KR101154183B1 - Cu-p-b brazing alloy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 브레이징 합금에 관한 것으로, 구체적으로는 구리(Cu), 인(P), 붕소(B)로 구성되며, 여기에 은(Ag), 세슘(Cs), 게르마늄(Ge) 중 어느 하나의 원소를 더 포함하여 동, 철, 스테인리스, 티탄표면에서의 침투확산력을 증가시킬 수 있는 브레이징 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a brazing alloy, specifically composed of copper (Cu), phosphorus (P), boron (B), wherein any one of silver (Ag), cesium (Cs), germanium (Ge) It further relates to a brazing alloy that can further increase the penetration diffusion force on the surface of copper, iron, stainless steel and titanium, further comprising elements.
브레이징(brazing)이란 금속(모재:base metal)보다 녹는점이 낮은 별도의 금속 또는 합금을 녹인 상태에서 모재는 상하지 않는 만큼의 열을 가하여 두 모재를 접합하는 기술을 일컫는다.Brazing refers to a technique of joining two base materials by applying heat as long as the base material does not deteriorate while melting a separate metal or alloy having a lower melting point than a metal (base metal).
이와 같은 브레이징은 은이 함유되는 브레이징 합금을 이용하여 접합(브레이징) 작업을 하게 되며, 이러한 브레이징 작업은 냉난방장치 등의 다양한 산업분야에서 중요한 수단으로 사용되어 왔다. 예를 들면, 전형적인 냉난방장치나 냉장설비의 배관설비 등에서 널리 사용되고 있다.Such brazing is performed by joining (brazing) by using a brazing alloy containing silver, and this brazing operation has been used as an important means in various industrial fields such as air conditioning and heating devices. For example, it is widely used in typical air-conditioning systems and piping equipment of refrigeration equipment.
또한, 브레이징은 동관에 동부품 또는 동과황동부품, 동과 스테인리스 부품, 동과 철부품, 기타 티탄 등들을 결합하는데 사용되고 있는데, 작업온도에 따라 브레이징(경납땜)과 솔더링(연납땜)으로 구분된다. 특히 브레이징은 약400~1100℃의 작업온도에서 모재를 녹이지 않으면서 금속을 맞붙이는 방법으로, 두 개의 금속들 사이에 강하고 틈이 없는 용착결합을 형성하는 접합 방법이다. 따라서 브레이징은 동종 또는 유사한 금속, 이종 금속 사이의 결합, 굵은 부분과 가는 부분의 결합이나 녹는점이 크게 다른 금속들 간의 결합에 다양하게 사용된다.In addition, brazing is used to join copper parts or copper and brass parts, copper and stainless parts, copper and iron parts, and other titanium parts to copper tubes, which are divided into brazing (brazing) and soldering (soldering) according to the working temperature. do. In particular, brazing is a method of joining metals without melting the base metal at a working temperature of about 400 to 1100 ° C, and is a joining method of forming a strong, gapless weld bond between two metals. Therefore, brazing is used in various ways for bonding homogeneous or similar metals, dissimilar metals, coarse and thin parts, or metals having significantly different melting points.
특히, 황동재, 스테인리스, 철강, 티탄 용접에 있어서는 작업온도가 높아지거나 작업시간이 길어지면 표면에서 산화 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 스케일이 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 스케일은 용접재의 흐름을 막기 때문에, 플럭스 보조제(예컨대, 가스 플럭스, 염화물, 불화물, 붕소화합물 등)를 사용하여 용접 중에 산화물을 제거하여야 하는 문제가 있어왔다.In particular, in brass, stainless steel, steel, titanium welding, if the working temperature is high or the working time is long, the oxidation phenomenon occurs on the surface, which may cause the scale to be formed. Since the scale thus formed prevents the flow of the welding material, there has been a problem of removing oxides during welding using flux aids (eg, gas fluxes, chlorides, fluorides, boron compounds, etc.).
