KR100954097B1 - 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합특성 향상 방법 - Google Patents

은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합특성 향상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강(steel)계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티타늄 또는 티타늄 합금 모재에 은 확산 제어층을 형성시키는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재와 강 계열 합금 사이에 티타늄 성분을 함유하지 않는 은계 삽입재를 위치시키는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 삽입된 삽입재의 용융온도 이상으로 가열하여 티타늄 또는 티타늄 합금 모재와 강 계열 합금을 접합하는 단계(단계 3)를 포함하여 이루어지는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 티타늄 모재 위에 은 확산 제어층을 형성시시고, 티타늄 성분을 함유하지 않는 은계 삽입재를 삽입함으로써 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 브레이징 접합시 접합부에 취성이 큰 금속간 상의 생성을 억제시켜 취성 방지 및 접합부의 인성을 향상시킬 수 있으므로 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 브레이징 접합시 유용하게 사용될 수 있다.
은 확산 제어층, 은계 삽입재, 티타늄, 접합부, 취성 방지, 인성, 강(steel)

Description

은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법{Method of joining of pure Ti/Ti-base alloy and Fe-base steel alloy using Ag-based inserted material and Ag diffusion control layer}
본 발명은 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강(steel)계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법에 관한 것이다.
현재 건축물; 자동차, 선박, 비행기, 열차 등의 수송기기를 포함하는 구조물; 각종 배관; 및 파이프류 등에는 금속 또는 합금 간의 접합이 필요한 기기부품이 많이 존재한다. 이러한 금속 및 합금 간의 접합에는 대부분 고온 용융 접합을 이용한 용접 방식이 사용되고 있다.
그러나 용융 접합 및 용접은 작업 온도가 높아 입자 조대화 등의 주위 모재의 조직을 변화시켜 기계적 물성을 저하시키는 문제점을 나타내고 있을 뿐 아니라 고온 처리에 의한 내부 응력 형성으로 인해 변형, 균열, 응력부식균열(SCC) 등의 문제를 발생시키고 있다. 이러한 점을 고려하여 최근에는 이러한 구조 부품의 금속 및 합금 간에 충분한 인장강도 및 접착강도, 그리고 우수한 누설 방지(leak tight) 특성을 부여하고 현장 적용이 가능한 비용융 방식을 이용한 저온 고상 접합 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 고상 접합 기술 중 하나인 브레이징 기술은 최근 세라믹이나 고온용 재료 등의 신소재에 적용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있으며 브레이징 접합 방법은 용융 접합과 비교하여 모재의 기계적 물성에 영향을 주지 않으면서 내부 열응력 측면에서도 매우 바람직한 효과를 나타내고 있다.
하지만 브레이징 접합 방법으로 동종이 아닌 이종 금속 및 합금을 접합할 때에는 대부분 접합하려는 두 모재 성분간의 금속간 상(intermetallic phase)이 접합부에 생성되어 접합부의 인성을 낮추는 문제가 있다. 이는 브레이징 접합 시에 용융된 삽입재 안으로 접합하려는 두 이종 금속 혹은 합금 성분이 다량 용해(dissolution)되고 냉각 시 이 두 성분간의 금속간 상이 생성되기 때문이다. 예를 들어 티타늄 브레이징시 이용되는 은-구리-티타늄계 삽입재를 사용하여 티타늄-구리 간의 이종 브레이징 접합을 하게 되면 접합부에 Ti2Cu, TiCu, Cu3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2, TiCu4 등의 티타늄-구리간 금속간 상이 접합부에 형성되기 때문에 접합부의 인성이 낮아져 티타늄-구리간 접합물의 강도 저하를 유발한다. 또한 티타늄-스테인레스강 간의 이종 브레이징 접합의 경우에도 접합부에 TiFe, TiFe2 등의 티타늄- 철간 금속간 상이 접합부에 형성되어 접합물의 강도 저하를 유발하게 된다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명자들은 대한민국 특허등록 제787928호에 은 확산 제어층을 형성시키고, 삽입재로서 은-구리-티타늄계 합금을 사용하여 티타늄과 이종 금속 접합부의 취성 방지 및 접합력 향상 방법을 개시한 바 있다.
