KR101477077B1 - Brazing method between molibdenum and titanium alloy - Google Patents

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백민석
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방정석
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Abstract

The present invention relates to a method for brazing heterogeneous molybdenum and titanium alloys. The present invention includes (a) a first heating step in which an Ag-Cu-based filler metal is arranged at a bonding portion of the molybdenum and titanium alloys, heating is performed up to 25°C to 100°C under the melting point of the Ag-Cu-based filler metal, and the state is maintained for a predetermined period of time; (b) a secondary heating step in which heating is performed up to 25°C to 100°C over the melting point of the Ag-Cu-based filler metal in the first heating step and the state is maintained for a predetermined period of time; and (c) a cooling step in which the Ag-Cu-based filler metal is cooled. According to the present invention, the melting point is much lower than the phase transformation temperature of Ti and Ti wettability is excellent, and thus no phase transformation is caused in the Ti alloy and sound brazing bonding is possible.

Description

몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법{BRAZING METHOD BETWEEN MOLIBDENUM AND TITANIUM ALLOY}{BRAZING METHOD BETWEEN MOLIBDENUM AND TITANIUM ALLOY}

본 발명은 이종(異種)제료의 브레이징에 관한 것으로, 특히 필러금속(filler metal)을 이용하여 몰리브덴과 티타늄 합금과 같은 이종금속이 브레이징으로 접합될 수 있는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to brazing of heterogeneous materials, and more particularly, to a brazing method of molybdenum and titanium alloys in which a dissimilar metal such as molybdenum and a titanium alloy can be joined by brazing using a filler metal.

일반적으로 경 땜납(Hard Soldering)으로 불리는 브레이징(Brazing)은 2개의 재료사이로 필러금속(filler metal)을 위치시킨 후, 필러금속(filler metal)을 용융시켜줌으로써 2개의 재료가 서로 접합되는 방식이다.Brazing, commonly referred to as hard soldering, is a method in which two materials are bonded together by placing a filler metal between two materials and then melting the filler metal.

이러한 브레이징(Brazing)에는 450℃이상의 비교적 높은 온도에서 용융되는 필러금속(filler metal)이 적용됨으로써, 2개 재료의 접합부가 비교적 고온 환경에서도 우수한 기계적 물성이 요구될 때 사용된다.Such brazing is used when a filler metal is melted at a relatively high temperature of 450 DEG C or higher, so that the joints of the two materials are required to have excellent mechanical properties even in a relatively high temperature environment.

이와 같은 조건은 세라믹이나 스테인리스강 또는 티타늄 합금과 같은 금속을 예로 들 수 있고, 이에 사용되는 필러금속(filler metal)도 다양한 종류가 적용된다.Such conditions may be exemplified by metals such as ceramics, stainless steel, or titanium alloys, and various types of filler metals may be used.

일례로, 스테인리스강이 브레이징 방식으로 서로 접합될 때 사용되는 필러금속(filler metal)으로는 Ni계 재료가 주로 사용되고, 티타늄 합금이 브레이징 방식으로 서로 접합될 때 사용되는 필러금속(filler metal)으로는 알루미늄(Al)계, 은(Ag)계, 티타늄(Ti)계 및 지르코늄(Zr)계 중 하나를 선택해 사용된다.For example, Ni-based materials are used as filler metals when stainless steel is bonded to each other by brazing, and filler metals used when titanium alloys are bonded to each other by a brazing method One selected from the group consisting of aluminum (Al), silver (Ag), titanium (Ti), and zirconium (Zr).

하기 특허문헌은 티타늄 합금의 브레이징에 알루미늄(Al)계, 은(Ag)계, 티타늄(Ti)계 및 지르코늄(Zr)계 등의 4종으로 분류되는 다양한 재료가 사용됨을 나타낸다.The following Patent Document indicates that various materials classified into four types such as aluminum (Al), silver (Ag), titanium (Ti), and zirconium (Zr) are used for the brazing of the titanium alloy.

국내특허공개 10-2011-0010145(2011.01.31)Korean Patent Publication No. 10-2011-0010145 (January 31, 2011)

하지만, 상기 특허문헌은 티타늄 합금의 브레이징에 알루미늄(Al)계, 은(Ag)계, 티타늄(Ti)계 및 지르코늄(Zr)계 등의 4종으로 분류되는 다양한 재료를 사용할 수 있으나, 몰리브덴과 티타늄 합금과 같은 이종금속 간의 브레이징을 위한 필러금속에는 적용될 수 없다.However, the above-mentioned patent documents can use various materials classified into four types such as aluminum (Al) based, silver (Ag) based, titanium (Ti) based and zirconium (Zr) based on the brazing of the titanium alloy, It is not applicable to filler metals for brazing between dissimilar metals such as titanium alloys.

이와 같이, 브레이징은 이종(異種)재료의 접합에는 적용이 어렵거나 불가능하다는 한계가 있고, 특히 몰리브덴과 티타늄 합금과 같은 이종금속 간의 브레이징을 위한 필러금속과 이를 이용하여 서로 접합될 수 있는 기법은 현재까지도 전무한 실정이다.As such, brazing has a limitation that it is difficult or impossible to apply to the bonding of dissimilar materials, and in particular, the technique for bonding the filler metals for brazing between dissimilar metals such as molybdenum and titanium alloys, .

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 브레이징 온도 도달 전 필러 금속의 용점아래에서 진공분위를 유지함으로써 접합재료 또는 필러 금속에 포함되는 산화물 또는 유기물이 안정적으로 제거되고, 또한 브레이징 온도에서 필러 금속이 티타늄 합금의 상변태를 유발시키지 않아 티타늄 합금의 물성 변화를 막을 수 있을 뿐 아니라 티타늄 합금과의 젖음성도 향상시킴으로써 이종(異種)의 몰리브덴과 티타늄 합금 사이에 건전한 브레이징 접합이 이루어질 수 있는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법의 제공에 목적이 있다.In view of the above, the present invention is capable of stably removing oxide or organic substances contained in a bonding material or filler metal by maintaining a vacuum zone below the melting point of the filler metal before reaching the brazing temperature, The brazing of molybdenum and titanium alloys which can prevent the change of physical properties of the titanium alloy without inducing the phase transformation of the alloy and improve the wettability with the titanium alloy so that a good brazing bond can be formed between the molybdenum and the titanium alloy of different kinds. The purpose of the method is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 몰리브덴과 티타늄 합금의 접합부에 Ag-Cu계 필러금속을 배치한 후 상기 Ag-Cu계 필러금속의 융점 아래 25~100℃까지 가열하고 소정시간 유지하는 제 1 가열단계, (b) 제 1 가열단계에서 상기 Ag-Cu계 필러금속의 융점 위 25~100℃까지 가열하고 소정시간 유지하는 제 2 가열단계 및 (c) 상기 Ag-Cu계 필러금속을 냉각시키는 냉각단계를 포함하는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: (a) disposing an Ag-Cu filler metal in a junction of molybdenum and a titanium alloy; (B) a second heating step in which the Ag-Cu-based filler metal is heated to a temperature of 25 to 100 ° C above the melting point of the Ag-Cu-based filler metal and held for a predetermined time in a first heating step, and (c) And a cooling step of cooling the filler metal. The present invention also provides a method of brazing a molybdenum-titanium alloy.

