KR102327199B1

KR102327199B1 - 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 및 그 제작 방법

Info

Publication number: KR102327199B1
Application number: KR1020200003077A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 백운형; 김형규; 이대근; 이윤종; 임기욱; 임승욱
Original assignee: 주식회사 한국전자재료(케이.이.엠)
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2021-11-17
Also published as: KR20210089916A

Abstract

본 발명은 도금 공정을 수행함이 없이 브레이징 필러 페이스트를 도포하여 세라믹과 금속을 접합시켜 형성되어, 하나 이상의 금속 부품; 및 상기 금속 부품의 접합부가 형성되고, 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하고, 상기 금속 부품들을 상기 세라믹 챔버의 접합부와의 사이에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 세라믹 챔버에 결합시킨 후, 브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제공한다.

Description

전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 및 그 제작 방법{Ceramic Metal Heterojunction Arc Chamber for Power switch and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도금 공정을 수행함이 없이 브레이징 필러 페이스트를 도포하여 세라믹과 금속을 접합시킨 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 및 그 제작 방법에 관한 것이다.

전력개폐기용 릴레이 등의 전력 스위치의 주요 부품인 아크 챔버(arc chamber ass'y)는 전력선로 또는 전기자동차에서 전력의 개폐를 위한 스위칭 시 발생하는 아크의 외부 확산을 방지하거나 소호하는 기능을 수행한다.

종래기술에서 상술한 기능을 수행하는 전력개폐기용 아크 챔버는 세라믹 챔버에 MoMn 페이스트를 도포한 후 세라믹 접합 면의 금속화를 위해 H₂/N₂ 혼합 가스 분위기에서 1,400 ~ 1,500 ℃로 열처리를 수행하는 금속화 공정(metalizing)을 수행하고, 산세, 수세 및 세척을 포함하는 전처리를 수행한 후 Ni 도금을 수행하고 수세 및 세척을 포함하는 후처리를 수행한 후 건조하는 Ni 도금을 수행하며, 도금층 안정화 및 밀착력 강화를 위해 H₂/N₂ 혼합 가스 분위기에서 750 ~ 850℃로 열처리를 수행하며, 브레이징용 지그에서 부품을 조립한 후 부품을 조립한 후, 용가재 용융에 의한 세라믹-금속 간 접합을 위해 H₂/N₂ 혼합 가스 분위기에서 700 ~ 900℃로 브레이징 열처리를 수행하여 제작된다.

이때, 세라믹-금속 간 이종 접합에서 금속재료와 세라믹재료는 결정학적인 관점으로 봤을 때 금속재료는 금속결합을 가지나 세라믹재료는 산소, 황, 질소 등의 이온과 금속이온이 공유결합을 하기 때문에 물리적으로 확연히 다른 특성을 보인다.

일반적으로, 금속재료는 전기전도도가 우수하고 연성 가공성을 보이며 산화되나 세라믹재료는 일반적으로 비전도성을 보이고, 연성가공성이 없으며 내산화성이 우수하다. 이러한 재료의 특성 때문에 이 두 재료를 상술한 바와 같이 브레이징 접합하여 우수한 특성을 극대화하고 있다.

금속재료와 세라믹재료의 통상적인 브레이징 접합방법이 세라미스트, 제4권, 제6호, 2006년 12월, 30 -36 등에 게시되어 있다. 표 1에서 볼 수 있듯이 세라믹 표면에 MoMn이 함유된 페이스트를 도포한 다음 1,400℃ 이상의 고온에서 열처리하여 세라믹 표면에 MoMn 박막을 형성시키는 금속화 공정, MoMn 금속화 박막에 Ni 박막을 형성시키는 전기도금공정, MoMn 박막과 Ni 박막의 접착력을 향상시키기 위한 열처리공정, MoMn/Ni 박막이 도포된 세라믹과 금속 사이에 브레이징 필러 금속(brazing filler metal, 브레이징 용가재)을 삽입하여 열처리하는 접합공정(브레이징 공정)을 거쳐 세라믹과 금속을 접합시키고 있다.

이때 상기 브레이징 필러 금속으로는 Ag-Cu 합금으로서, Binary Alloy Phase Diagrams, American Society for Metals), 1986에서 Ag와 Cu의 공정조성이 Ag, 71.9 wt%와 Cu, 28.1 wt%인 것이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0513303호에는 Ag의 함량이 70 - 75wt%, Cu의 함량이 28 - 30 wt%인 브레이징 필러 금속의 제조방법이 개시되어 있다.

