KR102472734B1 - 접합용 스테인리스강 파이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접합용 스테인리스강 파이프 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 의한 스테인리스강 파이프의 일 양태는, 스테인리스 강 재질의 파이프 형상으로 성형되고, 그 선단부가 타 부재와의 접합을 위한 접합부로 정의되는 모재; 및 상기 접합부의 외주면에 코팅되어 성형되고, 상기 모재의 접합시 용융되는 코팅층; 을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 스테인리스강 파이프 제조 방법의 일 양태는, 스테인리스강 재질의 파이프 형상으로 모재가 성형되는 성형 단계; 및 타 부재와의 접합을 위한 접합부로 정의되는 상기 모재의 선단부에 코팅되어 코팅층이 형성되는 코팅 단계; 를 포함한다.

Description

접합용 스테인리스강 파이프{BONDING STAINLESS STEEL PIPE}
본 발명은 접합용 스테인리스강 파이프 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 은(Ag)이 부분적으로 코팅된 스테인레스강 파이프와, 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
용접은 용접 대상이 되는 모재를 부분적으로 용융시켜서 접합하는 것으로, 파이프를 용융시켜서 접합 대상인 모재를 접합하는 브레이징(brazing) 접합 방법이 있다. 이러한 브레이징 접합에서는, 일반적으로 용가재가 용융되어 모재의 접합이 이루어진다.
일반적으로 용가재는, 은(Ag)을 포함한다. 그런데, 은(Ag)은, 용가재를 구성하는 타 원소에 비하여 상대적으로 고가이므로, 은(Ag)의 함량을 낮추는 것이 비용적인 면에서 유리하다. 그러나, 은(Ag)의 함량이 과도하게 낮은 경우에는, 접합 성능의 확보가 불가능하게 된다.
한편, 특히, 스테인리스 재질의 파이프의 표면에 은(Ag)을 도금하는 기술이 다수 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래 기술은, 파이프의 물적 특성, 예를 들면, 전기전도도나 열전도성 등의 향상을 위한 것이므로, 접합을 위하여 은(Ag)이 코팅되는 경우의 최적화된 값에 대한 고려가 되지 않고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0058795호 (명칭: 금속 도금 코팅 스텐레스재, 및 금속 도금 코팅 스텐레스재의 제조 방법) 대한민국 등록특허공보 제10-1784023호 (명칭: 가동 접점 부품용 은코팅 복합재료와 그 제조방법 및 가동 접점 부품)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보다 경제적으로 접합 성능을 확보할 수 있도록 구성되는 접합용 스테인리스강 파이프 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프는, 스테인리스강 재질의 파이프 형상으로 성형되고, 그 선단부가 타 부재와의 접합을 위한 접합부로 정의되는 모재 및 상기 접합부의 외주면에 적어도 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 망간(Mn), 실리콘(Si) 및 인(P)을 포함하는 코팅재가 코팅되어 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 접합부에 대한 상기 코팅층을 형성하는 은(Ag)의 질량비는, 10wt% 이하일 수 있다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
그리고, 상기 모재의 선단에서부터 5mm 내지 20mm가 상기 접합부로 정의될 수 있다.
또한, 상기 접합부는, 요철 형상으로 요철부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 요철부 상에 형성되는 홈의 깊이는, 10㎛미만 일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프 제조 방법의 일 양태는, 스테인리스강 재질의 파이프 형상으로 모재가 성형되는 성형 단계; 및 타 부재와의 접합을 위한 접합부로 정의되는 상기 모재의 선단부에 코팅되어 코팅층이 형성되는 코팅 단계; 를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 코팅 단계에서, 상기 접합부에 대한 상기 코팅층을 형성하는 은(Ag)의 질량비는, 10wt% 이하일 수 있다.
또한, 상기 코팅 단계에서, 상기 코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
그리고, 상기 코팅 단계에서, 상기 모재의 선단에서부터 5mm 내지 20mm가 상기 코팅층이 형성되는 상기 접합부로 정의될 수 있다.