본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 몰리브덴은 순 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금일 수 있다. 본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 Ag-Cu계 필러금속은 중량%로, Ag: 60~70%, Cu: 30~40%, Ti: 1~3%를 포함할 수 있다.In the brazing method according to the present invention, the molybdenum may be pure molybdenum or a molybdenum alloy. In the brazing method according to the present invention, the Ag-Cu-based filler metal may include 60 to 70% of Ag, 30 to 40% of Cu, and 1 to 3% of Ti in weight percent.

본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 (a) 및 (b) 단계는 진공 분위기에서 수행될 수 있다.In the brazing method according to the present invention, the steps (a) and (b) may be performed in a vacuum atmosphere.

본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 제 1 가열단계의 유지시간은 10분~1시간일 수 있다.In the brazing method according to the present invention, the holding time of the first heating step may be 10 minutes to 1 hour.

본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 제 2 가열단계의 유지시간은 20분 이하일 수 있다. 본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 제 2 가열단계의 유지시간은 5~10분일 수 있다.In the brazing method according to the present invention, the holding time of the second heating step may be 20 minutes or less. In the brazing method according to the present invention, the holding time of the second heating step may be 5 to 10 minutes.

본 발명에 따른 브레이징 방법에 있어서, 상기 냉각단계는 노냉으로 수행될 수 있다.In the brazing method according to the present invention, the cooling step may be performed by furnace cooling.

이러한 본 발명의 브레이징 방법은 필러 금속으로 820℃ 정도의 융점을 갖는 Ag-Cu 합금을 사용함으로써 티타늄 합금의 β천이온도인 995℃에 비해 현저히 낮아 브레이징 재료 융점 위 50℃인 브레이징 온도에서 티타늄 합금의 상변태를 유발시키지 않아 이종(異種)재료인 몰리브덴과 접합되는 티타늄 합금의 물성 변화를 막을 수 있는 효과가 있다.The brazing method of the present invention is significantly lower than the? Transition temperature of 995 占 폚 of the titanium alloy by using an Ag-Cu alloy having a melting point of about 820 占 폚 as a filler metal. Thus, at a brazing temperature of 50 占 폚 above the brazing material melting point, It is possible to prevent changes in physical properties of the titanium alloy to be bonded with molybdenum, which is a heterogeneous material, without causing a phase transformation.

또한, 본 발명은 Ag-Cu 합금을 사용한 필러 금속이 Ti 성분을 소량 포함함으로써 브레이징 접합 시 이종(異種)재료인 몰리브덴과 접합되는 티타늄 합금과의 젖음성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the wettability of a filler metal using an Ag-Cu alloy with a titanium alloy that is bonded to molybdenum, which is a dissimilar material, at the time of brazing by containing a small amount of a Ti component.

또한, 본 발명은 브레이징 온도에 도달하기 전에 Ag-Cu 합금의 융점 아래 25~100℃에서 약 10분~1시간 동안 진공 분위기에 유지함으로써 이종(異種)재료인 몰리브덴과 티타늄 합금 또는 필러 금속에 포함되는 산화물 또는 유기물을 안정적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can be applied to a molybdenum-titanium alloy or filler metal, which is a heterogeneous material, by keeping it in a vacuum atmosphere at 25 to 100 ° C for about 10 minutes to 1 hour under the melting point of the Ag-Cu alloy before reaching the brazing temperature The oxide or organic material can be stably removed.

또한, 본 발명은 이종(異種)재료의 브레이징 접함 시 몰리브덴, 티타늄 합금, 필러 금속에 포함된 산화물 또는 유기물 제거, 티타늄 합금의 물성 변화 방지, 티타늄 합금과의 젖음성 향상이 가능함으로써 기존 방식으로는 건전한 접합이 어려웠던 몰리브덴과 티타늄 합금 간의 건전한 브레이징 접합이 가능한 효과가 있다.Further, the present invention can remove oxides or organic substances contained in molybdenum, titanium alloys, and filler metals when the brazing of different kinds of materials, prevent the change of the physical properties of the titanium alloys, and improve the wettability with the titanium alloys, It is possible to achieve a sound brazing bond between molybdenum and titanium alloy, which is difficult to bond.

도 1은 본 발명에 따른 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에서 사용한 필러 금속과 접합금속인 몰리브덴 및 티타늄 합금 사이의 젖음성을 평가한 결과를 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이징 시의 가열 및 냉각 공정을 설명하기 위한 그래프이고, 도 4는 비교예 2에 따른 브레이징 접합 시, 티타늄 합금에서 상변태가 나타나는 것을 보여주는 사진이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 Ag-Cu계 필러금속을 사용하여 760℃까지 가열하고 30분간 유지한 후, 860℃에서 30분간 유지하는 조건으로 브레이징 접합을 수행한 브레이징 접합부의 단면 사진이고, 도 6은 도 4의 계면에 인접한 티타늄 합금 조직(①조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과이며, 도 7은 도 4의 티타늄 합금과 필러금속의 계면 조직(②조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과이고, 도 8은 도 4의 필러금속 조직(③조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과이며, 도 9는 도 4의 필러금속과 몰리브덴의 계면 조직(④조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과이고, 도 10은 도 4의 계면에 인접한 몰리브덴 조직(⑤조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과이다.FIG. 1 is a flow chart of a brazing method of a molybdenum and a titanium alloy according to the present invention, FIG. 2 is a photograph showing a result of evaluation of wettability between a filler metal used in the embodiment of the present invention and a molybdenum and a titanium alloy, FIG. 3 is a graph for explaining the heating and cooling process at the time of brazing according to the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a photograph showing that a phase transformation occurs in the titanium alloy at the time of brazing according to Comparative Example 2, Sectional photograph of a brazed joint in which brazing was performed under the condition of heating to 760 占 폚 using Ag-Cu-based filler metal according to an embodiment of the present invention, holding for 30 minutes and holding at 860 占 폚 for 30 minutes, FIG. 7 is a photograph of the titanium alloy structure adjacent to the interface of FIG. 4 (a texture) and the result of the EDS analysis of the structure, Fig. 8 is a photograph showing the photograph of the filler metal tissue (③ tissue) of Fig. 4 and the EDS analysis result of this tissue, Fig. 9 is a graph showing the results of EDS analysis of the interfacial tissue FIG. 10 is a photograph showing the observation of the molybdenum texture (⑤ texture) adjacent to the interface of FIG. 4 and the EDS analysis of the structure of the molten metal Results.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기초로 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