이처럼 비교적 긴 생산공정을 거쳐 세라믹재료와 금속재료를 접합하기 때문에 생산단가도 높고 불량률도 높다는 문제점이 있다. 또한, 전력차단기에 적용되는 아크 챔버를 세라믹 금속 이종 접합 소재로 제작하는 경우, 세라믹 금속 이종 접합 소재의 브레이징 공정 중의 바렐 도금 공정의 수행 시 세라믹끼리 부딪혀 모서리 칩핑(chipping) 등 깨짐이 발생하는 문제점 또한 발생한다. 특히 Ni 도금공정은 생산공정 자체가 강산을 사용하여 맹독의 폐수를 방출하는 등 친환경적이지 못하고 불량률도 비교적 높아서 이 공정을 없애는 것이 중요하다.

이와 같이, 세라믹/금속 브레이징 접합 공정에서 Ni 도금 공정을 제외시킬 수 있는 방법으로 비환경적인 Ni도금 방법 대신 환경 친화적인 스퍼터링이나 진공증착 방법으로 대체하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나 이 방법은 비교적 고가인 진공 스퍼터링이나 진공 증착기를 사용하여야 하며 공정 단가도 도금법에 비하여 높다고 알려져 있어서 합당하지 못하다.

대한민국 등록특허 제20136954호

세라미스트, 제4권, 제6호, 2006년 12월, 30 ~ 36 Binary Alloy Phase Diagrams, American Society for Metals), 1986

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전력개폐기용 아크 챔버의 제작을 위한 세라믹-금속 브레이징 접합 공정에서, MoMn 금속 박막이 코팅된 세라믹에 금속을 직접 브레이징 접합할 수 있도록 함으로써 Ni 도금 및 계속되는 열처리 공정을 수행하지 않는 것에 의해 제조 공정을 간소화시키고, 제조단가 및 불량률을 낮추어 경제적인 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상술한 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명의 일 실시예는, 하나 이상의 부품; 및 상기 부품의 접합부가 형성되고, 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하고, 상기 부품들을 상기 세라믹 챔버의 접합부와의 사이에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 세라믹 챔버에 결합시킨 후, 브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제공한다.

상기 세라믹 금속화 층은, 세라믹 금속화 금속인 MoMn 페이스트를 도포한 후 열처리를 수행하여 형성된 MoMn 층인 것을 특징으로 한다.

상기 젖음성 금속 층은, 상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트로서 Ni 페이스트를 도포한 후 열처리하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이징 접합부는, 상기 세라믹 금속화 층; 상기 젖음성 금속 층; 및 상기 브레이징 필러 금속 혼합물의 브레이징 열처리에 의해 상기 젖음성 금속 층과 상기 금속 부품들의 사이에 형성된 브레이징 용가재 펠렛 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, 잔부는 Ni-Sn-P 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 Ni-Sn-P 혼합물에서, 상기 Ni는 전체 중량에 대하여 0.05 ~ 3wt%, 상기 Sn은 전체 중량에 대하여 2 내지 5wt%, 상기 P는 전체 중량에 대하여 0.005 내지 0.3wt%인 것을 특징으로 한다.

상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, Ti는 1 내지 4wt% 및 잔부는 Zn-Zr-Si 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 Zn-Zr-Si 혼합물에서, 상기 Zr은 전체 중량에 대하여 0.5 ~ 2wt%, 상기 Zn은 전체 중량에 대하여 1 내지 4wt%, 상기 Si는 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2wt%인 것을 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명의 다른 실시예는, 하나 이상의 금속 부품들 및 상기 금속 부품들이 접합되는 접합부들이 형성되고 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제작하는 방법에 있어서, 상기 세라믹 챔버의 접합부 표면에 세라믹 금속화 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 세라믹 금속화 층을 형성하는 세라믹 금속화 층 형성 단계; 상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 젖음성 금속 층을 형성하는 젖음성 금속 층을 형성 단계; 및 상기 젖음성 금속 층이 형성된 상기 세라믹 챔버 접합부에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 금속 부품들을 결합시키는 금속 부품 조립 단계; 및 브레이싱 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 브레이징 열처리 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법을 제공한다.

