랙스 때문에 노실이 손상되는 위험에 대해서는 고려되지 않았다.

상술한 후랙스는, 알루미늄의 땜질 접합 온도역인 580∼660℃에서는 액상이 되어, 알루미늄 표면 산화물의 용해, 제거에 작용해서 땜질 재의 양호한 흐름을 조장한다. 그런데, 노실을 구성하는 금속 가열실 재료에도 간섭하여 내열 불수강의 표면의 산화막을 파괴하고, 이윽고 가열실 구조에 구멍을 뚫어서 노실내의 분위기의 오염을 초래하게 된다.

따라서, 본 발명여서는 이와 같은 후랙스의 간섭에 대해서 잘 침식되지 않는 탄소질 재료에 의해서 노실을 구성하므로서 종래의 문제점을 해소한데 있는 것으로 이하 실시예에 의거 상술하면 다음과 같다.

본 발명에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 납땜은 탄소함유 물질에 의해 둘러싸인 불활성 분위기에서 더 상세히하면 흑연으로 만들어지고 질소 대기에 의해 채워진 가열실 내에서 융점이 500∼630℃인 땜납과 융점이 550∼500℃인 후랙스를 만든다.

탄소, 흑연 그리고 섬유가 보강된 탄소와 같은 탄소함유 물질로 만든 노실은 고도로 열저항이 있고 분해되고 액화되거나 증발되는 후랙스와 오랜기간 동안 접촉할 때도 부식되지 않고 위험하지 않기 때문에 불활성 분위기하에서도 땜납과 후랙스를 이용하여 알루미늄을 납땜하는데 대부분 유리하게 이용될 수 있다는 것이 본 발명가에 의해 확인되었다.

노실내에, 더 상세히하면 흑연 가열시 내에 채워져 있는 질소가스와 같은 불활성 분위기는 후랙스 그 자체와 납땜되는 알루미늄 부품을 산화 방지하고 질소가스는 산소가 가열실의 탄소에 반응하여 분위기로 외부로부터 가스안에 들어오는 것과 같이 번갈아 흑연 가열실에 의해 불활성르 유지하고 가열실 안으로 흡착된다는 것을 또한 언급했다.

이런. 흡착 작용이 점차로 가열실의 산화 소모를 일으키는 동안 가열실은 산업적으로 몇년동안의 가동에 견딜 수 있다.

580∼660℃의 분위기로 가열온도에서 산소와 잘 반응하는 아연, 마그네슘 그리고, 티탄과 같은 금속요소와 열화학적으로 분해가 어렵고 딱딱한 그리고, 탄소에 의해 환원되지 않는 산화물을 가열실에 놓고, 컨베이어와 알루미늄 부품에 의해 포착된 비교적 다량의 산소가 가열실로 들어올 때 특히, 본 발명은 실행하는데 유리하다는 것을 또한 확인했다.

그런 요소는 공중방해와 같이 가열실로 흘러 들어온 산소를 포착하고 질소대기를 불활성으로 유지하는데 공헌하며 그것을 고정시킨다.

실시예 1

제 1도에 도시한 바와 같이, 납땜실을 구성하고 20Cr 20Ni형의 철판으로 만들어진 종래의 금속 가열실을 가진 분위기로와 제 2도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 순흑연을 소결시킴으로서 만든 탄소함유 가열실을 가진 분위기로에서, 노내의 손상과 가열실의 분위기 상태를 비교했다.

납땜공정이 아래에 나타난대로 처음에 언급된 금속 가열실에서 행해질 때에는 342시간을 경과했을 때, 노상에 구멍이 뚫렸고 분위기 장애가 발생했으나, 탄소 함유 가열실을 가진 분위기로는 1200시간동안 가동된 후에도 정상적으로 유지되었다.

테스트를 위해 가동한 첫번째와 두번째 언급된 분위기로의 가열실 2는 넓이 600㎜, 길이 6,000㎜ 그리고 실제높이 1800㎜을 가진 연장된 터널모양이다.