또한 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.It should also be understood that the terms or words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense and that the inventors may properly define the concept of the term to best describe its invention And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

본 발명에 있어서, '순금속'이란 단일한 원소로 이루어진 금속이며, 제조과정에서 의도하지 않고 불가피하게 혼입되는 불순물이 소량 포함된 금속을 포함한다. 또한, '합금'이란 하나의 금속에 성질이 다른 금속이나 비금속이 1종 이상 포함된 것으로, 제조과정에서 의도하지 않고 불가피하게 혼입되는 불순물이 소량 포함된 금속을 포함한다.In the present invention, 'pure metal' is a metal consisting of a single element and includes a small amount of impurities that are unintentionally and unintentionally incorporated in the manufacturing process. "Alloy" is a metal containing one or more metals or nonmetals having different properties and containing a small amount of impurities that are unintentionally and unintentionally incorporated in the manufacturing process.

도 1은 본 발명에 따른 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법의 순서를 나타낸다.1 shows a procedure of a brazing method of a molybdenum-titanium alloy according to the present invention.

도시된 바와 같이, 이종(異種)의 접합재료인 몰리브덴과 티타늄 합금의 사이로 Ti을 소량 포함한 Ag-Cu 합금인 필러금속을 배치한다(S10). 이어, 제1 가열 수행을 수행(S20)한 후 제2 가열 수행을 수행(S30)한 다음, 필러 금속을 냉각함으로써 이종(異種)재료인 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 접합이 완료된다(S40).As shown in the figure, a filler metal, which is an Ag-Cu alloy containing a small amount of Ti, is disposed between the molybdenum and the titanium alloy, which are different kinds of bonding materials (S10). Next, the first heating operation is performed (S20), the second heating operation is performed (S30), and the brazing metal is cooled to complete the brazing of the molybdenum and the titanium alloy, which are different materials, at step S40.

구체적으로, S10의 몰리브덴, 티타늄 합금,필러금속은 다음과 같다. 상기 몰리브덴은 순몰리브덴은 물론 몰리브덴을 주성분으로 하는 합금을 포함할 수 있다. 상기 티타늄 합금은 Ti-Al-V 합금을 사용하지만 티타늄 성분을 주성분으로 하는 합금이라면 어느 것이나 사용될 수 있다. 상기 Ag-Cu계 필러금속은 상기 Ag-Cu계 필러금속은 중량%로, Ag: 60~70%, Cu: 30~40%, Ti: 1~3%를 포함할 수 있고, 불순물은 1중량% 이하, 바람직하게는 0.1중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.01중량% 이하로 유지한다.Specifically, the molybdenum, the titanium alloy, and the filler metal of S10 are as follows. The molybdenum may include pure molybdenum as well as an alloy containing molybdenum as a main component. The titanium alloy may be a Ti-Al-V alloy, but any alloy containing titanium as a main component may be used. The Ag-Cu-based filler metal may comprise 60 to 70% of Ag, 30 to 40% of Cu, and 1 to 3% of Ti, and the Ag-Cu-based filler metal may include 60 to 70% % Or less, preferably 0.1 wt% or less, more preferably 0.01 wt% or less.

본 발명에서, 상기 Ag-Cu계 필러금속에 포함된 각 합금원소의 첨가이유는 다음과 같다. 상기 Ag와 Cu의 함량은 티타늄 합금의 β상변태 온도인 995℃ 보다 훨씬 낮은 온도에서 브레이징이 이루어질 수 있도록 융점이 815℃ 부근으로 낮게 유지되고 동시에 브레이징 되었을 때, 접합부의 인장강도가 적어도 400MPa 이상이 될 수 있도록 하는 조절된 범위이다. 이러한 이유는 상기 범위를 벗어날 경우 브레이징 온도가 높아지거나 접합강도가 낮아 적합하지 않기 때문이다.In the present invention, the reason why each alloy element contained in the Ag-Cu-based filler metal is added is as follows. The Ag and Cu contents are maintained at a low melting point around 815 ° C so that the brazing can be performed at a temperature much lower than the? Phase transformation temperature of the titanium alloy of 995 ° C. When the brazing is simultaneously performed, the tensile strength of the joint is at least 400 MPa The adjusted range to allow. This is because when the temperature is outside the above range, the brazing temperature rises or the bonding strength is low, which is not suitable.

상기 Ti는 Ag-Cu 합금이 몰리브덴과의 젖음성이 좋지 않으므로 접합 상대 모재인 티타늄 합금과의 젖음성을 높이기 위한 것이다. 이러한 이유는 1중량% 미만일 경우 젖음성 개선 효과가 충분하지 않고, 3중량%를 초과할 경우 융점이 900℃ 부근으로 현저하게 높아지기 때문이다. 상기 불순물은 Ag-Cu계 필러 금속은 제조 과정 또는 원료에 포함되는 불가피한 불순물을 포함한다.The Ti is for improving the wettability of the Ag-Cu alloy with the titanium alloy, which is the base material for bonding, because the wettability of the Ag-Cu alloy with molybdenum is poor. The reason for this is that the effect of improving the wettability is not sufficient when the content is less than 1% by weight, and the melting point is remarkably increased to about 900 캜 when the content exceeds 3% by weight. The impurities include the inevitable impurities contained in the raw material or the manufacturing process of the Ag-Cu-based filler metal.

구체적으로, S20의 제1 가열 수행은 S20-1과 같이 모재와 대기 중의 산소, 질소, 수소 등의 가스와의 반응을 방지하기 위한 고순도 불활성 가스 분위기 또는 진공 분위기가 선택되고, S20-2와 같이 필러금속의 융점 아래 온도로 가열된 후, S20-3과 같이 제1 가열시간에 도달됨으로써 완료된다.Specifically, in the first heating operation of S20, a high purity inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere is selected to prevent the reaction between the base material and gases such as oxygen, nitrogen, and hydrogen in the atmosphere, as in S20-1, After the filler is heated to the temperature below the melting point of the metal, it is completed by reaching the first heating time as in S20-3.

