KR101802798B1 - 고압비틀림 압분성형된 브레이징재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루마늄 합금 분말과 플럭스 분말을 혼합하여 최종적인 브레이징재 제품의 형상으로 고압비틀림 압분성형한 브레이징재에 관한 것이다.
본 발명은 알루미늄 합금 분말과 플럭스 분말을 마련하는 균일하게 단순 혼합하는 단계, 상기 혼합된 알루미늄과 플럭스 혼합 분말을 금형 내에 장입하고 정하중 압축에 이은 고압비틀림에 의한 알루미늄 결정립의 소성변형으로 산화물 피막의 파괴 및 알루미늄 결정립의 미세화가 이루어지도록 하여 사각 단면의 링 형상으로서 링 외경 접선 방향에 대한 알루미늄 결정립의 배향각도(θ)가 5°∼ 45°인 브레이징재를 얻는다.
본 발명의 브레이징재는 고압비틀림에 의해 가해지는 전단응력의 작용으로 알루미늄 결정립의 소성변형과 그 소성변형에 수반하는 산화물 피막의 파괴 내지는 미세화로 브래이징재의 퍼짐성이 향상되는 장점과 함께 제조 과정 중에서의 원재료 손실을 최소화한 가운데 간단한 생산 공정으로 링 형상의 브레이징재를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

고압비틀림 압분성형된 브레이징재 및 그 제조방법{BRAZING FILLER METAL FORMED BY HIGH PRESSURE TORSION AND MATHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 이종 또는 동종의 금속 부재를 접합하는데 사용되는 브레이징재에 관한 것으로, 보다 자세하게는 알루미늄 합금 분말과 플럭스 분말을 혼합하여 최종적인 브레이징재 제품의 형상으로 압분성형함에 있어서 고압비틀림에 의해서 결정립계의 산화물 및 결정립 자체의 미세화가 이루어지도록 함으로써 제조 과정 중에서의 원재료 손실을 최소화한 가운데 간단한 생산 공정으로 퍼짐성(wettability)이 우수한 브레이징재를 제공할 수 있도록 한 고압비틀림 압분성형된 브레이징재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

브레이징(brazing)은 접합대상 금속 부재에 비해 낮은 융점을 갖는 용접재 (filler metal)를 사용하여 접합하는 기술로서, 금이나 은 등의 귀금속 접합에서부터 각종 자동차 부품과 냉장고의 열교환기의 파이프 접합 등에 이르기까지 광범위하게 적용되어 오고 있다.

브레이징의 접합과정은, 금속 부재의 접합부 상에 액상의 플럭스를 도포함과 아울러 브레이징재를 위치시킨 후 외부 열원을 이용하여 금속 부재의 표면에 형성되어 있던 산화물이 고용제거되도록 하는 한편 브레이징재가 용융되어 접합부 틈새에 채워진 상태로 응고되도록 하여 접합대상 금속 부재 사이의 접합이 이루어지도록 하고 있다.

그런데 상기의 분말상, 페이스트상 또는 액상의 플럭스를 먼저 접합부에 도포하는 브레이징 방식에서는 플럭스 도포과정이 복잡하고 또한 미리 도포된 플럭스가 흘러내려서 원하는 부위에 적정량의 플럭스를 도포하기가 곤란하다는 문제점이 지적되고 있다.

이에, 상기의 통상적인 플럭스 사용에 의한 브레이징 공정의 문제점을 감안하여 아래의 특허문헌1,2에는 브레이징재와 플럭스를 분말상으로 형성하여 이들 브레이징재 분말과 플럭스 분말을 혼합해서 단조압출 방식으로 소정의 형상으로 성형한 플럭스 함유 브레이징재가 알려져 있다.