그러나, 티타늄-스테인레스강 간의 이종 브레이징 접합의 경우, 은 확산 제어층을 형성시켰음에도 불구하고 스테인레스강 모재측의 접합부에 티타늄-구리 및 티타늄-구리-철 간의 금속간 상이 접합부에 형성되어 접합부의 인성이 낮아짐으로써 티타늄-스테인레스강 간 접합물의 강도 저하가 유발되는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 티타늄-스테인레스강 간의 이종 브레이징 접합시 금속간 상의 생성을 억제하기 위하여 연구하던 중, 티타늄 모재 위에 은(Ag) 확산 제어층을 형성시키고, 티타늄 성분을 함유하지 않는 은계 삽입재를 삽입함으로써 티타늄-스테인레스강 간의 이종 브레이징 접합시 접합부에 취성(brittleness)이 큰 금속간 상의 생성이 억제되어 이종금속 접합부의 취성 방지, 접합부의 인성 향상 등 접합 특성의 향상을 도모할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
티타늄 또는 티타늄 합금 모재에 은 확산 제어층을 형성시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재와 강 계열 합금 사이에 티타늄 성분을 함유하지 않는 은계 삽입재를 위치시키는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 삽입된 삽입재의 용융온도 이상으로 가열하여 티타늄 또는 티타늄 합금 모재와 강 계열 합금을 접합하는 단계(단계 3)를 포함하여 이루어지는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법은 티타늄 모재 위에 은 확산 제어층을 형성시시고, 티 타늄 성분을 함유하지 않는 은계 삽입재를 삽입함으로써 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 브레이징 접합시 접합부에 취성이 큰 금속간 상의 생성을 억제시켜 취성 방지 및 접합부의 인성을 향상시킬 수 있으므로 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 브레이징 접합시 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서 내에서 강(steel) 계열 합금은 철(Fe)을 기지로 하는 대부분의 구조용 합금 강, 예를 들면 탄소강, 스테인레스강 등을 포함한다.
은-구리(Ag-Cu)계 삽입재를 이용하여 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 브레이징 접합을 하게 되면 용융된 삽입재로 모재인 티타늄과 철이 다량 용해되어 접합후 접합부에는 티타늄-철 간의 금속간 상이 생성되게 된다. 이렇게 접합부에 금속간 상이 생성되게 되면 접합부의 인성이 낮아지게 되어 낮은 강도에서 파괴가 일어나게 된다. 따라서 이러한 금속간 상의 생성을 방지해야만 접합부의 접합력을 향상시켜 접합부의 취성을 방지할 수 있다.
이렇게 접합부의 금속간 상의 생성을 방지하기 위해선 브레이징 접합시 접합하려는 두 모재 중 적어도 하나 이상의 모재가 용융된 삽입재로 용해되는 것을 방지해야만 한다.
본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 티타늄 또는 티타늄계 합금 모재 위에 은 확산 제어층을 형성시켜 티타늄이 용융된 삽입재로 용해되는 것을 방지하여 브레이징 접합시 접합부의 인성을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 티타늄 또는 티타늄계 합금 모재 위에 은 확산 제어층을 형성시켜 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 브레이징 접합할 경우, 첨가하는 삽입재에는 티타늄 성분이 함유되지 않는 것이 바람직하다. 이는 삽입재에 함유되어 있는 티타늄 성분이 강 계열 합금의 철(Fe) 성분 및 삽입재의 구리(Cu) 성분과 결합하여 접합부에 티타늄-구리 및 티타늄-철-구리 간 금속간 상을 형성시킴으로써 접합부를 취약하게 하기 때문이다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 단계별로 상세하게 설명한다.
먼저, 단계 1은 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1)에 은 확산 제어층(B)을 형성시키는 단계이다.