이 경우, 제 1 가열 분위기 조건은 진공도가 1ㅧ10-3torr 이하, 바람직하게는 1ㅧ10-4torr 이하인 진공 분위기가 선택된다. 이러한 이유는 모재 또는 브레이징 재료에 부착된 이물질의 효율적인 분해 제거가 이루어지기 때문이다.In this case, a vacuum atmosphere having a degree of vacuum of 1 10 -3 torr or less, preferably 1 10 -4 torr or less is selected as the first heating atmosphere condition. This is because efficient decomposition and removal of foreign matter adhered to the base material or the brazing material is performed.

또한, 제 1 가열 온도 조건은 Ag-Cu계 필러금속의 가열온도가 융점 아래 25~100℃까지 가열되며, 바람직하게는 740~780℃까지 가열되고, 보다 바람직하게는 750~770℃까지 가열된다. 이러한 이유는 Ag-Cu계 필러금속의 가열온도가 Ag-Cu계 필러금속의 융점 아래 100℃ 미만일 경우 불순물의 제거 및/또는 필러금속의 열을 유지하게 지나치게 낮고, Ag-Cu계 필러금속의 융점 아래 25℃를 초과할 경우 필러금속의 융점에 지나치게 근접하기 때문이다.In addition, the first heating temperature condition is that the heating temperature of the Ag-Cu-based filler metal is heated to 25 to 100 캜, preferably to 740 to 780 캜, and more preferably to 750 to 770 캜, . This is because when the heating temperature of the Ag-Cu-based filler metal is lower than 100 占 폚 below the melting point of the Ag-Cu-based filler metal, it is too low to maintain the heat of the filler metal and / If it is below 25 캜, it is too close to the melting point of the filler metal.

그리고, 제 1 가열 유지시간 조건은 10분~5시간 동안 유지되며, 바람직하게는 20분~1시간 동안 유지되고, 보다 바람직하게는 25분~50분 동안 유지된다. 이러한 이유는 10분 미만일 경우 열분포를 균일하게 하는 효과가 떨어지게 되고, 또한 5시간을 초과할 경우 열분포 균일화가 완료되는 반면 시간 지연으로 에너지가 낭비되기 때문이다.The first heating and holding time conditions are maintained for 10 minutes to 5 hours, preferably 20 minutes to 1 hour, and more preferably 25 minutes to 50 minutes. This is because, if the time is less than 10 minutes, the effect of uniformizing the heat distribution becomes ineffective, and if it exceeds 5 hours, the heat distribution uniformization is completed, but the energy is wasted due to the time delay.

구체적으로, S30의 제2 가열 수행은 S30-1과 같이 모재와 대기 중의 산소, 질소, 수소 등의 가스와의 반응을 방지하기 위한 고순도 불활성 가스 분위기 또는 진공 분위기가 선택되고, S30-2와 같이 필러금속의 융점 위 온도로 가열된 후, S30-3과 같이 제2 가열시간에 도달됨으로써 완료된다. Specifically, in the second heating operation of S30, as in S30-1, a high purity inert gas atmosphere or vacuum atmosphere is selected to prevent the reaction between the base material and gases such as oxygen, nitrogen, and hydrogen in the atmosphere, and as in S30-2 Is heated to a temperature above the melting point of the filler metal, and is then completed by reaching a second heating time as in S30-3.

이 경우, 제 2 가열 분위기 조건은 고순도 불활성 가스 분위기가 선택된다. 이러한 이유는 모재 또는 브레이징 재료에 부착된 이물질의 효율적인 분해 제거가 이루어지기 때문이다.In this case, a high purity inert gas atmosphere is selected as the second heating atmosphere condition. This is because efficient decomposition and removal of foreign matter adhered to the base material or the brazing material is performed.

또한, 제 2 가열 온도 조건은 Ag-Cu계 필러금속의 가열온도가 융점 위 25~100℃까지 가열하는데, 바람직하게는 840~880℃까지 가열하며, 보다 바람직하게는 850~870℃까지 가열한다. 이러한 이유는 가열온도가 융점 위 25℃ 미만일 경우 필러금속이 충분히 용융되지 않아 건전한 접합이 어렵고, 100℃를 초과할 경우 필러금속의 흐름성이나 접합부 침식에 영향을 미치기 때문이다. The second heating temperature condition is that the heating temperature of the Ag-Cu-based filler metal is heated to 25 to 100 캜 above the melting point, preferably to 840 to 880 캜, more preferably to 850 to 870 캜 . This is because when the heating temperature is lower than the melting point of 25 ° C, the filler metal is not sufficiently melted to make a sound bonding. If the heating temperature exceeds 100 ° C, the flowability of the filler metal and the bonding erosion are affected.

그리고, 제 2 가열 유지시간 조건은 30분 이하로 유지하고, 바람직하게는 5분~20분 동안 유지하며, 보다 바람직하게는 5분~10분 동안 유지한다. 이러한 이유는 5분 미만일 경우 브레이징 접합의 안정성이 떨어지고 20분을 초과할 경우 브레이징 접합강도가 낮아지기 때문이다.The second heating and holding time condition is maintained for 30 minutes or less, preferably for 5 minutes to 20 minutes, and more preferably for 5 minutes to 10 minutes. This is because the brazing joint is less stable in less than 5 minutes and less than 20 minutes in brazed joint strength.

구체적으로, S40의 필러금속 냉각은 노냉으로 냉각된다. 이러한 이유는 급격한 냉각이 브레이징 접합된 제품의 급격한 수축을 유발하여 접합부에 균열을 초래할 수 있음을 방지하기 위함이다. 일례로, 3℃/분~7℃/분의 속도로 냉각이 이루어지는 것이 바람직한데, 3℃/분보다 느릴 경우 브레이징 접합에 소요되는 시간이 과다해지고, 7℃/분보다 빠를 경우 모재와 필러금속의 열전달이 고르게 유지되지 않아 접합부에 균열을 초래할 수 있기 때문이다. Specifically, the filler metal cooling of S40 is cooled by furnace cooling. This is to prevent the abrupt cooling from causing rapid shrinkage of the brazed jointed product and causing cracks in the jointed portion. For example, it is preferable that cooling is performed at a rate of 3 ° C / min to 7 ° C / min. When the temperature is slower than 3 ° C / min, the time required for the brazing bonding becomes excessive, The heat transfer of the joint portion may not be maintained uniformly, and the joint portion may be cracked.