KR0297609 10 KR0509587 10 상기 종래의 방법은 합금 분말과 플럭스 분말을 혼합하여 단조 공정을 통해 빌렛 형태의 예비성형체를 얻은 다음 이를 약 500℃의 온도에서 열간압출하여 파이프나 선재로 압출하고 소정의 치수로 인발한 후 절단하여 링 형태 등과 같은 플럭스가 함유되 브레이징재를 얻는다. 상기 방법에서는 압출 중의 빌렛 온도가 브레이징 합금 분말의 재결정 온도 이상으로 높아지게 되어 합금 분말과 플럭스가 반용융 상태로 되면서 합금 분말의 변형이 발생되어 합금 분말 간의 결합이 이루어지는 결과로 압출되어 나오는 브레이징재는 높은 강도를 유지하게 되고, 그에 따라 후속적인 인발 공정 및 절단 공정 등의 수행이 가능하게 된다. 그런데, 상기 종래의 방법에서는 분말의 혼합에 이은 빌렛 성형, 예열, 파이프 압출, 인발 및 절단 및 세척으로 이어지는 제조 과정이 복잡하고 완제품이 얻어지기까지 소요시간이 길게 걸린다는 단점으로 품질관리를 위한 요소가 많아지며 필요한 인적, 물적 자원이 커져 높은 생산비용이 높게 된다. 아울러 특히 절단 공정을 거치면서 많은 재료의 손실이 일어나게 되는 치명적인 단점이 지적되고 있으며, 그러한 재료의 손실은 원재료 대비 약 40%에 달하는 것으로 알려지고 있다. 한편, 상기 종래 방법의 복잡한 제조 공정과 높은 재료 손실율의 단점을 해소하기 위한 방편으로 아래의 특허문헌3에서는 볼밀 중에서 금속 분말과 플럭스 분말을 혼합한 후 프레스 성형만으로 최종적인 3차원 형상의 브래이징재로 압분성형하는 방법이 개시되고 있다. [선행기술문헌] [특허문헌] 일본 공개특허공보 특개평11-170089 그러나 상기 종래의 프레스 압분성형 방법에서는 금속 분말과 플럭스 분말의 볼밀 과정에서 분말의 표면에 금속에 비해 융접이 훨씬 높은 산화물층이 두텁게 형성되고, 이후의 프레스 성형을 거쳐 최종적인 브레이징재로 형성되더라도 결정립계를 둘러싸고 있는 산화물층이 그대로 존재하여 브레이징재의 용접 퍼짐성을 떨어뜨리게 되는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 종래의 단조압출 방식으로 제조된 플럭스 함유 브레이징재의 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압분성형시에 압축력에 이은 전단력이 가해지도록 하는 고압비틀림(HPT: High Pressure Torsion)에 의해서 결정립계의 산화물 파괴 및 결정립 자체의 미세화가 이루어지도록 함으로써 제조 과정 중에서의 원재료 손실을 최소화한 가운데 간단한 생산 공정으로 퍼짐성이 우수한 브레이징재를 제공할 수 있도록 한 고압비틀림 압분성형된 브레이징재 및 그 제조방법을 제공하는데 발명의 목적을 두고 있다.

본 발명의 상기 목적은, 알루미늄 합금 분말과 염화물계 또는 불화물계 플럭스 분말을 마련하는 단계; 상기 합금 분말 70 ∼ 90wt%와 플럭스 분말 10 ∼ 30wt% 비율로 균일하게 단순 혼합하는 단계; 상기 혼합된 합금 분말과 플럭스 분말을 금형 내에 장입하고 정하중 압축에 이은 전단력이 가해지도록 하는 고압비틀림(HPT: High Pressure Torsion)에 의해서 산화물 피막의 파괴 및 알루미늄 결정립의 미세화가 이루어지도록 하는 단계; 최종적인 제품 형태로 성형완료된 브레이징재를 금형으로부터 분리해 내는 단계로 이루어진 제조방법에 의해서 달성된다.

이하, 본 발명의 상기 제조방법에서 각 단계별 공정을 자세하게 설명한다.

먼저, 분말의 혼합 단계에서 사용되는, 금속분말로는 알루미늄 합금 분말이 사용되며, 바람직하게는 Al4045 및 Al4047의 분말을 들 수 있다. 이러한 알루미늄 분말과 혼합되는 플럭스 분말의 함량은 10 ∼ 30wt% 범위가 적절한바, 만일 플럭스의 함량이 10wt% 미만으로 되면 브레이징 접합시 유동성이 떨어져서 접합 틈새로 브레이징재가 흘러들지 못하게 되고, 30wt%를 초과하게 되면 유동성이 너무 좋아서 브레이징재가 접합부의 외부로 흘러나와 접합불량을 초래할 우려가 높다.