현재는 이러한 문제를 해결하기 위한 합금성분으로 은(Ag)이 불가피하게 사용되고 있다. 특히 배관용접 분야의 경우에는 황동부속, 스테인리스, 철부속 등의 용접시에 0.5~50 중량%의 은(Ag)을 함유한 것을 사용하고 있는데, 은(Ag)을 첨가하는 이유는 융점을 낮추면서 표면에서의 흐름성(flow-ability), 젖음성(wet-ability) 및 접착성(bonding)을 향상시키기 위함이다.Currently, silver (Ag) is inevitably used as an alloying component to solve these problems. Especially in the pipe welding field, 0.5 ~ 50% by weight of silver (Ag) is used during the welding of brass parts, stainless steel, and iron parts. The reason for adding silver (Ag) is to lower the melting point. To improve flow-ability, wet-ability and bonding at the surface.
그러나 은(Ag)은 고가의 귀금속으로서, 향후 전자산업의 발전추이 등을 고려할 때 그 가격은 계속하여 상승할 것으로 예상된다. 따라서 경제적인 측면에서는 고가의 은(Ag)을 전혀 사용하지 않거나 또는 은(Ag) 함량을 최소화할 필요성이 있으며, 용접성의 측면에서는 브레이징 합금의 셀프 플럭싱(self fluxing) 기능 및 금속간 친화력을 더욱 향상시킬 수 있는 브레이징 합금이 필요하게 되었다.However, silver (Ag) is an expensive precious metal, and its price is expected to continue to rise, considering the development trend of the electronic industry. Therefore, it is economically necessary to use no expensive silver (Ag) at all or to minimize the content of silver (Ag), and in terms of weldability, the self-fluxing function and the intermetallic affinity of the brazing alloy are further increased. There is a need for a brazing alloy that can be improved.
본 발명은 상기한 노력과 방안을 물색하던 중 발명된 것으로, 그 목적은 은(Ag)을 포함하지 않거나 적은 함량의 은(Ag)을 포함하여 경제성이 있으면서 종래의 은(Ag)을 포함하는 브레이징 합금과 동일하거나 더 우수한 용접성을 나타내는 구리(Cu), 인(P), 붕소(B)로 구성되고, 여기에 은(Ag), 세슘(Cs) 및 게르마늄(Ge)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 포함하는 브레이징 합금을 제공하는데 그 목적으로 한다.The present invention was invented while searching for the above-mentioned efforts and solutions, and its object is not to include silver (Ag) or to contain a small amount of silver (Ag) while being economical and brazing including conventional silver (Ag) It is composed of copper (Cu), phosphorus (P), and boron (B), which exhibits the same or better weldability as the alloy, and is selected from the group consisting of silver (Ag), cesium (Cs), and germanium (Ge). It is an object of the present invention to provide a brazing alloy further containing the above elements.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 인(P) 5.0～7.5중량%, 붕소(B) 0.001～10.0중량%를 포함하며, 은(Ag) 0.5～15.0중량%, 세슘(Cs) 0.001～0.1중량%, 게르마늄(Ge) 0.01～3.0중량%로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하고, 잔부는 구리(Cu)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above technical problem comprises 5.0 to 7.5% by weight of phosphorus (P), 0.001 to 10.0% by weight of boron (B), 0.5 to 15.0% by weight of silver (Ag), 0.001 ~ cesium (Cs) 0.1 weight%, germanium (Ge) It contains at least 1 sort (s) of element chosen from the group which consists of 0.01 to 3.0 weight%, and remainder is characterized by consisting of copper (Cu).
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본 발명의 브레이징 합금에 의하면, 기존의 합금원소와는 달리 구리(Cu), 인(P), 붕소(B)로 구성되고, 여기에 은(Ag), 세슘(Cr) 및 게르마늄(Ge)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 합금성분으로 더 포함함으로써, 은(Ag)을 전혀 포함하지 않거나 기존의 은(Ag)을 포함하는 브레이징 합금에 비하여 은(Ag)함량을 월등히 낮춤으로써, 제조비용을 낮춤과 동시에 상기한 효과와 동일하거나 더 우수한 용접성을 제공하는 큰 효과가 있는 것이다.According to the brazing alloy of the present invention, unlike the conventional alloying elements, it is composed of copper (Cu), phosphorus (P), boron (B), which is composed of silver (Ag), cesium (Cr) and germanium (Ge) By further comprising at least one element selected from the group consisting of alloying elements, by lowering the content of silver (Ag) in comparison with brazing alloys containing no silver (Ag) at all or conventional silver (Ag), manufacturing costs At the same time, there is a great effect of lowering and providing the same or better weldability as the above-described effect.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 브레이징 합금을 상세히 설명한다.Hereinafter, by describing the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings, the brazing alloy of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일실시에 따른 브레이징 합금은 구리(Cu)를 중심 원소로 하여 Cu-P-B로 이루어지는 3원합금이다. 이하, 각 합금성분의 역할을 설명한다.The brazing alloy according to one embodiment of the present invention is a ternary alloy made of Cu-P-B using copper (Cu) as a center element. Hereinafter, the role of each alloy component is demonstrated.