상기 세라믹 금속화 층 형성 단계는, 세라믹 금속화 금속인 MoMn 페이스트를 도포한 후 열처리를 수행하여 형성된 MoMn 층인 세라믹 금속화 층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 젖음성 금속 층 형성 단계는, 상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트로서 Ni 페이스트를 도포한 후 열처리하여 상기 젖음성 금속 층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이징 열처리 단계에서 형성되는 상기 브레이징 접합부는, 상기 세라믹 금속화 층; 상기 젖음성 금속 층; 및 상기 브레이징 필러 금속 혼합물의 브레이징 열처리에 의해 상기 젖음성 금속 층과 상기 고정접점 단자의 사이에 형성된 브레이징 용가재 펠렛 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이징 열처리 단계의 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, 잔부는 Ni-Sn-P 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이징 열처리 단계의 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, Ti는 1 내지 4wt% 및 잔부는 Zn-Zr-Si 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 본원 발명의 일 실시예에 따르는 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 및 그 제작 방법은, MoMn 금속 박막이 코팅된 세라믹에 금속을 직접 브레이징 접합할 수 있도록 함으로써 Ni 도금 및 계속되는 열처리 공정을 수행하지 않도록 하여, 도금을 위한 전처리 및 후처리 작업이 수행하지 않게 되어 공정을 단순화하는 것에 의해 제조단가 및 불량률을 낮추어 경제적으로 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제조할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 종래기술에서 도금 공정의 수행을 위해 도금액, 도금용 비드 등의 관리 상태에 따라 Ni 도금 두께 편차가 발생하고, 전처리 및 후처리 작업을 수행하여 하므로 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버의 제조 공정이 어려웠으나, 본원 발명의 일 실시예에 따르는 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 및 그 제작 방법은, 이를 개선하여 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버의 제조를 현저히 용이하게 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본원 발명의 일 실시예에 따르는 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법은, 도금 공정을 수행하지 않도록 하여, 도금 공정의 바렐 도금 시 세라믹끼리 충돌하여 모서리 칩핑 등 깨짐이 발생하는 것을 방지하므로 불량 발생을 최소화하여 생산성을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버(1)의 단면도.
도 2는 도 1의 고정접점 단자(30)와 세라믹챔버(20) 사이의 세라믹 금속 이종 접합부(A) 단면의 SEM 사진.
도 3은 도 1의 씰링 캡(sealing cap)(10)과 세라믹 챔버(20) 사이의 세라믹 금속 이종 접합부(B) 단면의 SEM 사진.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 챔버 제작 방법의 순서도.
도 5는 실험예 1의 실시예 1의 세라믹-금속(무산소 구리봉) 이종접합부의 SEM 사진.
도 6은 비교예 1의 시편의 세라믹-금속 이종접합부의 SEM 사진.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예의 설명에서, 본 발명의 전력 차단기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 구성하는 금속 부품들을 씰링 캡(10)과 고정접점 단자(30)들을 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버(1)(이하, “아크 챔버(1)”라 함)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 고정접점 단자(30)와 세라믹챔버(20) 사이의 세라믹 금속 이종 접합부(A) 단면의 SEM 사진이며, 도 3은 도 1의 씰링 캡(10)과 세라믹 챔버(20) 사이의 세라믹 금속 이종 접합부(B) 단면의 SEM 사진이다.

도 1 내지 도 3과 같이, 상기 아크 챔버(1)는 금속 부품의 일 예들로서 씰링 컵(10)과 하나 이상의 고정접점 단자(30)들 및 금속 부품들의 일 예들로서 하나 이상의 고정접점 단자 삽입홀(27)들과 씰링 컵 결합홀(29)이 형성되고, 세라믹 챔버의 제1 및 제2 접합부(21, 23)의 면 상에 순차적으로 세라믹 금속화 층(41)과 젖음성 금속 층(43)이 형성된 세라믹 챔버(20) 및 상기 금속 부품들을 상기 세라믹 챔버(20)의 접합부와의 사이에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 세라믹 챔버에 결합시킨 후 수행되는 브레이징 열처리에 의해 형성되어 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들을 세라믹 금속 이종 접합시키는 브레이징 접합부(40)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 세라믹 금속화 층(41)은 세라믹 금속화 금속인 MoMn 페이스트를 도포한 후 열처리를 수행하여 형성된 MoMn 층일 수 있다.

또한, 상기 젖음성 금속 층(43)은, 상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트로서 Ni 페이스트를 도포한 후 열처리하여 형성된 Ni 층일 수 있다.

그리고 상기 씰링 컵(10)의 씰링 컵 접합부(11)와 상기 고정접점 단자(30)의 고정접점 단자 접합부(31) 각각과 상기 세라믹 챔버의 제1 접합부(21) 및 제2 접합부(23) 사이에서 상기 금속 부품들과 상기 세라믹 챔버(20)를 접합시키는 브레이징 접합부(40)가 형성된다.

상기 브레이징 접합부(40)는, 세라믹 금속화 층(41)과, 젖음성 금속 층(43) 및 브레이징 필러 금속 혼합물의 브레이징 열처리에 의해 상기 젖음성 금속 층(43)과 금속 부품들인 씰링 컵(10) 및 고정접점 단자(30)들의 접합부의 면 사이에 형성된 브레이징 용가재 펠렛 층(45)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, 잔부는 Ni-Sn-P 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 Ni-Sn-P 혼합물에서, 상기 Ni는 전체 중량에 대하여 0.05 ~ 3wt%, 상기 Sn은 전체 중량에 대하여 2 내지 5wt% 및 상기 P는 전체 중량에 대하여 0.005 내지 0.3wt%의 조성비를 가지도록 혼합될 수 있다.

상술한 조성을 가지는 브레이징 필러 금속은 융점이 낮고 응고 시 결정입도가 작은 공정조직을 가져서 기계적 특성이 우수한 특성을 가진다.