본 발명에 있어서, 상기 은 확산 제어층(B)은 다른 금속간 상보다 인성이 우수하며, 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1)에 상기 은 확산 제어층(B)이 형성될 경우 티타늄(A1)이 용융된 삽입재로 용해되는 것을 방지하여 다른 금속간 상이 형성되는 것을 방지하므로 접합부의 인성 향상에 도움을 준다.
본 발명에 있어서, 상기 은 확산 제어층(B)의 형성 방법은 코팅, 증착 및 클래딩 등의 다양한 방법을 사용할 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.
다음으로, 단계 2는 상기 단계 1에서 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1-1)와 강 계열 합금(A2) 사이에 삽입재(C)를 위치시키는 단계이다.
본 발명에 있어서, 사용되는 삽입재(C)는 티타늄을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 이는 삽입재에 함유되어 있는 티타늄 성분이 강 계열 합금의 철(Fe) 성분 및 삽입재의 구리(Cu) 성분과 결합하여 접합부에 티타늄-구리 및 티타늄-철-구리 간 금속간 상을 형성시킴으로써 접합부를 취약하게 하기 때문이다. 따라서, 상기 삽입재는 티타늄을 함유하지 않는 합금이면 사용할 수 있으며, 은 10-90 중량% 및 구리 10-90 중량%, 바람직하게는 은 60-80 중량% 및 구리 20-40 중량%로 이루어지는 은-구리계 공정(eutectic) 합금 삽입재를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 삽입재(C)의 형태는 파우더, 리본, 판재 등의 형태가 가능하나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 삽입재(C)를 위치시키는 방법으로는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1-1) 위에 삽입재(C)를 위치시킨 후, 강 계열 합금(A2)을 그 위에 위치시키는 방법, 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1-1) 또는 강 계열 합금(A2)에 삽입재(C)를 코팅하는 방법 등 여러가지 방법을 사용할 수 있다.
단계 3은 상기 단계 2에서 삽입된 삽입재(C)의 용융온도 이상으로 가열하여 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1)와 강 계열 합금(A2)을 접합하는 단계이다.
이렇게 삽입재(C)를 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1-1) 및 강 계열 합금(A2) 사이에 위치시킨 후, 가열 수단(D1, D2)을 이용하여 삽입재(C) 및 주위 온도를 삽입재(C)의 용융온도 이상으로 가열시키고 일정한 시간 동안 유지시키면 용융된 삽입재(C)와 티타늄(A1-1)에 형성된 은 확산 제어층(B) 및 강 계열 합금(A2) 사이에는 조성 성분 차이로 인한 합금원소의 확산이 일어나게 되며 이에 따라 삽입재(C)와 티타늄(A1-1) 및 강 계열 합금(A2) 사이에 강한 접합을 이룰 수 있다. 또한 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1)와 은 확산 제어층(B) 사이에도 같은 원리의 확산이 일어나게 되어 강한 접합이 이루어진다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 접합 온도는 삽입재 내의 은-구리 조성에 따라 다양하게 변화될 수 있으나, 780~960 ℃인 것이 바람직한 바, 이는 삽입재(C)의 조성에 따른 최저 용융점이 780 ℃이고 확산 제어층(B)인 은의 용융점이 962 ℃이기 때문이다.
이러한 방법으로 접합을 하게 되면 티타늄 또는 티타늄 합금 모재(A1)가 은 확산 제어층(B)으로 인하여 용융된 삽입재(C) 안으로 용해될 수 없기 때문에 접합부에는 티타늄-철 간의 금속간 상이 생성되지 않으므로 접합부의 취성을 방지하고 인성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐이므로, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 > 은 확산 제어층 및 특정 조성의 은계 삽입재를 이용한 티타늄과 스테인레스강 간의 접합
용융 온도가 1160 ℃인 티타늄 금속판에 스퍼터 코팅법을 이용하여 100 ㎛의 은 확산층을 형성하였다. 이후 상기 은 확산층이 형성된 티타늄과 스테인레스강 사이에 삽입재로서 은 70 중량%, 구리 28 중량%가 함유된 합금으로 이루어진 100 ㎛ 두께의 리본을 끼운 후, 아르곤 분위기에서 온도가 810 ℃가 될 때까지 100 ℃/분의 속도로 승온시키면서 적외선브레이징(Infrared brazing)을 하였다. 810 ℃에서 5분 동안 온도를 유지한 후 평균 50 ℃/분의 냉각속도로 냉각하여 티타늄과 스테인레스강을 접합시켰다.