상기 합금 분말의 입자 크기는 분말상의 플럭스 입자가 균일하게 분산되는 것을 방해하지 않는 범위로서 535㎛ 이하의 크기가 바람직하다. 그리고 합금 분말의 입도 분포는 압분성형 단계에서의 충진성을 향상시킴과 아울러 성형체의 밀도를 증가시킬 수 있도록 넓은 입도 분포가 요구되는바, 본 발명의 알루미늄 합금분말의 입도 분포는 46 ∼ 535㎛ 범위가 바람직하다.

한편, 본 발명의 플럭스 분말로는 기존의 염화물계나 불화물계 플럭스가 사용될 수 있는바, 그 중에서 특히 KAlF₄ 70 ∼80wt%와 K₂AlF₅·H₂O & K₂AlF₅ 20 ∼ 30wt%의 조성으로 이루어진 노코록(Nocolok, 독일 SOLVAY사의 상품명) 플럭스가 바람직하다. 상기 노코록 플럭스의 경우에는 상기 금속 분말에 비해서 상대적으로 적은 크기로서 3.5 ∼ 25㎛ 의 입도 분포를 나타내며, 융점은 565 ∼ 572℃의 범위를 갖는다.

상기 알루미늄 분말은 활성화 에너지가 높은 특성을 지님에 따라 분말 제조시 분말 표면에 얇은 산화막이 존재하게 되고, 이러한 산화막은 알루미늄 분말의 안정성에 기여하는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 방법에서는 브레이징재의 퍼짐성을 확보하기 위한 일차적인 방편으로서, 알루미늄 분말과 플럭스 분말의 혼합 단계에서 볼밀 등을 이용하지 않고 단순 혼합이 이루어지도록 하여서, 종래 방법에서 볼밀 등을 이용한 혼합시에 유도되는 고온 산화성 분위기 및 입자의 미세화에 따른 비표면적 증가에 기인하는 분말 입자 표면에 존재하는 산화물층의 치밀화가 방지되도록 하고 있다. 그러나 볼밀 시 진공 상태 혹은 아르곤 가스 등 산소와 차단된 상태에서는 예외가 될 수 있다.

다음, 상기 혼합 분말에 대한 비틀림 압분성형 단계는 프레스 금형을 통해서 이루어지게 된다. 도1은 본 발명의 방법에서 사용되는 프레스 금형에 대한 개략 단면도이다. 도시된 바와 같이 프레스 금형은 하단부에 링 형상으로 돌출 형성된 펀치(1a)가 일체로 형성되어 수직으로 승강하며 압축력을 제공하는 상부 금형(1)과 상부 금형(1)의 수직 하부에 위치하며 상기 펀치(1a)에 대응하는 위치에 링 형상의 캐비티(2a)가 상부 표면상에 형성된 하부 금형(2)으로 구성된다. 도1의 프레스 금형에서 혼합 분말을 캐비티(2a) 내에 공급하기 위하여 상부 금형(1) 측에 위치하는 분말 공급장치와 성형이 완료된 브레이징재를 캐비티(2a)로부터 분리해 내기 위한 이젝터 등의 구성은 기존의 프레스 금형에서 구비된 구성들과 실질적으로 동일한 것으로서 이들 구성에 대한 도시는 생략되고 있다.

상기와 같은 프레스 금형의 캐비티(2a) 내부에 알루미늄 합금과 플럭스의 혼합 분말을 장입한 후, 상부 금형(1)을 하강시켜 캐비티(2a)에 장입된 혼합 분말 (mp)의 압분성형이 이루어지도록 한다. 이때 가해지는 성형 압력은 0.2 ∼ 3GPa 정도가 바람직하다.

이어서, 상기 상부 금형(1)의 하강이 완료된 시점에서 가해진 압력을 그대로 유지한 가운데 상부 금형이나 하부 금형 중 적어도 어느 하나를 회전시켜서, 즉 고압비틀림을 가해서 캐비티(2a) 내의 압분 성형체에 전단력이 가해지도록 한다. 만일 상,하부 금형을 동시에 회전시킬 때에는 그 회전방향은 반대로 되어야 한다. 이때 금형의 회전속도는 0.5 ∼ 5 rpm 정도가 바람직하다. 이와 같은 혼합분말의 압분체에 대한 고압비틀림 성형 단계는 상온 또는 최대 300℃의 온도에서 수행될 수 있다.