인(P)은 활성이 매우 강한 물질로서, 구리(Cu)의 액상선을 715~800℃까지 현저히 떨어뜨리는 역할을 한다. 또한, 인(P)은 구리(Cu) 표면의 산화물과 쉽게 결합하여 셀프 플럭스 기능을 수행한다.Phosphorus (P) is a very active material, and serves to drop the liquidus line of copper (Cu) to 715 ~ 800 ℃ significantly. In addition, phosphorus (P) easily bonds with an oxide on the surface of copper (Cu) to perform a self flux function.
본 발명에 따른 브레이징 합금의 인(P) 함량은 5.0~7.5 중량% 이다. 인(P) 함량이 5.0 중량% 미만인 경우에는 플럭스 기능이 미약하며, 융점이 높아지고 7.5 중량%를 초과하는 경우에는 취성을 유발하기 때문이다.
Phosphorus (P) content of the brazing alloy according to the present invention is 5.0 to 7.5% by weight. This is because when the phosphorus (P) content is less than 5.0 wt%, the flux function is weak, and when the melting point is higher and exceeds 7.5 wt%, brittleness is caused.
붕소(B)는 동, 철, 스테인리스, 티탄표면에서의 침투확산력을 증가시키며, 인과대등한, 환원성 셀프후럭스 역할을 하는 원소로 특히 철강, 스테인리스재에서는 셀프후러스 역할이 인보다 우수하며 인의취성을 대체하는 원소로 확인되었으며,응고시 용접응력 및 수축공으로 인한 보이드(void)의 발생을 막기 위하여 첨가하는 합금 성분이다.Boron (B) increases the diffusion diffusion power on the surface of copper, iron, stainless steel, and titanium, and acts as a reducing, self-flux comparable to causal. It has been identified as an element that replaces brittleness, and is an alloying element added to prevent the generation of voids due to welding stress and shrinkage hole during solidification.
본 발명에 따른 브레이징 합금의 붕소(B) 함량은 0.001~10.0중량% 이다. 붕소(B)함량이 0.001중량% 미만인 경우에는 흐름성 효과가 미약하며, 10중량%를 초과하는 경우에는 융점이 상승함과 동시에 취성이 발생하기 때문이다.
The boron (B) content of the brazing alloy according to the present invention is 0.001 ~ 10.0% by weight. This is because when the boron (B) content is less than 0.001% by weight, the flow effect is insignificant, and when it exceeds 10% by weight, the melting point increases and brittleness occurs.
본 발명의 다른 실시에 따른 브레이징 합금은 구리(Cu), 인(P), 붕소(B) 이외에 은(Ag), 세슘(Cs), 게르마늄(Ge)으로 이루어진 군에서 1종 이상의 원소를 더 포함할 수 있다.
Brazing alloy according to another embodiment of the present invention further comprises at least one element in the group consisting of silver (Ag), cesium (Cs), germanium (Ge) in addition to copper (Cu), phosphorus (P), boron (B). can do.