이와 같이, 본 발명에 따른 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법은, (a) 몰리브덴과 티타늄 합금의 접합부에 Ag-Cu계 필러금속을 배치한 후 상기 Ag-Cu계 필러금속의 융점 아래 25~100℃까지 가열하고 소정시간 유지하는 제 1 가열단계와, (b) 제 1 가열단계에서 상기 Ag-Cu계 필러금속의 융점 위 25~100℃까지 가열하고 소정시간 유지하는 제 2 가열단계 및 (c) 상기 Ag-Cu계 필러금속을 냉각시키는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of brazing a molybdenum and a titanium alloy according to the present invention comprises the steps of: (a) placing an Ag-Cu filler metal in a joining portion of molybdenum and a titanium alloy, (B) a second heating step of heating to a temperature of 25 to 100 DEG C above the melting point of the Ag-Cu-based filler metal in the first heating step and holding the same for a predetermined time, and (c) And a cooling step of cooling the Ag-Cu-based filler metal.

이하 본 발명의 실시예들과 비교예를 통해 본 발명을 도 2내지 도 10을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. 2 to 10 through Examples and Comparative Examples of the present invention.

접합금속 및 필러금속의 조성Composition of bonded and filler metals

본 실시예에서는 브레이징 접합용 모재의 하나인 티타늄 합금(10)으로는 Ti-Al-V 합금을 사용하였고, 다른 모재인 몰리브덴(1)으로는 순몰리브덴(순도 99.95%)을 각각 사용하였으며, 필러금속(20)으로는 Ag-Cu계 합금을 사용하였다.In this embodiment, Ti-Al-V alloy is used as the titanium alloy 10 which is one of the base materials for brazing bonding, pure molybdenum (purity 99.95%) is used as molybdenum (1) As the metal 20, an Ag-Cu alloy was used.

또한, 본 실시예와의 비교를 위하여, 본 실시예와 동일한 모재(1,10)에 상이한 필러금속인 BNi-2 합금(비교예 1)과 Ag-5Pd 합금(비교예 2)를 각각 사용하여 브레이징 접합을 수행하였다.For comparison with this embodiment, BNi-2 alloy (Comparative Example 1) and Ag-5Pd alloy (Comparative Example 2), which are different filler metals, were used for the base material 1, Brazing bonding was performed.

이들 모재 및 필러금속의 구체적인 화학조성은 하기 표 1에 나타내었다.The specific chemical compositions of these base metals and filler metals are shown in Table 1 below.

종류Kinds 화학조성(중량%)Chemical composition (% by weight) 융점Melting point 접합
금속
join
metal
Ti 합금Ti alloy Ti-6Al-4V-0.25Fe-0.2OTi-6Al-4V-0.25Fe-0.2O 1660℃1660 ° C
몰리브덴molybdenum Mo(순도 99.5%)Mo (purity 99.5%) 2617℃2617 ° C 필러
금속
filler
metal
실시예Example Bal Ag-35.3Cu-1.75TiBal Ag-35.3Cu-1.75Ti 815℃815 ℃
비교예 1Comparative Example 1 BNi-2BNi-2 1000℃1000 ℃ 비교예 2Comparative Example 2 Ag-5PdAg-5Pd 985℃ 985 ° C

필러금속 젖음성 평가Evaluation of filler metal wettability

이상과 같은 브레이징 과정에서 접합금속(모재)과 필러금속 간의 젖음성이 나쁘면 건전한 접합이 이루어지지 않을 뿐 아니라, 접합 간격이 클 때는 필러금속이 접합 간격 내에 완전히 충전되지 않아 불완전 접합이 발생하게 된다.If the wettability between the bonding metal (base material) and the filler metal is poor in the brazing process as described above, not only a good bonding is achieved, but the filler metal is not completely filled in the bonding gap when the bonding gap is large, resulting in incomplete bonding.

이에 따라, 본 실시예에서 사용한 Ag-Cu계 합금(20)이 몰리브덴(1)과 티타늄 합금(10)과의 젖음성이 어떤지를 평가하였다. 구체적으로, 젖음성 평가는 몰리브덴과 Ti 합금으로 이루어진 모재의 표면에 필러금속 조각을 배치한 후 브레이징 온도까지 가열하고 30분간 유지한 후의 상태를 시각적으로 관찰하는 것으로 하였는데, 도 1은 그 결과를 나타낸 것이다.Thus, the wettability of the molybdenum (1) and the titanium alloy (10) was evaluated as to whether or not the Ag-Cu alloy 20 used in the present example had a wettability. Specifically, in the evaluation of wettability, a filler metal piece was placed on the surface of a base material made of molybdenum and a Ti alloy, and then heated to a brazing temperature and maintained for 30 minutes. .

도 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 사용한 Ag-Cu계 합금(20)은 몰리브덴(1)과의 젖음성은 낮지만, 티타늄 합금(10)과의 젖음성은 매우 양호함을 알 수 있다. 이에 따라, 브레이징 시 티타늄 합금(10)과의 양호한 젖음성이 몰리브덴(1)과의 낮은 젖음성을 상당 부분 상쇄할 수 있음을 알 수 있다.2, it can be seen that the wettability of the Ag-Cu alloy 20 with the molybdenum 1 is low, but the wettability with the titanium alloy 10 is very good. have. Thus, it can be seen that the good wettability with the titanium alloy 10 at the time of brazing can largely offset the low wettability with the molybdenum 1.

브레이징 방법Brazing method

브레이징은 1ㅧ10-4torr 진공분위기에서, 도 3에 도시된 가열 및 냉각방법을 통해 수행하였다. 일례로, 접합금속의 상부는 36mm(가로)ㅧ40mm(세로)ㅧ12mm(두께)로 가공하고, 하부는 40mm(가로)ㅧ40mm(세로)ㅧ16mm(두께)로 가공한 후, 표면이 일정한 조도를 갖도록 표면에 대해 밀링가공을 수행하였다. 이어서 접합소재의 접합부를 탈지, 산세하여 깨끗한 상태가 되도록 하였다. 그리고 필러금속을 접합부에 부착시킨 후 진공가열로(진공도 5ㅧ10-5torr 이하)에 장입하여 브레이징을 수행하였다.The brazing was carried out in a vacuum of 1 10 -4 torr through the heating and cooling method shown in FIG. For example, the upper part of the bonding metal is processed to 36 mm (width) to 40 mm (length) to 12 mm (thickness), and the lower part to 40 mm (width) to 40 mm (length) to 16 mm Milling was performed on the surface so as to have roughness. Subsequently, the bonded portion of the bonded material was degreased and pickled to be in a clean state. Then, the filler metal was adhered to the joint, and then brazing was performed by charging it into a vacuum heating furnace (vacuum degree 5 ㅧ 10 -5 torr or less).