상기 Ni는 결정구조가 면심입방구조로 Ag, Cu와 같으며, 용이하게 합금을 이루며 열팽창계수가 13.4 μm/(mK)로 낮은 편에 속한다. 또한, 융점은 1,453℃로 높은 편이나 Ag와 Cu과 합금이 되면 융점이 낮아지고 독성을 보이지 않으며 가격도 그다지 높지 않다. 특히 Ni은 표 1에서 보인 기존의 생산공정에서 MoMn박막 위에 Ni 층을 형성하는 점으로부터 화학적 결합이 우수하며 용착하는 금속이 주로 인바(Invar)와 무산소동이고 이들과 Ni가 합금화가 용이한 장점을 가진다.

상기 Ni의 함량은 전체 중량에 대하여 0.05wt%에서 3wt%이고, 이보다 함량이 적을 경우 첨가효과가 적으며, 이보다 함량이 높을 경우 융점이 높아지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

다음으로, 상기 Sn은 융점이 232℃로 낮으며 용해되었을 때 유동성과 젖음성이 양호하여 브레이징 접합을 용이하게 한다.

상기 Sn의 함량은 전체 중량에 대하여 2wt%에서 5wt% 이며, 이보다 함량이 적을 경우 첨가효과가 적으며, 이보다 함량이 높을 경우 상대적으로 기계적 강도가 낮아지는 단점이 있다.

상기 P는 비금속 원소로 융점도 115℃로 매우 낮아서 구성원소로 적합하지 않으나 파울링(Pauling) 계수가 2,58로 강한 환원제의 역할을 하여 소량 첨가되었을 때 MoMn박막이나 용착하려는 금속표면의 산화물을 환원시켜 깨끗한 표면을 가지도록 하여 용착을 돕는 기능을 수행한다.

상기 P의 함량은 전체 중량에 대하여 0.005wt%에서 0.3wt%가 바람직하며, 이보다 함량이 적을 경우 첨가효과가 적으며, 이보다 함량이 높을 경우 합금이 취성이 강해져서 가공이 어려운 단점이 있어서 바람직하지 않다,

이와 달리, 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, Ti는 1 내지 4wt% 및 잔부는 Zn-Zr-Si 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하여 구성될 수도 있다. 상기 Zn-Zr-Si 혼합물에서, 상기 Zr은 전체 중량에 대하여 0.5 ~ 2wt%, 상기 Zn은 전체 중량에 대하여 1 내지 4wt% 및 상기 Si는 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2wt%의 조성비를 가지도록 혼합될 수 있다.

상기 Zr은 결정구조가 Ti와 같은 육방정구조이며 활성을 나타내는 파울링 계수(Pauling Scale)가 1.33으로 Ti의 1.54보다 낮아서 활성이 더 높아서 세라믹 및 금속과의 반응성이 높다는 장점이 있다.

상기 Zr의 함량은 전체 중량에 대하여 0.5wt%에서 2wt%이고, 이보다 함량이 적을 경우 첨가효과가 적으며, 이보다 함량이 높을 경우 가공성이 나빠지는 단점이 이 있어 바람직하지 않다.

다음으로, 상기 Zn는 결정구조가 Ti와 같은 육방정 구조이며 파울링 계수가 1.65이어서 어느 정도 반응성을 보이며 융점이 419℃로 낮아서 첨가될 경우 용착 온도를 낮추는 기능을 수행한다.

상기 Zn의 함량은 1wt%에서 4wt%이며, 이보다 함량이 적을 경우 첨가효과가 적으며, 이보다 함량이 높을 경우 접합강도가 낮아지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

상기 Si는 결정구조가 면심입방구조이고 융점이 1,414℃ 높지만 Ag와 Cu와 합금을 형성하고 열팽창계수가 2.6 μm/(mK)로 낮은 편에 속한다. 또한, 독성을 보이지 않으며 가격도 그다지 높지 않다.

상기 Si의 함량은 0.5 내지 2wt%이며, 이보다 함량이 적을 경우 첨가효과가 적으며, 이보다 함량이 높을 경우 가공성이 나빠지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

상기 세라믹 챔버에 브레이징 접합되는 금속은 무산소동 또는 인바(Invar) 등 일 수 있다. 상술한 브레이징 필러 금속의 합금 조성을 벗어날 경우 융점이 너무 높아져서 경제적이지 못한 단점이 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은 브레이징 필러 금속으로 Ag-Cu 합금 또는 Ag-Cu-Ti 합금과 상기 Ni-Sn-P 또는 Zr-Zn-Si 및 적절한 원소를 첨가하여 성형한 다 성분 합금 판재로 가공될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예의 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 챔버 제작 방법의 순서도이다.