은(Ag)은 브레이징 합금원소 중에서 가장 유용하고 중요한 원소로서 융점을 낮추고, 젖음성, 가공성 등을 향상시킨다. 은(Ag) 자체로는 내식성, 전기전도도, 열전도도 등이 우수하며 다른 원소와 결합하면 강도가 향상되는 특징이 있다. 또한 은(Ag) 합금은 용융상태에서 침투력이 우수하기 때문에 인성이 우수한 접합면을 얻을 수 있다. 다만, 비용적인 문제가 있기 때문에 통상적인 은(Ag) 함량은 0.5~30 중량% 정도이다.Silver (Ag) is the most useful and important element of the brazing alloy element, lowers the melting point, and improves the wettability, workability and the like. Silver (Ag) itself is excellent in corrosion resistance, electrical conductivity, thermal conductivity, etc., and when combined with other elements, the strength is improved. In addition, since the silver (Ag) alloy has excellent penetration in the molten state, a joint surface excellent in toughness can be obtained. However, since there is a cost problem, the conventional silver (Ag) content is about 0.5 to 30% by weight.
그러나 본 발명에 따른 브레이징 합금의 은(Ag) 함량은 0.5~50 중량% 이다. 은(Ag)함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 흐름성 및 용접성 등의 개선 효과가 거의 나타나지 않으며, 30중량%를 첨가하였을 경우에는 통상적으로 60중량%의 은(Ag)을 함유한 용접재와 동일한 특성을 보이기 때문이다.
However, the silver (Ag) content of the brazing alloy according to the present invention is 0.5 to 50% by weight. If the silver (Ag) content is less than 0.5% by weight, the improvement effect of flowability and weldability is hardly exhibited, and when 30% by weight is added, it is usually the same as the welding material containing 60% by weight of silver (Ag). Because it shows characteristics.
세슘(Cs)은 석유 시추, 원자시계, 여러 광 및 전자 장치 등에도 사용되는 원소로서 아크를 안정되게 하는 성분이다.Cesium (Cs) is an element that is also used in oil drilling, atomic clocks, various optical and electronic devices, and stabilizes the arc.
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본 발명에 따른 브레이징 합금의 세슘(Cs)의 함량은 0.01~0.1중량% 이다. 역극성 및 정극성이 사용되어 아크를 안정하게 하고, 스패터수준을 감소시켜 고품질의 용접효과를 나타낸다.
The content of cesium (Cs) of the brazing alloy according to the present invention is 0.01 to 0.1% by weight. Reverse polarity and positive polarity are used to stabilize the arc and reduce the spatter level, resulting in high quality welding effect.
게르마늄(Ge)은 반도체공업에서 널리 사용되며 합금소재, 촉매, 형광체, 적외선장치 등에 사용되는 원소로서 브레이징 합금의 융점을 낮추고, 흐름성을 개선하며 용접후 내부식성이 탁월한 성분이다.Germanium (Ge) is widely used in the semiconductor industry and is used in alloying materials, catalysts, phosphors, infrared devices, etc. It is a component that lowers the melting point of the brazing alloy, improves flowability, and has excellent corrosion resistance after welding.
본 발명에 따른 브레이징 합금의 게르마늄(Ge)의 함량은 0.01~3중량% 이다. 아크를 안정하게 하여 고품질의 용접효과를 나타낸다. The content of germanium (Ge) of the brazing alloy according to the present invention is 0.01 to 3% by weight. The arc is stabilized to show a high quality welding effect.
본 발명에 따른 브레이징 합금은 상기 합금성분을 제외한 잔부로서 구리(Cu)를 포함한다.
The brazing alloy according to the present invention includes copper (Cu) as the balance except for the alloying component.
<실시예><Examples>
다음과 같은 조성으로 브레이징 합금을 제조하였다.Brazing alloy was prepared in the following composition.
(단위 : 중량%)(Unit: weight%)
비교예 1 : KS-BCIP-3Comparative Example 1: KS-BCIP-3
비교예 2 : KS-BCUP-5Comparative Example 2: KS-BCUP-5
위와 같이 제조한 브레이징 합금의 고상선, 액상선 및 인장강도를 각각 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 기재하였다.Solid state, liquidus and tensile strength of the brazing alloy prepared as described above were measured, respectively, and the results are shown in Table 2.