또한, 상기 성형 단계에서, 상기 접합부는, 요철 형상으로 요철부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 상기 성형 단계에서, 상기 요철부 상에 형성되는 홈의 깊이는, 10㎛미만일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프에 의하면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에서는, 모재의 표면에 접합을 위한 코팅층, 실질적으로 은(Ag)을 포함하는 코팅층이 코팅된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 용가재의 경우에 비하여 상대적으로 은(Ag)의 함량을 저감시키면서도 충분한 접합 성능의 확보가 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 모재 및 코팅층의 경제적인 접합이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 모재의 요철부 상에 코팅층이 형성됨으로써, 단위 길이당 모재 및 코팅층의 접합 면적이 증가되고, 이로 인하여, 접합시 용융되는 코팅층이 모재와 접촉 면적도 증가하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 스테인리스 모재 및 코팅층을 보다 견고하게 접합할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프를 제조하는 방법을 보인 플로우 차트.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프를 보인 단면도.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프를 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프를 제조하는 방법을 보인 플로우 차트이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프(101)는, 스테인리스강 재질의 모재(111) 및 코팅층(121)을 포함한다. 실질적으로 상기 모재(111)는, 파이프 형상으로 성형되고, 상기 코팅층(121)은, 상기 모재(111)의 표면에 접합을 위하여 상기 코팅층(121)이 코팅된다. 그리고, 본 실시예에서는, 상기 접합용 스테인리스강 파이프(101)가 성형 단계(S110) 및 코팅 단계(S120)에 의하여 제조된다.
보다 상세하게는, 상기 성형 단계(S110)에서, 상기 모재(111)(112)가, 파이프 형상으로 성형된다. 예를 들면, 상기 성형 단계(S110)에서는, 상기 모재(111)(112)가 압출이나 인발 가공에 의하여 성형된다.
다음으로, 상기 코팅 단계(S120)에서는, 적어도 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 망간(Mn), 실리콘(Si) 및 인(P)을 포함하는 코팅재가, 상기 모재(111)의 외주면 일부, 즉 상기 모재(111)의 접합부(111A) 상에 기설정된 두께 이상으로 코팅되어 상기 코팅층(121)이 형성된다. 따라서, 실질적으로, 상기 코팅층(121)은, 상기 모재(111)의 단부, 즉 상기 접합부(111A)가 접합을 위하여 동 파이프(200)의 내부에 위치되면, 동 파이프(200)의 내주면에 접촉될 것이다. 예를 들면, 상기 코팅층(121)은, 상기 모재(111)의 접합부(111A) 상에 도금 또는 소결되어 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 상기 코팅 단계(S120)가, 도금 단계(S121) 및 열처리 단계(S122)를 포함할 수 있다. 상기 코팅 단계(S120)에서는, 상기 코팅재가, 상기 모재(111)의 접합부(111A) 상에 도금되어 상기 코팅층(121)이 형성된다. 그리고 상기 열처리 단계(S122)에서는, 상기 모재(111) 및 코팅층(121)이 열처리된다.
특히, 상기 도금 단계(S121)에서, 상기 코팅층(121)은, 상기 모재(111)의 접합부(111A)에 적어도 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 망간(Mn), 실리콘(Si) 및 인(P)을 포함하는 코팅재가 기설정된 두께(T1)로 코팅되어 형성된다. 그리고, 본 실시예에서는, 상기 코팅층(121)의 은(Ag)의 질량비는, 10wt% 이하일 수 있다. 또한, 도금되는 코팅재의 두께, 예를 들면, 상기 코팅층(121)의 두께(T1)는, 1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 코팅층(121)의 두께(T1)는 2㎛ 내지 3㎛ 일 수 있다. 그리고, 상기 코팅층(121)이 형성되는 상기 접합부(111A)는, 상기 모재(111)의 선단에서부터 5mm 내지 20mm로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 접합부(111A)의 길이는 5mm 내지 13mm 일 수 있다.