도 4와 같이, 본 발명의 일 실시예의 전력개폐기용 세라믹 금속 이종 접합 챔버 제작 방법은, 하나 이상의 금속 부품들 및 상기 금속 부품들이 접합되는 접합부들이 형성되고 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제작하는 방법에 있어서, 세라믹 금속화 층 형성 단계(S10), 젖음성 금속 층 형성 단계(S20), 금속 부품 조립 단계(S30) 및 브레이징 열처리 단계(S40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 세라믹 금속 층 형성 단계(S10)는 상기 세라믹 챔버(20)의 제1 및 제2 접합부(21, 24) 표면에 세라믹 금속화 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 세라믹 금속화 층(41)을 형성한다. 상기 세라믹 금속화 층 형성 단계(S10)의 일 예로는 세라믹 금속 페이스트로서 MoMn 페이스트를 상기 세라믹 챔버(20)의 제1 및 제2 접합부(21, 24) 표면에 도포한 후 세라믹 접합 면의 금속화를 위해 H₂/N₂ 혼합 가스 분위기에서 1,400 ~ 1,500 ℃로 열처리를 수행하는 금속화 공정(metalizing)에 의해 형성되는 MoMn 층을 형성하는 단계일 수 있다.

상기 젖음성 금속층 형성 단계(S20)는 상기 세라믹 금속화 층(41)의 상부에 젖음성 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 젖음성 금속 층(43)을 형성하는 단계이다. 상기 젖음성 금속층 형성 단계(S20)의 일 예로는 상기 세라믹 금속화 층(41)의 상부에 젖음성 금속의 일 예인 Ni를 유기 첨가제들과 혼합하여 형성된 Ni 페이스트를 도포한 후, 유기 첨가제를 탈지하여 밀착력을 강화하기 위해 H₂/N₂ 혼합 가스 분위기에서 750 ~ 850℃로 열처리를 수행하여 젖음성 금속 층(43)의 일 예인 Ni 층을 형성하는 단계일 수 있다.

상기 금속 부품 조립 단계(S30)는 브레이징용 지그에서 상기 젖음성 금속 층이 형성된 상기 세라믹 챔버 접합부에 브레이징 필러 금속 혼합물을 주입한 후 씰링 컵(10), 고정접점 단자(30) 등의 금속 부품들을 결합시키는 단계일 수 있다.

다음으로, 상기 브레이징 열처리 단계(S40)는 브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부(40)들에 의해 상기 세라믹 챔버(20)의 접합부(21, 23)들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 단계일 수 있다. 이때, 상기 브레이징 열처리는 브레이징 필러 금속의 용융에 의한 세라믹-금속 간 세라믹 금속 이종 접합을 위해 H₂/N₂ 혼합 가스 분위기에서 700 ~ 900℃로 수행될 수 있다.

<실험예 1>

이상 본 발명을 실시예를 들어 자세히 설명한다, 본 실시예에서는 MoMn박막이 코팅된 알루미나 세라믹에 대해서만 게시하였지만 MoMn박막이 코팅될 수 있는 다른 종류의 세라믹 예를 들면 실리카, 마그네시아, 지르코니아 및 이들의 합금에도 적용이 가능하다. 한편, 비교예로서는 Ni가 첨가되지 않은 통상의 Ag-Cu 합금 즉 Ag가 72wt%, Cu가 잔량인 조성의 브레이징 필러 금속을 제조하여 사용하였다.

실시예 1.

Ni가 0.05wt%, Sn이 5wt%, P가 0.005wt%, Ag가 68wt%, Cu가 잔량인 조성으로 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 용해 중 산화를 줄이기 위하여 Ar을 불어주었다, 용해된 잉곳은 냉간압연기를 사용하여 2 mm 두께까지 냉간압연하였다. 냉간압연판은 600℃로 가열된 수소열처리로에서 30분간 열처리하였다. 열처리된 압연판은 정밀압연기를 사용하여 두께 0,1 mm까지 압연하여 브레이징 필러 합금 판재를 제조하였다. 이 압연판을 1 cm x 1 cm 크기로 와이어갓 방식으로 절단하여 최종 필러 판재를 제조하였다.

1 cm x 1 cm 면에 MoMn박막이 도포된, 크기 1 cm x 1 cm x 5cm 크기의 알루미나 봉(71)과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 무산소동(81)을 준비하고 MoMn박막이 도포된 면과 무산소동(81)을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 브레이징 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 수소열처리에 장입한 다음 850℃에서 5분간 용착 처리하였다.

용착 처리한 시편은 4점 파단강도 측정법으로 파단강도를 측정하였고 그 결과를 표 1에 보였다.

실시예 2.

Ni가 1wt%, Sn이 4wt%, P가 0.015wt%, Ag가 70wt%, Cu가 잔량인 조성으로 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 1과 같은 방법으로 최종 브레이징 필러 합금 판재를 제조하였다.