구체적으로, 가열은 필러금속의 종류에 상관없이 200분에 걸쳐서 가열하였으며, 불안정한 온도 분포를 안정되게 유지하고 모재 및 필러금속의 표면에 부착되어 있는 산화물과 오일 등의 이물질이 열분해를 통해 충분히 제거될 수 있도록 760℃에서 30분간 유지하는 제 1 가열단계를 수행하였다. 이때, 제 1 가열단계의 유무에 따른 영향을 확인하기 위하여, 760℃에서 유지하지 않고 곧바로 브레이징을 하는 것과, 760℃에서 30분간 유지한 후 브레이징을 하였을 때의 차이를 비교 확인하였다.Specifically, the heating was carried out for 200 minutes regardless of the type of filler metal, and the unstable temperature distribution was stably maintained, and foreign materials such as oxides and oils adhering to the surface of the base metal and the filler metal were sufficiently removed through thermal decomposition A first heating step of holding at 760 ° C for 30 minutes was carried out. At this time, in order to confirm the effect of the presence of the first heating step, it was confirmed that the brazing was performed immediately without holding at 760 ° C, and the difference between brazing after holding at 760 ° C for 30 minutes and brazing was confirmed.

상기와 같은 제 1 가열단계 이후에, 최종 브레이징 온도까지 가열하여 소정 시간 동안 유지(제 2 가열단계)하는 방식을 사용하였다. 이때, 브레이징 온도는 각각 필러금속의 융점 위 50℃로 하였으며, 브레이징 온도에서의 유지시간이 브레이징 접합에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 본 실시예에 따른 모재와 필러금속을 사용하여 제 2 가열단계의 유지시간을 각각 0분, 10분, 20분, 30분으로 하여 브레이징을 수행하였다. 그리고, 냉각방법은 제 2 가열단계 이후에 노냉하는 방식을 사용하였다. 이때, 분당 냉각속도는 약 5℃였다.After the first heating step, a method of heating to the final brazing temperature and holding it for a predetermined time (second heating step) was used. In this case, the brazing temperature was set at 50 ° C above the melting point of the filler metal. In order to confirm the influence of the holding time at the brazing temperature on the brazing bonding, the base material and the filler metal according to the present embodiment were used, Brazing was carried out at 0, 10, 20 and 30 minutes, respectively. In the cooling method, the furnace cooling method was used after the second heating step. At this time, the cooling rate per minute was about 5 ° C.

또한, 비교예 1의 경우에는 760℃에서 30분 유지하는 제 1 가열단계 이후에 1050℃에서 30분 유지하는 제 2 가열단계의 조건으로 3회에 걸쳐 브레이징을 수행하였다.Further, in the case of Comparative Example 1, the brazing was performed three times under the condition of the first heating step of holding at 760 ° C for 30 minutes and the second heating step of holding at 1050 ° C for 30 minutes.

또한, 비교예 2의 경우에는 760℃에서 30분 유지하는 제 1 가열단계 이후에 1035℃에서 30분 유지하는 제 2 가열단계의 조건으로 3회에 걸쳐 브레이징을 수행하였다.Further, in the case of Comparative Example 2, the brazing was performed three times under the condition of the second heating step of holding at 1035 캜 for 30 minutes after the first heating step of holding at 760 캜 for 30 minutes.

하기 표 2는 상기한 조건을 수행한 브레이징 시편을 나타낸 것이다.Table 2 below shows the brazing specimens subjected to the above conditions.

No.No. 필러금속Filler metal 제1가열First heating 제2가열Second heating 냉각Cooling 비고Remarks 온도(℃)Temperature (℃) 시간(분)Time (minutes) 온도(℃)Temperature (℃) 시간(분)Time (minutes) 1One Ag-CuAg-Cu 760760 3030 860860 00 노냉Cold working 실시예Example 22 Ag-CuAg-Cu 760760 3030 860860 1010 노냉Cold working 실시예Example 33 Ag-CuAg-Cu 760760 3030 860860 2020 노냉Cold working 실시예Example 44 Ag-CuAg-Cu 760760 3030 860860 3030 노냉Cold working 실시예Example 55 Ag-CuAg-Cu 760760 00 860860 3030 노냉Cold working 비교예Comparative Example 66 BNi-2BNi-2 760760 3030 10501050 3030 노냉Cold working 비교예Comparative Example 77 Ag-5PdAg-5Pd 760760 3030 10351035 3030 노냉Cold working 비교예Comparative Example

브레이징 접합조직 분석Analysis of brazed joint tissue

비교예 1의 경우에는 브레이징 접합이 이루어지지 않았다. 또한, 비교예 2의 경우에는 접합부에서 건전한 접합을 얻을 수 있었으나, 도 4에 나타난 바와 같이, 브레이징 온도가 1035℃ 로 매우 높아, 접합 모재인 티타늄 합금에 상변태가 발생하였음이 관찰되어, 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 접합에는 적합하지 않음이 확인되었다.In the case of Comparative Example 1, brazing was not performed. As shown in Fig. 4, the brazing temperature was as high as 1035 DEG C, and it was observed that phase transformation occurred in the titanium alloy as the base material for bonding. As a result, molybdenum and titanium It was confirmed that it is not suitable for brazing of alloys.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 Ag-Cu계 필러금속을 사용하여 760℃까지 가열하고 30분간 유지한 후, 860℃에서 30분간 유지하는 조건을 브레이징 접합을 수행한 브레이징 접합부의 단면 사진이다.5 is a cross-sectional photograph of a brazed joint in which brazing is performed under the condition of heating to 760 ° C. using an Ag-Cu-based filler metal according to an embodiment of the present invention, holding for 30 minutes, and holding at 860 ° C. for 30 minutes .

도 6은 도 5의 ① 조직(즉, 계면에 인접한 티타늄 합금 조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다. 도 5에서 확인되는 바와 같이, 티타늄 조직의 상변태는 관찰되지 않았고, 성분 분석 결과 소량의 Mo, Ag 및 Cu가 확산되어 있음이 관찰된다.Fig. 6 is a photograph showing the structure (i. E., The titanium alloy structure adjacent to the interface) of Fig. 5 and the EDS analysis result of this structure. As can be seen in FIG. 5, no phase transformation of the titanium structure was observed, and component analysis revealed that a small amount of Mo, Ag, and Cu were diffused.