도2(가) 내지 (다)는 캐비티(2a) 내부에 장입된 혼합 분말이 소성변형되는 과정을 개략적으로 보인 것으로, 도2(가)는 상부 금형(1)에 의한 수직압력(정하중)이 가해지기 전 상태이고, 도2(나)는 정하중(압축력)이 가해진 마지막 시점, 다시 말하면 고압비틀림에 의한 전단응력이 가해지기 직전의 상태이고, 도2(다)는 고압비틀림이 가해진 후에 대한 것이다.

도2(가)에서와 같이, 캐비티(2a)에 장입되어 정하중 압력이 가해지기 전의 분말은 표면에 얇은 산화물 피막(O)이 피복된 분말(P)의 원상태를 유지하고 있다. 이어서, 상부 금형(1)의 하강에 따른 펀치(1a)로부터 가해지는 정하중 압력이 작용된 상태의 도2(나)의 분말은 도2(가)의 상태로부터 유연한 알루미늄 분말 입자들이 눌려져서 약간 변형된 상태로서, 이때 알루미늄 분말의 표면의 산화물 피막(O)은 깨지거나 함이 없이 원래의 상태를 유지하여 인접하는 산화물 피막(O)들간에 연속적으로 연결된 네트워크를 이루고 있다.

다음, 도2(나)의 상태로부터 고압비틀림에 의한 전단응력이 가해지게 되면, 도2(다)에서와 같이 알루미늄 분말 입자들은 일정한 방향성을 유지하면서 소성변형이 일어나게 되고, 이러한 소성변형의 결과로 알루미늄 입자를 둘러싸고 있던 산화물 피막(O)이 깨지거나 파괴되어 이전의 산화물 피막 네트워크가 해체됨과 아울러 산화물 피막(O)이 개재되지 않은 알루미늄 입자들 간의 직접 접촉에 의한 치밀한 결합이 이루어져서 성형체의 강도 증대가 수반된다.

상기와 같은 본 발명의 방법에 의해서 알루미늄 합금분말 70 ∼ 90wt%와 플럭스 분말 10 ∼ 30wt% 로 조성되어 고압비틀림 압분성형된 사각 단면의 링 형상으로서 링 외경 접선 방향에 대한 알루미늄 결정립의 배향각도(θ)가 5°∼ 45°인 본 발명의 브래이징재가 얻어지게 된다. 이때, 상기 알루미늄 결정립은 인접하는 결정립과 적어도 일부 구간에서 산화물 피막이 개재됨이 없이 직접 접촉을 이룬다.

도3은 본 발명의 브레이징재에 대한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 브레이징재는 단면이 사각형을 이루는 링 형상으로서, 내경(d)은 4 ∼ 22mm, 외경(D)은 7 ∼ 25mm, 두께(t)는 0.7 ∼ 4.5mm가 바람직하다. 본 발명의 상기 브레이징재는 고압비틀림(HPT) 과정에서 발생하는 알루미늄 분말 입자의 소성변형과 그 소성변형에 수반되는 산화물 피막의 파괴에 기인하는 분말 간의 건전한 결합을 통해서 성형체의 강도가 충분히 확보되기 때문에 강도의 보강을 위한 별도의 후속 처리공정을 필요로 하지 않는다.

한편, 도4(가)(나)는 본 발명의 브레이징재에 대한 사진으로서, 도4(가)는 브래이징재의 평면 사진이고, 도4(나)는 도4(가)의 브래이징재의 결정립 배향각을 보여주는 미세구조 사진이다.

도4(가),(나)에서 화살표 D1은 링형 브레이징재의 반경방향이고, D2는 상기 D1과 직각을 이루는 브레이징재 링의 외경부 한 지점의 접선방향이며, D3는 고압비틀림(HPT)시에 브레이징재에 가해지는 전단응력 방향이자 동 전단응력에 의해 소성변형된 알루미늄 결정립의 배향방향이다. 알루미늄 결정립은 고압비틀림에 의한 전단응력의 작용에 따라 원래의 형상으로부터 타원형으로 소성변형을 하게 되고 그 장축은 전단응력 방향의 작용방향을 향하게 되므로 D3는 알루미늄 결정립의 장축방향이기도 하다.