실시예 1과 같은 방법으로 MoMn박막이 도포된 알루미나 봉(81)과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 인바(Invar)를 준비하고 MoMn박막이 도포된 면과 Invar 합금 봉을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 브레이징 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 수소열처리에 장입한 다음 850℃에서 5분간 용착 처리하였다.

또한, 용착 처리한 시편의 단면을 주사전자 현미경을 사용하여 관찰하였다.

실시예 3.

Ni가 3wt%, Sn이 2wt%, P가 0.03wt%, Ag가 75wt%, Cu가 잔량인 조성으로 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 1과 같은 방법으로 최종 브레이징 필러 합금 판재를 제조하였다.

실시예 1과 같은 방법으로 MoMn박막이 도포된 알루미나 봉(81)과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 무산소동을 준비하고 MoMn박막이 도포된 면과 무산소동 봉을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 브레이징 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 수소열처리에 장입한 다음 850℃에서 5분간 용착 처리하였다.

실시예 4.

실시예 1과 같은 방법으로 MoMn박막이 도포된 알루미나 봉과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 SUS 304를 준비하고 MoMn박막이 도포된 면과 인바(Invar) 합금봉을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 브레이징 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 수소열처리에 장입한 다음 850℃에서 5분간 용착 처리하였다.

비교예 1.

Ag가 72wt%, Cu가 잔량인 조성으로 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 1과 같은 방법으로 최종 브레이징 필러 합금 판재를 제조하였다.

실시예 1과 같은 방법으로 MoMn박막이 도포된 알루미나 봉과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 Invar 합금봉을 준비하고 MoMn박막이 도포된 면과 Invar를 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 브레이징 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 수소열처리에 장입한 다음 850℃에서 5분 간 용착 처리하였다.

시편 번호	4점 파단강도(kgf/cm²)
실시예 1	352
실시예2	367
실시예3	378
실시예4	365
비교예	121

<실험예 2>

이상 본 발명을 실시예를 들어 자세히 설명한다, 본 실시예에서는 MoMn박막이 코팅된 알루미나 세라믹에 대해서만 게시하였지만 MoMn박막이 코팅될 수 있는 다른 종류의 세라믹 예를 들면 실리카, 마그네시아, 지르코니아 및 이들의 합금에도 적용이 가능하다.

한편, 비교예로 대한민국 등록특허 제10-0138444호에 게시된 Ag 47wt%, Sn 5wt%, In 7wt%, Ti 3wt%, 잔량 구리의 조성을 갖는 활성 금속납제를 제조하여 세라믹과 금속간의 브레이징 접합을 할 수 있는 필러 금속을 제조하였다.

실시예 5.

Ti가 4wt%, Zr이 1wt%, Zn가 2wt%, Si가 1wt%, Ag가 68wt%, Cu가 잔량인 조성으로 진공 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 용해된 잉곳은 냉간압연기를 사용하여 2 mm 두께까지 냉간압연하였다. 냉간압연판은 600℃로 가열된 수소열처리로에서 30분간 열처리하였다. 열처리된 압연판은 정밀압연기를 사용하여 두께 0,1 mm까지 압연하여 브레이징용 필러 합금 판재를 제조하였다. 이 압연판을 1 cm x 1 cm 크기로 와이어갓 방식으로 절단하여 최종 필러 합금 판재를 제조하였다.

1 cm x 1 cm x 5cm 크기의 알루미나 봉과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 무산소동(81)(무산소 구리봉)을 준비하고 알루미나 봉(71)과 무산소 무산소동(81)을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 필러 합금 판재를 삽입하였다.

용착 처리한 시편은 4점 파단강도 측정법으로 파단강도를 측정하였고 그 결과를 표 2에 보였다.

실시예 6.

Ti가 2wt%, Zr이 2wt%, Zn가 1wt%, Si가 0.5wt%, Ag가 70wt%, Cu가 잔량인 조성으로 진공 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 5와 같은 방법으로 최종 필러 합금 판재를 제조하였다.

실시예 5와 같은 방법으로 알루미나 봉과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 Invar를 준비하고 알루미나 봉과 인바(Invar) 합금봉을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 진공열처리에 장입한 다음 진공도, 5 x 10^-5 torr, 850℃에서 5분 간 용착 처리하였다.

용착 처리한 시편은 4점파단강도 측정법으로 파단강도를 측정하였고 그 결과를 표 2에 보였다.

실시예 7.

Ti가 1wt%, Zr이 0.5wt%, Zn가 4wt%, Si가 2wt%, Ag가 75wt%, Cu가 잔량인 조성으로 진공 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 5와 같은 방법으로 최종 필러 합금 판재를 제조하였다.

실시예 5와 같은 방법으로 알루미나 봉과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 Invar를 준비하고 알루미나 봉과 인바(Invar) 합금봉을 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 진공열처리에 장입한 다음 진공도, 5 x 10^-5 torr, 850℃에서 5분간 용착 처리하였다.

실시예 8.