< 비교예 1> 은 확산 제어층을 이용한 티타늄과 스테인레스강 간의 접합
삽입재로서 은 70 중량%, 구리 28 중량% 및 티타늄 2 중량%가 함유된 합금을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
< 비교예 2> 확산 제어층을 이용하지 않은 티타늄과 스테인레스강 간의 접합
상기 티타늄 금속판에 은 확산층을 형성하는 단계를 제외하고 실시예 1과 동 일하게 수행하였다.
< 실험예 1> 접합 표면 분석
본 발명에 따른 방법으로 접합된 티타늄-스테인레스강 접합부의 접합부 상태를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
실시예 및 비교예 1~2에 따라 접합된 티타늄-스테인레스강 접합부의 미세조직을 주사전자현미경으로 관찰한 후, 그 결과를 도 2 내지 도 4에 나타내었으며, 접합부에 형성된 층의 원소함량을 표 1 내지 표 3에 나타내었다.
은 확산 제어층 + 은-구리 합금 삽입재
접합부에 형성된 층 원소함량 (%) 상(Phase)
Ti Cu Fe Ag
a - 2-8 0-2 98-90 Ag 고용체
b - - - 100 Ag
c 49 - - 51 TiAg
은 확산 제어층 + 은-구리-티타늄 합금 삽입재
접합부에 형성된 층 원소함량 (%) 상(Phase)
Ti Cu Fe Ni Cr Ag
a 42 25 21 7 2 - Ti-Cu-Fe
b 38 42 10 6 2 - TiCu
c - 10 - - - 90 Ag 고용체
d - - - - - 100 Ag 중간층
e 50 - - - - 50 TiAg
은-구리 합금 삽입재
접합부에 형성된 층 원소함량 (%) 상(Phase)
Ti Cu Fe Ni Cr Mo Ag
b 41 9 32 5 9 2 - TiFe
c 39 40 14 4 2 - - TiCu
d 33 56 4 5 1 - - TiCu2
e(밝은 부분) 5 11 - - - - 84 Ag 고용체
e(어두운 부분) 41 44 1 - - - 13 TiCu
f 42 56 - - - - 2 Ti3Cu4
g 49 48 - - - - 2 TiCu
h 65 33 - - - - 2 Ti2Cu
i (α+β)-Ti
도 2 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 은 확산 제어층이 형성되고 삽입재로서 은-구리 합금을 사용하여 접합된 티타늄-스테인레스강 접합부는 티타늄 모재 위의 은 확산 제어층의 존재 및 티타늄 성분 원소를 함유하지 않은 은-구리 삽입재를 사용함으로써 접합부에는 어떠한 티타늄-구리 및 티타늄-철 간의 금속간 상이 생성되지 않은 것을 알 수 있다.
반면 도 3 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 티타늄 모재 위에 은 확산 제어층을 형성시켰음에도 불구하고 티타늄 성분 원소가 함유된 삽입재를 사용하였을 경우에는 스테인레스강 모재측의 접합부에 티타늄-구리(b) 및 티타늄-구리-철(a)의 티타늄-스테인레스강 간의 금속간 상이 생성되는 것을 확인하였다.
또한, 도 4 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 티타늄 모재 위에 은 확산 제어층이 없는 경우에는 접합부에 b~h와 같은 티타늄-구리 및 티타늄-철 간의 금속간 상이 생성되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 티타늄-스테인레스강 간의 금속간 상의 생성을 억제하여 취성을 방지함을 알 수 있다.