그리고 "θ"는 상기 접선 방향(D2)과 대한 알루미늄 결정립의 배향방향(D3) 사이의 각도이다. 상기 결정립 배향각도(θ)는 고압비틀림시 금형의 회전각도에 따라 변화하는바, 본 발명 브레이징재의 바람직한 결정립 배향각도(θ) 범위는 5°∼ 45°이다. 상기 결정립 배향각도(θ)가 5°미만일 때는 알루미늄 결정립의 소성변형 정도가 미약하여 결정립을 둘러싸고 있는 산화물 피막의 파괴에 의한 용접재의 퍼짐성 증진을 기대할 수 없을 뿐 아니라, 알루미늄 입자의 미세화 및 알루미늄 입자들 간의 직접적인 접촉결합이 미미하여 성형체에서 요구되는 강도를 확보하는데 문제가 있다. 반면에 결정립 배향각도(θ)가 45°를 초과하는 경우에는 알루미늄 결정립 및 산화물 피막의 미세화에 의한 성형체의 강도 증가와 브레이징재의 퍼짐성 증대가 기대되긴 하나, 이를 위해서는 금형의 회전각도 내지는 회전수를 늘려야 하는바, 앞서 밝힌 바와 같이 고압비틀림 단계에서의 금형 회전속도는 0.5 ∼ 5 rpm 정도로서 매우 더디게 회전하기 때문에 생산성의 하락을 피할 수 없는 문제가 있다.

이에 더하여, 통상적인 분말 성형에서의 성형 압력은 20MPa이고, 고압 성형인 경우 100MPa인 바, 0.2 ∼ 3GPa의 매우 높은 압력이 가해진 상태에서 상대적으로 긴 시간에 걸쳐 비틀림 응력을 가하게 되면, 오히려 결정립간의 높은 마찰력에 의한 마찰온도의 증가로 결정립 성장에 의한 조대화가 초래될 위험과 함께 금형 수명을 단축시키게 된다.

본 발명의 브레이징재는 종래의 분말 혼합에 이은 빌렛 성형, 예열, 파이프 압출, 인발 및 절단으로 이어지는 복잡한 제조공정과는 달리 고압비틀림 압분성형 이라는 한 공정만으로 최종적인 형태로의 브레이징재 성형이 이루어짐과 아울러 고압비틀림 과정에서 알루미늄 입자의 소셩변형 및 미세화로 인해서 브레이징재에서 요구되는 충분한 강도가 확보되기 때문에 상기 고압비틀림 압분 성형 후에 성형체의 강도 증진을 위한 별도의 후열처리 공정을 필요로 하지 않아서 제조공정의 간소화에 따른 제조비용의 절감 및 생산성의 향상을 도모할 수가 있다.

또한, 본 발명의 브레이징재는 고압비틀림에 의해 가해지는 전단응력의 작용으로 알루미늄 결정립의 소성변형과 그 소성변형에 수반하는 산화물 피막의 파괴 내지는 미세화로 브래이징재의 퍼짐성이 향상되는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 방법에서 사용되는 프레스 금형에 대한 개략 단면도.
도2(가) 내지 (다)는 압분 성형시 혼합 분말의 단계별 소성변형 과정을 보인 개략도.
도3은 본 발명의 일실시예 브레이징재에 대한 사시도.
도4(가)(나)는 본 발명의 일실시예 브레이징재에 대한 사진으로서, 도4(가)는 브래이징재의 평면 사진이고, 도4(나)는 도4(가)의 브래이징재의 결정립 배향각을 보여주는 미세구조 사진.
도5의(가) 내지 (바)는 본 발명의 방법에 따른 고압비틀림 압분성형시 금형회전량별 조직 확대사진.
도6은 비교예 시편에 대한 용접 퍼짐성 시험 사진.
도7은 본 발명 실시예 시편에 대한 용접 퍼짐성 시험 사진.

본 발명의 상기 기술적 목적과 특징적인 구성을 비롯한 구체적인 제조 공정은 아래의 실시예를 통해서 보다 구체적으로 이해될 것이다.