Ti가 3wt%, Zr이 1wt%, Zn가 2wt%, Si가 1wt%, Ag가 70wt%, Cu가 잔량인 조성으로 진공 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 5와 같은 방법으로 최종 필러 합금 판재를 제조하였다.

비교예 2.

Ag 47wt%, Sn이 5wt%, In 7wt%, Ti 3wt%, 잔량 구리의 조성으로 진공 유도로를 사용하여 합금을 용해/주조하였다. 그 다음 실시예 5와 같은 방법으로 최종 필러 합금 판재를 제조하였다.

실시예 5와 같은 방법으로 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기의 알루미나 봉과 1 cm x 1 cm x 5 cm 크기로 가공된 인바(Invar) 합금봉을 준비하고 알루미나 봉과 인바(Invar)를 접촉하도록 거치한 다음 그 사이에 앞에서 준비한 10 cm x 10 cm x 0.1 mm 크기의 필러 합금 판재를 삽입하였다. 이 상태로 진공열처리에 장입한 다음 진공도, 5 x10-5 torr, 850℃에서 5분간 용착 처리하였다.

시편 번호	4점 파단강도(kgf/cm²)
실시예 5	343
실시예 6	362
실시예 7	345
실시예 8	365
비교예 2	221

도 5는 실험예 1의 실시예 1의 세라믹-금속(무산소 구리봉) 이종접합부의 SEM 사진이고, 도 6은 비교예 1의 시편의 세라믹-금속 이종접합부의 SEM 사진이다.

이상의 실시예와 비교예의 미세조직을 대비하면, 실시예 2의 경우 도 2와 같이, 필러금속이 세라믹인 알루미나 봉(81)에 코팅된 MoMn박막과 무산소 구리봉(71) 사이에 채워져 AgCuNiSnP계 용가재 펠렛(45)을 형성하였고, 필러금속과 접촉한 세라믹 알루미나 봉(71) 표면에 평균 7.9 μm 두께의 반응층(MoMn 막(MoMn 메탈라이징층))인 세라믹 금속화 층(41)이 형성되었고, 반응층의 상부에 Ni 층(43)이 형성되었다. 그러나 AgCu계 용가재가 적용된 비교예 1의 경우에는 AgCu계 용가재가 펠렛(61)이 불완전하게 채워져 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해 Ni, Sn 및 P가 첨가된 실시예가 이들이 첨가되지 않은 비교예에 비하여 파괴강도도 높아지는 것을 확인하였다.

또한, 본원 발명에 따라 제조된 아크 챔버(1)에 대하여 진공챔버 내 진공도는 ×10^-2 torr 이하이고, 누설 시험은 He 가스 적용, He 가스의 증가율 10-8 atm cc/min 이하를 확보하여 He 가스 누설 시험을 수행하였으며, He 가스 누설 시험 결과 누설은 없었으며, 누설 성능, 접합강도, 용가재의 젖음성 모두 종래의 Ni 도금을 수행하여 제작된 아크 챔버와 동일한 수준을 보였다.

본 발명의 실시예의 설명에서, 세라믹의 일 예로서 알루미나 세라믹을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 세라믹은 다른 종류의 세라믹 예를 들면 실리카, 마그네시아, 지르코니아 및 이들의 합금일 수도 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 아크 챔버
10: 씰링컵
11: 씰링컵 접합부
20: 세라믹 챔버
21: 제1 접합부
23: 제2 접합부
27: 고정접점 단자 삽입홀
29: 씰링 컵 결합홀
30: 고정접점 단자
31: 고정접점 단자 접합부
40: 브레이징접합부
41: 세라믹 금속화 층(MoMn 층)
43: Ni 층(젖음성 금속 층)
45: 브레이징 용가재 펠렛 층(AgCuZrZnSi계 또는 AgCuNiSnP계 용가재 펠렛 층)
60: AgCu 브레이징접합부
61: AgCu 용가재 펠렛
63: Ni 층
65: MoMn 막(MoMn 메탈라이징층)
71: 무산소 동
81: 알루미나 봉