다음으로, 상기 열처리 단계(S122)에서는, 상기 모재(111) 및 코팅층(121)이 수소 분위기 하에서 800 내지 950℃의 온도에서 열처리된다. 상기 열처리 단계(S122)는, 상기 모재(111) 및 코팅층(121)의 접합력을 향상시켜서 상기 코팅층(121)의 박리, 즉, 상기 접합용 스테인리스강 파이프(100) 및 동 파이프(200)의 접합시 상기 모재(111)로부터의 상기 코팅층(121)의 박리를 방지하는 역할을 한다. 그리고 본 실시예에서는, 상기 열처리 단계(S122)가 수소 분위기 하에서 이루어짐으로써, 상기 코팅층(120)의 산화가 방지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프를 보인 단면도이다. 본 실시예의 구성 요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는, 도 1 및 도 2의 도면부호를 원용하고, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 접합용 스테인리스강 파이프(102)는, 모재(112)의 선단, 즉 접합부(112A)에 요철부(113)가 형성되고, 상기 요철부(113) 상에 코팅되어 코팅층(120)이 형성된다. 예를 들면, 상기 요철부(113)는, 성형 단계(S110)에서 압출이나 인발된 후 절삭과 같은 후가공에 의하여 형성될 수 있다.
상기 요철부(113)는, 상기 모재(112)의 외주면이 함몰되어 정의되는 다수개의 홈(114)을 포함한다. 물론, 상기 요철부(113)가 상기 모재(112)의 외주면이 돌출되어 정의되는 다수개의 돌기를 포함할 수도 있을 것이다. 본 실시예에서는, 상기 홈(114)의 깊이(D)가, 10㎛ 미만, 바람직하게는, 3㎛의 값으로 설정될 수 있다.
한편, 상기 코팅층(122)의 두께(T2)는, 1㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는, 2㎛ 내지 3㎛이다. 그런데, 실질적으로 상기 코팅층(122)은, 상기 요철부(113) 상에 형성되므로, 상기 코팅층(122)의 두께(T2)는, 상기 요철부(113) 상에 해당하는 상기 스테인리스 파이프(102)의 외주면, 즉, 실질적으로 상기 홈(114)의 기저부를 기준으로 상기 코팅층(122)의 외면까지의 두께로 이해될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 요철부(113)에 의하여 단위 길이당 상기 모재(112) 및 코팅층(122)의 접합 면적이 증가된다. 그리고 이와 같은 상기 요철부(113)의 작용, 효과에 의하여, 상기 모재(112) 및 코팅층(122)의 접합력이 증가되고, 상기 모재(112) 및 동 파이프(200), 즉 상기 스테인리스 파이프(102) 및 동 파이프(200) 사이에 충분한 두께(T2)의 코팅재가 배치됨으로써, 종국적으로 상기 스테인리스 파이프(102) 및 동 파이프(200)의 접합 성능의 향상을 기대할 수 있게 된다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
101: 스테인리스강 파이프 111: 모재
111A: 접합부 121: 코팅층
113: 요철부 200: 동 파이프

Claims (12)

  1. 용가재 없이 브레이징 접합 가능한 접합용 스테인리스강 파이프에 있어서,
    스테인리스 강 재질의 파이프 형상으로 성형되고, 그 선단부가 타 부재와의 접합을 위한 접합부(112A)로 정의되는 모재(112); 및
    상기 접합부(112A)의 외주면에 코팅되어 성형되고, 상기 모재(112)의 접합시 용융되는 코팅층(122);을 포함하고,
    상기 접합부(112A)에는, 상기 모재(112)의 둘레 방향으로 형성되는 다수개의 홈(114)이 상기 모재(112)의 길이 방향으로 기설정된 간격으로 일정하게 이격되게 배치되어 정의되는 요철 형상의 요철부(113)가 형성되며,
    상기 코팅층은 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 망간(Mn), 실리콘(Si) 및 인(P)을 포함하는 코팅재가 코팅되어 형성되는, 접합용 스테인리스강 파이프.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층(122)의 두께(T2)는 1㎛ 내지 10㎛인 접합용 스테인리스강 파이프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모재(112)의 선단에서부터 5mm 내지 20mm가 상기 접합부(112A)로 정의되는 접합용 스테인리스강 파이프.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철부(113) 상에 형성되는 홈(114)의 깊이(D)는, 10㎛ 미만인 접합용 스테인리스강 파이프.
  7. 삭제
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