<용접성 평가 : 3방향 황동분배관에 동관용접><Welding evaluation: Copper pipe welding to 3-way brass distribution pipe>
냉각기용 U자형 3방향 황동분배관 시편 32개를 다음과 같은 용접조건으로 용접한 후 절개하여 단면을 검사하였다. 이때 용접재로는 상기 실시예 1과 비교예 1(KS-BCUP-3. Ag 5중량% 함유)을 사용하였다.32 specimens of U-shaped three-way brass pipe for cooler were welded under the following welding conditions, and then cut and inspected. In this case, as the welding material, Example 1 and Comparative Example 1 (containing 5 wt% of KS-BCUP-3.Ag) were used.
- 구경 : 40mm, 24mm-Caliber: 40mm, 24mm
- 가열조건 : LNG, 가스토치, 가스 플럭스 투입(methyl borate)-Heating condition: LNG, gas torch, gas flux input (methyl borate)
- 용접온도 : 830~860℃-Welding temperature: 830 ~ 860 ℃
- 용접대 공급 : 선경 1.8mm 보빈, 일정량 자동공급-Welding table supply: 1.8mm diameter bobbin, automatic supply of certain amount
- 용접기 : 서경브레이징 자동용접기-Welding Machine: Seokyung Brazing Automatic Welding Machine
상기 표 2에 기재된 바와 같이, 실시예 1의 브레이징 합금은 비교예 1에 비하여 고상선 온도가 높다. 따라서 실시예 1은 비교예 1보다 용접재의 용융시간이 더 걸렸다. 하지만, 실시예 1은 비교예 1보다 황동분배관에 대한 침투 속도가 빠르기 때문에 용접완료 시간은 실시예 1이 비교예 1보다 1초 빨랐다.As shown in Table 2, the brazing alloy of Example 1 has a higher solidus temperature than in Comparative Example 1. Therefore, Example 1 took longer to melt the welding material than Comparative Example 1. However, in Example 1, since the penetration rate of the brass distribution pipe is faster than that of Comparative Example 1, the welding completion time was 1 second faster than that of Comparative Example 1.
따라서 본 발명에 따른 브레이징 합금이 은(Ag)을 함유하지 않으면서도 은(Ag)을 함유하는 종래의 합금보다 우수한 용접성을 보인다는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, it was confirmed that the brazing alloy according to the present invention showed better weldability than the conventional alloy containing silver (Ag) without containing silver (Ag).
따라서 실시예 1의 용접재를 사용한 경우에 용접 부위에서 우수한 침투성을 보이는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 브레이징 합금의 젖음성, 침투성 등의 용접성이 은(Ag)을 함유하지 않으면서도 은(Ag)을 함유하는 종래의 합금보다 우수한 용접성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, when the welding material of Example 1 is used, it can be seen that excellent permeability is exhibited at the welded portion. Therefore, it was confirmed that the weldability of the brazing alloy according to the present invention has better weldability than the conventional alloy containing silver (Ag) without containing silver (Ag).
상기한 실시예 1과 마찬가지로 실시예 2 내지 6에서도 은(Ag)을 함유하는 종래의 함금보다 우수하거나 비슷한 용접성을 보였으며, 브레이징 합금의 젖음성, 침투성 등의 용접성이 은(Ag)을 함유하지 않으면서도 은(Ag)을 함유하는 종래의 합금과 비슷하거나 우수한 용접성을 갖는 것을 확인할 수 있다.Similar to Example 1, Examples 2 to 6 showed better or similar weldability than conventional alloys containing silver (Ag), and weldability such as wettability and permeability of the brazing alloy did not contain silver (Ag). It can be confirmed that the alloy has similar or superior weldability as the conventional alloy containing silver (Ag).
이상에서 설명된 본 발명의 브레이징 합금의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the brazing alloy of the present invention described above is merely exemplary, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. There will be. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (2)
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| KR1020110119413A KR101154183B1 (en) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | Cu-p-b brazing alloy |
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| KR1020110119413A KR101154183B1 (en) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | Cu-p-b brazing alloy |
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| CN111644776A (en) * | 2020-04-28 | 2020-09-11 | 江苏集萃先进金属材料研究所有限公司 | Low-temperature packaging material for VC vapor chamber and preparation method and application thereof |
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2011
- 2011-11-16 KR KR1020110119413A patent/KR101154183B1/en active IP Right Grant
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