Claims

하나 이상의 금속 부품; 및
상기 금속 부품의 접합부가 형성되고, 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하고,
상기 금속 부품들을 상기 세라믹 챔버의 접합부와의 사이에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 세라믹 챔버에 결합시킨 후, 브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 것을 특징으로 하고,
상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, 잔부는 Ni-Sn-P 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하고, 상기 Ni-Sn-P 혼합물에서, 상기 Ni는 전체 중량에 대하여 0.05 ~ 3wt%, 상기 Sn은 전체 중량에 대하여 2 내지 5wt%, 상기 P는 전체 중량에 대하여 0.005 내지 0.3wt%인 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버.
제1항에 있어서, 상기 세라믹 금속화 층은,
세라믹 금속화 금속인 MoMn 페이스트를 도포한 후 열처리를 수행하여 형성된 MoMn 층인 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버.
제1항에 있어서, 상기 젖음성 금속 층은,
상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트로서 Ni 페이스트를 도포한 후 열처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버.
제1항에 있어서, 상기 브레이징 접합부는,
상기 세라믹 금속화 층;
상기 젖음성 금속 층; 및
상기 브레이징 필러 금속 혼합물의 브레이징 열처리에 의해 상기 젖음성 금속 층과 상기 금속 부품들의 사이에 형성된 브레이징 용가재 펠렛 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버.
삭제
하나 이상의 금속 부품; 및
상기 금속 부품의 접합부가 형성되고, 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하고,
상기 금속 부품들을 상기 세라믹 챔버의 접합부와의 사이에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 세라믹 챔버에 결합시킨 후, 브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 것을 특징으로 하고,
상기 브레이징 필러 금속 혼합물은,
전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, Ti는 1 내지 4wt% 및 잔부는 Zn-Zr-Si 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하고,
상기 Zn-Zr-Si 혼합물에서, 상기 Zr은 전체 중량에 대하여 0.5 ~ 2wt%, 상기 Zn은 전체 중량에 대하여 1 내지 4wt%, 상기 Si는 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2wt%인 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버.
하나 이상의 금속 부품들 및 상기 금속 부품들이 접합되는 접합부들이 형성되고 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제작하는 방법에 있어서,
상기 세라믹 챔버의 접합부 표면에 세라믹 금속화 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 세라믹 금속화 층을 형성하는 세라믹 금속화 층 형성 단계;
상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 젖음성 금속 층을 형성하는 젖음성 금속 층을 형성 단계; 및
상기 젖음성 금속 층이 형성된 상기 세라믹 챔버 접합부에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 금속 부품들을 결합시키는 금속 부품 조립 단계; 및
브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 브레이징 열처리 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 브레이징 열처리 단계의 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, 잔부는 Ni-Sn-P 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하고, 상기 Ni-Sn-P 혼합물에서, 상기 Ni는 전체 중량에 대하여 0.05 ~ 3wt%, 상기 Sn은 전체 중량에 대하여 2 내지 5wt%, 상기 P는 전체 중량에 대하여 0.005 내지 0.3wt%인 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법.
제7항에 있어서, 상기 세라믹 금속화 층 형성 단계는,
세라믹 금속화 금속인 MoMn 페이스트를 도포한 후 열처리를 수행하여 형성된 MoMn 층인 세라믹 금속화 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법.
제7항에 있어서, 상기 젖음성 금속 층 형성 단계는,
상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트로서 Ni 페이스트를 도포한 후 열처리하여 상기 젖음성 금속 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법.
제7항에 있어서, 상기 브레이징 열처리 단계에서 형성되는 상기 브레이징 접합부는,
상기 세라믹 금속화 층;
상기 젖음성 금속 층; 및
상기 브레이징 필러 금속 혼합물의 브레이징 열처리에 의해 상기 젖음성 금속 층과 상기 금속 부품들의 사이에 형성된 브레이징 용가재 펠렛 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법.
삭제
하나 이상의 금속 부품들 및 상기 금속 부품들이 접합되는 접합부들이 형성되고 상기 접합부에 순차적으로 세라믹 금속화 층과 젖음성 금속 층이 형성된 세라믹 챔버를 포함하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버를 제작하는 방법에 있어서,
상기 세라믹 챔버의 접합부 표면에 세라믹 금속화 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 세라믹 금속화 층을 형성하는 세라믹 금속화 층 형성 단계;
상기 세라믹 금속화 층의 상부에 젖음성 금속 페이스트를 도포한 후 열처리하여 젖음성 금속 층을 형성하는 젖음성 금속 층을 형성 단계; 및
상기 젖음성 금속 층이 형성된 상기 세라믹 챔버 접합부에 브레이징 필러 금속 혼합물을 삽입하여 상기 금속 부품들을 결합시키는 금속 부품 조립 단계; 및
브레이징 열처리를 수행하여 형성되는 브레이징 접합부에 의해 상기 세라믹 챔버의 접합부들과 상기 금속 부품들이 세라믹 금속 이종 접합되는 브레이징 열처리 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 브레이징 열처리 단계의 상기 브레이징 필러 금속 혼합물은, 전체 중량에 대하여 Ag는 68 내지 75wt%, Cu는 22 내지 30wt%, Ti는 1 내지 4wt% 및 잔부는 Zn-Zr-Si 혼합물 및 불가피 불순물을 포함하고,
상기 Zn-Zr-Si 혼합물에서, 상기 Zr은 전체 중량에 대하여 0.5 ~ 2wt%, 상기 Zn은 전체 중량에 대하여 1 내지 4wt%, 상기 Si는 전체 중량에 대하여 0.5 내지 2wt%인 것을 특징으로 하는 세라믹 금속 이종 접합 아크 챔버 제작 방법.