도 7은 도 5의 ② 조직(즉, 티타늄 합금과 필러금속의 계면 조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다. 도 6에서 확인되는 바와 같이, 티타늄 합금과 필러금속의 계면에는 Ti 합금 내에 Cu와 Ag가 상당량 포함되어 있는 확산층이 관찰된다.FIG. 7 is a photograph showing an observation of the ② structure (that is, the interfacial structure of the titanium alloy and the filler metal) of FIG. 5 and the EDS analysis result of this structure. As can be seen from FIG. 6, a diffusion layer containing a considerable amount of Cu and Ag in the Ti alloy is observed at the interface between the titanium alloy and the filler metal.

도 8은 도 5의 ③ 조직(즉, 필러금속 조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다. 도 8에서 확인되는 바와 같이, 필러금속 내부까지 상당량의 Ti와 Mo가 확산되어 있는 것이 확인된다.Fig. 8 is a photograph showing the ③ structure (i.e., filler metal structure) of Fig. 5 and the EDS analysis result of this structure. As shown in Fig. 8, it is confirmed that a considerable amount of Ti and Mo are diffused into the filler metal.

도 9는 도 5의 ④ 조직(즉, 필러금속과 몰리브덴의 계면 조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다. 도 9에서 확인되는 바와 같이, 필러금속과 몰리브덴 계면에는 몰리브덴에 Ag, Cu 및 Ti가 상당량 확산되어 있는 확산층이 관찰된다.9 is a photograph of the ④ texture (ie, the interfacial structure of the filler metal and molybdenum) of FIG. 5 and the EDS analysis result of this structure. As can be seen from Fig. 9, a diffusion layer in which a considerable amount of Ag, Cu and Ti are diffused into molybdenum is observed at the interface between the filler metal and the molybdenum.

도 10은 도 5의 ⑤ 조직(즉, 계면에 인접한 몰리브덴 조직)을 관찰한 사진과 이 조직의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다. 도 10에서 확인되는 바와 같이, 계면에 인접한 몰리브덴에도 소량의 Ag, Cu 및 Ti가 확산되어 있음이 관찰된다. 상기한 미세조직 관찰결과 외관상 접합 자체는 양호한 것이 확인되며, 접합계면에서 Ti 및 Cu 함량이 비교적 높게 나타났다.FIG. 10 is a photograph showing the ⑤ texture (ie, molybdenum structure adjacent to the interface) of FIG. 5 and the EDS analysis result of this structure. As can be seen in Fig. 10, it is observed that small amounts of Ag, Cu and Ti are also diffused into the molybdenum adjacent to the interface. As a result of observation of the microstructure, it was confirmed that the bonding itself was good, and the content of Ti and Cu was relatively high at the bonding interface.

브레이징 접합부의 인장시험Tensile test of brazed joint

상기한 브레이징 과정을 통해 얻은 브레이징재의 접합부의 인장특성을 평가하기 위하여, 와이어 절단법을 이용하여 직경 10mm의 환봉을 가공하고, 환봉을 다시 ASTM E8 규격에 따른 인장시편을 가공한 후, 인스트론사의 인장시험기를 사용하여 인장시험을 수행하였으며, 하기 표 3은 그 결과를 나타낸 것이다.In order to evaluate the tensile properties of the joint portion of the brazing material obtained through the above brazing process, a round bar having a diameter of 10 mm was processed by a wire cutting method, and a round bar was again subjected to a tensile specimen according to ASTM E8, Tensile tests were performed using a tensile tester, and Table 3 below shows the results.

No.No. 필러금속Filler metal 인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
항복강도
(MPa)
Yield strength
(MPa)
연신율
(%)
Elongation
(%)
비고Remarks
1One Ag-CuAg-Cu 423423 349349 0.320.32 실시예Example 22 Ag-CuAg-Cu 400400 329329 0.560.56 실시예Example 33 Ag-CuAg-Cu 377377 275275 0.490.49 실시예Example 44 Ag-CuAg-Cu 293293 180180 0.500.50 실시예Example 55 Ag-CuAg-Cu 269269 165165 0.380.38 비교예Comparative Example 66 BNi-2BNi-2 -- -- -- 비교예Comparative Example 77 Ag-5PdAg-5Pd 460460 440440 0.920.92 비교예Comparative Example

상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 브레이징 접합재의 인장시험 결과, 비교예 2에 따라 브레이징이 이루어진 시편 No.7의 경우 인장특성은 가장 우수하였으나, 접합 모재인 티타늄 합금에 상변태를 유발하므로 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 접합에는 사용되기 어렵다.As shown in Table 3, the tensile test of the brazing material showed the best tensile properties in the case of the test piece No. 7, which was brazed according to the comparative example 2. However, since it causes phase transformation in the titanium alloy, It is difficult to use for brazing of alloys.

또한, 본 실시예와 동일한 모재 및 필러금속을 사용하고, 다만 제1가열단계를 거치지 않고 곧바로 브레이징 온도에서 브레이징 접합을 수행한 시편 No.5의 경우에는 동일한 조건에서 제1가열단계만 거친 시편 No.4에 비해 접합부의 인장강도가 낮을 뿐 아니라, 시편 No.1~3에 비해서는 접합부의 인장강도가 현저하게 낮다. 따라서 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 접합 시 제 1 가열단계를 거치는 것이 그렇지 않은 경우에 비해 브레이징 접합 특성을 향상시키는데 유리함을 알 수 있다.In the case of Specimen No. 5 in which the same base metal and filler metal as in the present embodiment were used and brazing was performed immediately at the brazing temperature without the first heating step, the specimen No. The tensile strength of the joint is lower than that of specimens Nos. 1 to 3, as well as the tensile strength of the joint is remarkably low. Therefore, it can be seen that the first heating step in the brazing of molybdenum and titanium alloy is advantageous in improving the brazing property compared to the case in which the first heating step is not performed.

또한, 제 2 가열단계에서 30분간 유지한 시편 No.4는 제 2 가열단계에서 0분, 10분 및 20분 유지한 시편 No.1~3에 비해 접합부의 인장강도가 낮은데, 이는 브레이징 온도에서 유지시간이 증가할수록 접합부에 화합물이 형성되어 시간이 지날수록 취약한 상이 증가하기 때문으로 보여진다.The specimen No. 4, which was held for 30 minutes in the second heating step, had a lower tensile strength at the joint portion than the specimens Nos. 1 to 3 maintained at 0, 10 and 20 minutes in the second heating step, It is considered that as the holding time increases, the compound is formed at the junction and the weaker phase increases with time.