< 실험예 2> 인장 실험
본 발명에 따른 방법으로 접합된 티타늄-스테인레스강 접합부의 강도를 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
실시예 및 비교예 1~2에 따라 접합된 티타늄-구리 접합부의 파단강도 및 연신율을 인장시험을 통하여 측정하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구분 파단강도(MPa) 연신율(%)
실시예 410 5
비교예 1 < 50 0
비교예 2 < 50 0
표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 은 확산 제어층의 존재 및 티타늄 성분 원소를 함유하지 않은 은-구리 삽입재를 사용한 티타늄과 스테인레스강의 접합부는 금속간 상이 생성되지 않았기 때문에 은 확산 제어층 또는 티타늄 성분 원소를 함유하지 않은 삽입재를 사용하지 않을 때보다 인성이 향상되어 더 높은 강도와 연신율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 확산 제어층을 이용한 티타늄과 스테인레스강의 접합방법의 모식도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 티타늄에 은 확산 제어층을 증착하고 티타늄 성분을 함유하지 않은 삽입재를 넣은 후, 스테인레스강과 접합 후 접합부의 미세조직을 나타내는 사진이다.,
도 3은 본 발명의 일비교예에 따른 티타늄에 은 확산 제어층을 증착하고 티타늄 성분을 함유한 삽입재를 넣은 후, 스테인레스강과 접합 후 접합부의 미세조직을 나타내는 사진이다.,
도 4는 본 발명의 일비교예에 따른 티타늄에 은 확산 제어층이 없이 스테인레스강과 접합 후 접합부의 미세조직을 나타내는 사진이다.
<주요 부호에 대한 간단한 설명>
A1: 티타늄 또는 티타늄 합금 모재
A1-1: 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금
A2: 강 계열 합금 모재
B: 은 확산 제어층
C: 삽입재
D1: 가열 수단
D2: 가열 수단

Claims (9)

  1. 티타늄 또는 티타늄 합금 모재에 은 확산 제어층을 형성시키는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재와 강 계열 합금 사이에 티타늄 성분을 함유하지 않는 은계 삽입재를 위치시키는 단계(단계 2); 및
    상기 단계 2에서 삽입된 삽입재의 용융온도 이상으로 가열하여 티타늄 또는 티타늄 합금 모재와 강 계열 합금을 접합하는 단계(단계 3)를 포함하여 이루어지는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 은 확산 제어층 형성 방법은 코팅, 증착 및 클래딩으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 티타늄 성분을 함유하지 않는 삽입재는 은 10-90 중 량% 및 구리 10-90 중량%로 이루어지는 은-구리계 합금 삽입재인 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 삽입재는 은 60-80 중량% 및 구리 20-40 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 삽입재를 위치시키는 방법으로 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재 위에 삽입재를 위치시킨 후, 강 계열 합금을 그 위에 위치시는 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 삽입재를 위치시키는 방법으로 은 확산 제어층이 형성된 티타늄 또는 티타늄 합금 모재 또는 강 계열 합금에 삽입재를 코팅하는 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 삽입재의 형태는 파우더, 리본 및 판재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  8. 제1항에 있어서, 접합 온도는 780-960 ℃인 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 티타늄 성분을 함유하지 않는 삽입재는 삽입재의 성분과 강 계열 합금 모재의 성분 간의 결합에 의해 발생될 수 있는 금속간 상(intermetallic phase)의 생성을 방지하는 것을 특징으로 하는 은 확산 제어층 및 은계 삽입재를 이용한 티타늄 또는 티타늄계 합금과 강 계열 합금 간의 이종 접합부의 접합 특성 향상 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930007666B1 (ko) * 1991-02-28 1993-08-18 재단법인 한국기계연구소 모재(Base Metal) 보다 용융온도가 높은 삽입재(insert materials)를 사용한 액상 확산접합방법(Liquid Phase Diffusion Bonding)
KR100543578B1 (ko) 1998-01-29 2006-01-20 크래드 메탈즈 엘엘씨 상이한 금속들의 결합
KR100587495B1 (ko) 2006-02-16 2006-06-12 주식회사알로이틱 내마모성 초경합금-스틸 접합체 및 그 제조방법
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