매신간당 30m³의 비율로 고순도 질소를 그 상부로부터 공급받은 가열실들은 발열체 3을 가열함으로서 600℃에서 가열되고 유지된다.

납땜되어야 할 알루미늄 부품은 590℃의 융점을 가지고 있는 Al-Si계의 납땜시트로 피복되어져 있고, 60g의 후랙스를 부착하고 융점이 547℃인 불화물과 혼합된 알카리 금속의 염화물로 구성되어 있다. 이런 알루미늄은 연속하여 각각의 분위기로로 운송되고 매시간당 60개씩 납땜되었다.

제 1 도와 제 2 도에서 부호 1은 단열덮개를 나타낸다.

상기에 나타난 바와 같이, 고순도 질소가 공급된 가열실에서의 산소량은 정상적으로 25∼55ppm만큼 낮게 유지되는 반면, 상기의 금속실에서는 분위기로가 342시간을 경과했을 때, 급속하게 산소량이 300∼880ppm까지 상승하고 로의 천공부로부터의 공기 침입을 볼 수 있었다. 또한, 로내분위기중의 산소량이 300ppm을 초과했을 때, 금속가열실에서 행한 알루미늄 부품의 약 90%는 납땜이 잘되지 않았다.

반면에, 납땜 공정이 1,200시간 가동된 후에도 탄소함유 가열실에 있는 산소량은 정상적으로 유지되었다.

실시예 2

실시예 1에 나타나 있는 것과 똑같은 탄소함유 가열실 2를 가진 분위기로에 있어서, 공기를 포착하여 관모양의 포켓을 가지고 있는 알루미늄 부품은 매시간 60개씩 로내를 통과시켜서 납땜하였다. 질소 대기중의 산소량은 포켓으로부터 유리된 공기에 의해서 110ppm까지 올라갔다.

티탄판을 가열실의 노상과 알루미늄 부품을 지지하는 지그에 잘 맞춘 후에, 납땜공정을 재시작하여, 만족스럽게 납땜된 부품을 만들었다.

티탄판의 티타늄이 분위기로 분위기 중의 산소와 반응하고 산소를 트랩으로 막았기 때문에, 가열실에 있는 산소량이 30∼50ppm까지 감소되었다.

실시예 3

실시예 2에서, 티탄판을 이용하는 대신에 질소와 함께 금속아연 증기를 탄소함유 가열실 상부로부터 안으로 공급하였는 바, 이때 가열실에 있는 산소량이 10∼25ppm의 범위에서 유지되어 매우 잘 납땜되어진 부품을 생산하였다.

상기의 실시예에서는 탄소함유 가열실이 전체 길이가 넘는 탄소로 만들어 졌으나, 반드시 그럴 필요는 없다.

후랙스들이 분해되고 액화되는 분위기로의 입구와 출구에 근접한 탄소함유 가열실은 금속으로 만들어진 가열실에 영향을 미치지 않는다.

이와같이 본 발명법에 의하면 상기의 실시예에서 구체적으로 설명되고 나타난 바와 같이 땜납과 후랙스를 이용한 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 성공적인 납땜은 오랜기간 동안 안정적인 불활성 분위기하에서 행할 수가 있는 잇점이 있다.

제 1 도는 종래의 금속가열실을 가진 분위기로의 요부설명 종단면도

제 2 도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 탄소질의 가열실을 가진 분위기로의 요부설명 종단면도

Claims (2)

1. 땜납과 후랙스를 이용하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 납땜하는 방법으로 탄소함유질에 의해 둘러싸인 불활성 분위기하에서 가열실 내의 부품을 580∼660℃의 범위에서 가열함으로써 연속적으로 납땜하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 후랙스 납땜 부착방법.
2. 제 1항에 있어서, 열화학적으로 분해하기 어렵고, 탄소에 의해 환원되지 않으며, 산소와 함께 산화물을 만드는 아연, 마그네슘 그리고 티탄과 같은 금속요소를 불활성 분위기에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 후랙스 납땜 부착방법.

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