한편, 제 2 가열단계에서 유지시간을 두지 않은 시편 No.1은 접합강도의 측면에서는 유리하나 안정적인 브레이징 접합을 구현하는 측면에서는 불리하다. 따라서, 브레이징 접합의 안정성과 접합강도의 측면을 고려할 때, 제 2 가열단계에서의 유지시간은 5분~ 20분이 가장 바람직하다.On the other hand, Specimen No. 1 having no holding time in the second heating step is advantageous in terms of bonding strength but is disadvantageous in terms of realizing stable brazing bonding. Therefore, when considering the stability of the brazing joint and the aspect of the bonding strength, the holding time in the second heating step is most preferably 5 minutes to 20 minutes.

이러한 실시예 및 비교예로부터 본 발명의 몰리브덴과 티타늄 합금 간의 이종(異種)금속 브레이징 접합에서는 융점(melting point)이 약 815~820℃ 정도로 낮은 Ag-Cu계 브레이징 재료를 사용할 경우 브레이징 시 티타늄 합금의 상변태로 인한 모재의 물성 변화를 초래하지 않을 수 있다는 점과, Ag-Cu계 브레이징 재료에 소량의 Ti가 포함될 경우 티타늄 합금과의 젖음성이 향상되어 브레이징에 유리할 수 있다는 점과, 브레이징을 위한 가열 시에 브레이징 재료의 융점 아래 25~100℃에서 일정 시간 유지한 후 브레이징 온도까지 가열할 경우 브레이징이 이루어지기 전에 브레이징 재료 또는 모재의 표면에 부착된 이물질이 효과적으로 제거되고 모재의 열분포가 균일하게 되어 브레이징에 적합한 표면상태를 얻을 수 있다는 점을 알 수 있다. When the Ag-Cu brazing material having a melting point as low as about 815 to 820 DEG C is used in the dissimilar metal brazing joint between the molybdenum and the titanium alloy of the present invention from such Examples and Comparative Examples, And that when the Ag-Cu brazing material contains a small amount of Ti, the wettability with the titanium alloy may be improved, which may be advantageous for brazing, and that when heating for brazing When the brazing material is heated to the brazing temperature after being kept at a temperature of 25 to 100 ° C. for a certain time under the melting point of the brazing material, the foreign matter adhering to the surface of the brazing material or the base material is effectively removed before the brazing is performed, It can be seen that a suitable surface state can be obtained.

1 : 몰리브덴 10 : 티타늄 합금
20 : 필러금속
1: molybdenum 10: titanium alloy
20: filler metal

Claims (7)

(a) 몰리브덴과 티타늄 합금의 접합부에 Ag-Cu계 필러금속을 배치한 후 상기 Ag-Cu계 필러금속의 융점 아래 25~100℃까지 가열하고 소정시간 유지하는 제 1 가열단계;
(b) 제 1 가열단계에서 상기 Ag-Cu계 필러금속의 융점 위 25~100℃까지 가열하고 소정시간 유지하는 제 2 가열단계; 및
(c) 상기 Ag-Cu계 필러금속을 노냉으로 냉각시키는 냉각단계;를 포함하며,
상기 Ag-Cu계 필러금속은 중량%로, Ag는 상기 티타늄 합금의 β상변태 온도인 995℃ 보다 낮은 온도인 815℃ 융점온도에서 브레이징이 이루어지고 더불어 브레이징 되었을 때 상기 접합부의 인장강도가 400MPa 이상이 되는 60~70%이고, Cu는 상기 티타늄 합금의 β상변태 온도인 995℃ 보다 낮은 온도인 815℃ 융점온도에서 브레이징이 이루어지고 더불어 브레이징 되었을 때 상기 접합부의 인장강도가 400MPa 이상이 되는 30~40%이며, Ti는 젖음성 개선 효과가 충분하지 않은 1중량%를 초과하면서 융점이 900℃ 부근으로 현저하게 높아지는 3중량%를 초과하지 않는 1~3%인
것을 특징으로 하는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법.
(a) a first heating step of disposing an Ag-Cu filler metal at a junction of molybdenum and a titanium alloy, heating the alloy to a temperature of 25 to 100 캜 below the melting point of the Ag-Cu-based filler metal and holding the alloy for a predetermined time;
(b) a second heating step of heating the Ag-Cu-based filler metal to a temperature in the range of 25 to 100 占 폚 over a melting point of the Ag-Cu-based filler metal in a first heating step; And
(c) a cooling step of cooling the Ag-Cu-based filler metal by furnace cooling,
Ag is brazed at a melting point of 815 캜, which is lower than 995 캜, which is the β-phase transformation temperature of the titanium alloy, and when the brazing is further brazed, the tensile strength of the joint is 400 MPa or more And the Cu is brazed at a melting point of 815 캜 which is lower than the β-phase transformation temperature of the titanium alloy at a temperature of 815 캜. When the brazing is performed, the tensile strength of the welded portion is 30 to 40% And Ti is 1 to 3%, which is not more than 3% by weight, which is higher than 1% by weight, in which the wettability improving effect is insufficient,
≪ / RTI > wherein the molybdenum and titanium alloys are brazed.
제 1 항에 있어서,
상기 몰리브덴은 순 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금인 것을 특징으로 하는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molybdenum is pure molybdenum or a molybdenum alloy.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가열단계의 유지시간은 10분~1시간인 것을 특징으로 하는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the holding time of the first heating step is 10 minutes to 1 hour.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 가열단계의 유지시간은 20분 이하인 것을 특징으로 하는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the holding time of the second heating step is 20 minutes or less.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 가열단계의 유지시간은 5분~10분인 것을 특징으로 하는 몰리브덴과 티타늄 합금의 브레이징 방법.
The method according to claim 1,
And the holding time of the second heating step is 5 minutes to 10 minutes.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11228245A (en) * 1998-02-18 1999-08-24 Ngk Insulators Ltd Bonding composition for bonding different kinds of members to each other, composite member comprising different kinds of members bonded with the composition, and production of the composite member
JP2010052015A (en) * 2008-08-28 2010-03-11 Nhk Spring Co Ltd Method for producing different material-joined body and different material-joined body by the method
KR101367865B1 (en) * 2013-05-29 2014-02-27 국방과학연구소 Brazing method between titanium alloy and stainless steel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11228245A (en) * 1998-02-18 1999-08-24 Ngk Insulators Ltd Bonding composition for bonding different kinds of members to each other, composite member comprising different kinds of members bonded with the composition, and production of the composite member
JP2010052015A (en) * 2008-08-28 2010-03-11 Nhk Spring Co Ltd Method for producing different material-joined body and different material-joined body by the method
KR101367865B1 (en) * 2013-05-29 2014-02-27 국방과학연구소 Brazing method between titanium alloy and stainless steel

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