먼저, 아래의 표1과 같이 조성을 달리하는 알루미늄 합금 분말 80wt%와 로코록 플럭스 분말 20wt%를 혼합 분말을 성형 금형 내에 장입하고 1.5GPa의 압력하에 금형의 회전속도와 금형 회전량을 변화시켜서, 내경 7mm, 외경 10mm, 높이 1.5mm인 링 형태의 브레이징재 시편들을 제작하였다. 상기 금형의 회전은 하부 금형만에 대한 회전량이다.

구분	합금분말 조성	고압 비틀림 압분 성형				결정립 배향각도(θ) (°)	퍼짐성
		적용압력 (GPa)	회전속도 (rpm)	금형회전량 (°)	성형온도 (℃)
실시예1	Al4045	1.5	1.5	45	상온	12	양호
실시예2	Al4045	1,5	2.5	90	상온	15	양호
실시예3	Al4047	1.5	1.5	180	상온	21	양호
실시예4	Al4047	1.5	2.5	270	상온	26	양호

상기 표1에서와 같이, 본 발명의 합금 분말 조성과 플럭스 분말을 혼합하여 1.5GPa의 압력으로 고압 비틀림 압분 성형하여 얻어진 실시예 1 내지 4의 링형 성형체 시편 모두는 브레이징 용접시 양호한 퍼짐성을 나타냈다.

여기서 금형의 회전속도(rpm)와 금형 회전각도는 프레스 성형 싸이클과 직접 관련이 있는 것으로, 실시예1의 경우에는 고압비틀림 공정시간이 5초가, 실시예4의 경우는 40초가 소요되는바, 그 외의 공정으로서 캐비티 내부로의 분말 투입시간 및 성형이 완료된 브레이징재의 취출시간 등을 포함하는 경우 브레이징재 하나를 생산하기 위한 성형 싸이클에 소요되는 시간이 어느 정도를 넘어서는 경우 제품 단가 대비 생산성 측면에서 심각하게 불리하게 작용하게 된다.

상기의 문제점을 감안하여, 고압비틀림 공정시에 금형의 회전속도를 증가시켜 생산성을 향상시키는 방안이 고려될 수 있으나, 회전속도의 증가시에는 금형과분말 성형체 접촉면에서의 슬립이 초래되어 산화물 피막의 파괴를 통한 퍼짐성의 개선을 기대할 수 없기 때문에 본 발명에서는 금형의 회전속도를 1 ∼ 3GPa의 범위로 유지한 가운데 브레이징재의 퍼짐성 개선 효과를 도모할 수 있는 적정 범위로서의 금형회전량(회전 각도) 최대치를 360°이내로 한정하였다.

도5(가) 내지 (바)는 상기 표1의 실시예1과 동일한 성형조건으로서, 단지 금형회전량(회전각도)를 45°, 90°, 180°, 270°, 360°및 720°로 변화시켜서 얻어진 조직 확대사진이다.

도5에서 알 수 있듯이, 금형회전량이 증가할수록 결정입자가 점차적으로 미세화되고 결정립들을 둘러싸고 있는 산화물 피막도 파괴되어 연결성이 단절되고 있음을 알 수 있다. 아울러 결정립 배향각도(θ)도 금형회전량에 비례하여 약간씩 증가하고 있다. 그런데 도5(마)와 도5(바)의 조직 확대사진 대비를 통해서, 금형회전량이 한바퀴(360°)를 초과하여 두바퀴(720°)로 되는 경우에는 그 크기가 줄어들던 입자들이 과도한 압력하에서 가해지는 장시간 가해지는 전단응력의 작용의 결과로 마찰온도가 증가되어 부분적으로 결정립의 성장에 따른 조대화가 일어나고 있음을 알 수 있다. 이에 더하여 도5(바)의 경우에는 고압비틀림 공정에만 무려 80초가 소요되기 때문에 생산성 측면에서 볼 때 비현실적일 수밖에 없다.

다음, 본 발명의 고압비틀림에 의한 전단응력 작용효과를 알아보기 위하여, 상기 표1의 실시예1의 시편과 동일한 조성을 가지고 금형 내에서 압분성형만을 행하여 실시예1과 동일한 치수의 비교예 링형 브레이징재를 얻었다. 상기 비교예 시편은 1.5GPa의 압력을 가한 후 10분간 유지하였다가 금형으로부터 시편을 회수하였다. 즉, 본 발명의 실시예에서와 같이 정하중을 가하여 압분성형하고 그에 후속하여 고압비틀림을 행하는 과정을 생략하였다. 이후에 일부 비교예 시편에 대하여 추가적으로 300℃에서 2시간 동안 소결을 하였다.

도6은 토치를 이용하여 상기 비교예 시편에 대한 용접 퍼짐성을 시험한 결과에 대한 사진으로서, 도6(가)는 미소결된 비교예 시편이고, 도6(나)는 추가적인 소결이 행해진 시편에 대한 것이다.

도6(가)의 미소결된 비교예 시편은 퍼짐성이 불량하여 용가재가 열이 가해지기 전 상태로부터 크게 변화되지 않은 상태임을 알 수 있다. 반면에 도6(나)의 추가적인 소결이 행해진 비교예 시편의 경우에는 소결 과정에서 결정립계가 사라지게 되고, 그에 따라 산화물 피막도 사라지거나 축소되기 때문에 퍼짐성이 상대적으로 나아졌음을 알 수 있다.

한편, 본 발명 실시예의 시편들의 경우에는 상기 표1의 실시예1의 시편에 대한 용접 퍼짐성 시험 결과 사진인 도7에서 보듯이, 압분성형체에 대한 추가적인 소결을 행하지 않더라도 성형공정 단계에서 행해지는 고압비틀림에 의해서 결정립의 전단변형과 그에 따른 산화물 피막의 파괴 및 미세화의 결과로 양호한 용접 퍼짐성을 나타내고 있음이 확인되고 있다.

Claims (9)

1. 알루미늄 합금 분말 70 ∼ 90wt%와 플럭스 분말 10 ∼ 30wt% 로 조성되어 고압비틀림 압분성형된 사각 단면의 링 형상으로서 링 외경 접선 방향에 대한 알루미늄 결정립의 배향각도(θ)가 5°∼ 45°인 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재.
2. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 결정립은 인접하는 결정립과 적어도 일부 구간에서 산화물 피막이 개재됨이 없이 직접 접촉을 이루는 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재.
3. 제1항에 있어서, 상기 플럭스 분말은 KAlF₄ 70 ∼80wt%와 K₂AlF₅·H₂O & K₂AlF₅ 20 ∼ 30wt%의 조성으로 이루어진 노코록 플럭스 인 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재.
4. 금속 분말과 플럭스 분말을 혼합하여 플럭스가 함유된 브레이징재를 제조하는 방법에 있어서, 알루미늄 합금 분말과 염화물계 또는 불화물계 플럭스 분말을 마련하는 단계; 상기 알루미늄 합금 분말 70 ∼ 90wt%와 플럭스 분말 10 ∼ 30wt% 비율로 균일하게 단순 혼합하는 단계; 상기 혼합된 알루미늄과 플럭스 혼합 분말을 금형 내에 장입하고 정하중 압축에 이은 전단력이 가해지도록 하는 고압비틀림(HPT: High Pressure Torsion)에 의한 알루미늄 결정립의 소성변형으로 산화물 피막의 파괴 및 알루미늄 결정립의 미세화가 이루어지도록 하는 단계; 최종적인 제품 형태로 성형이 완료된 브레이징재를 금형으로부터 분리해 내는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 정하중 압축 및 고압비틀림의 압력은 0.2 ∼ 3GPa인 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 고압비틀림은 고압이 적용된 상태에서 상기 금형을 구성하는 상부 금형이나 하부 금형 중 적어도 하나의 금형을 회전시키는 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상부 금형과 하부 금형을 동시에 회전시키는 경우, 그 회전방향이 반대인 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재의 제조방법.
8. 제6항 또는 제7항 중 한 항에 있어서, 고압비틀림을 위한 금형회전량은 45° ∼360°인 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재의 제조방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 금형은 사각 단면의 링 성형용 금형인 것을 특징으로 하는 고압비틀림 압분성형된 브레이징재의 제조방법.
   
   
   
   
   
   

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