KR102587294B1 - Brazing method of dissimilar metal panels and brazing clad metal panels by the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법 및 이를 이용한 브레이징 클래드 메탈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재를 준비하고 초음파 세척하는 단계와, 상기 세척된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 탈산하는 단계와, 상기 탈산된 제1 금속모재와 제2 금속모재의 사이에 브레이징 필러메탈시트를 삽입한 후, 브레이징로 내 투입하고 진공분위기를 조성하는 단계와, 상기 필러메탈시트가 삽입된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 환원분위기 또는 진공분위기 하에서 950~1050℃까지 승온하여 1~2시간 유지시킨 후, 로냉함으로써, 브레이징하는 단계와, 상기 브레이징된 브레이징 클래드 메탈을 질소를 투입하여 상온까지 냉각하는 단계와, 상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계와, 상기 압연된 클래드 메탈을 절단 및 프레스 가공하는 단계를 포함하며, 상기 제1 금속모재와 제2 금속모재는 이종의 소재인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 접합된 이종 금속 간 접합 기밀도, 강도 및 가공성이 우수하여 이종 금속의 대형 판재 간 브레이징이 가능하다는 장점이 있다. 아울러, 종래 소형 제품뿐 아니라, 대형 제품의 이종 금속 브레이징이 가능하여 산업 전반에 걸쳐 브레이징 클래드 메탈을 적용할 수 있다는 장점이 있다. The present invention relates to a method of joining dissimilar metal sheets using a high-temperature vacuum furnace and brazing clad metal using the same. More specifically, the present invention relates to the steps of preparing a plate-shaped first metal base material and a second metal base material and ultrasonically washing them, and the cleaning process. Deoxidizing the first metal base material and the second metal base material, inserting a brazing filler metal sheet between the deoxidized first metal base material and the second metal base material, and then putting it into the brazing furnace to create a vacuum atmosphere. A step of brazing the first metal base material and the second metal base material into which the filler metal sheet is inserted by heating the first metal base material and the second metal base material under a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere to 950 ~ 1050 ° C., maintaining the temperature for 1 ~ 2 hours, and then furnace cooling; Cooling the brazed brazing clad metal to room temperature by adding nitrogen, rolling the cooled brazing clad metal, cutting and press processing the rolled clad metal, and forming the first metal base material. and the second metal base material are characterized in that they are different materials. According to the present invention, there is an advantage in that brazing between large plates of different metals is possible due to excellent joint tightness, strength, and processability between the joined dissimilar metals. In addition, there is an advantage that brazing clad metal can be applied throughout the industry as it is possible to braze dissimilar metals not only for conventional small products but also for large products.
Description
본 발명은 이종 금속 판재의 접합방법 및 이를 이용한 브레이징 클래드 메탈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고열 진공로를 이용하여 이종 금속 판재를 접합함으로써, 2차 성형 가공이 가능한 금속 판재를 제조하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method of joining dissimilar metal sheets and brazing clad metal using the same, and more specifically, to a technology for manufacturing metal sheets capable of secondary forming by joining dissimilar metal sheets using a high-temperature vacuum furnace. will be.
이종 금속 접합 판재는 주로 쿡웨어, 예를 들면 냄비나 후라이팬 등의 2차 가공품을 성형할 수 있는 소재가 되는 것으로, 열전도율이 매우 중요하다. 따라서, 매우 높은 기밀도를 요구한다. Dissimilar metal bonded plates are mainly used to form secondary processed products such as cookware, such as pots and frying pans, and thermal conductivity is very important. Therefore, very high confidentiality is required.
종래 가장 난이도가 높은 하이엔드 쿡웨어의 소재가 2ply 이종 금속으로, 이를 접합하는 방법은 가열로를 통과한 이종 금속을 압연시켜 접합하는 '압연 클래드 메탈'이 유일하였다. 그러나 이러한 열간 압연 방식은 대형 설비가 필요하고, 시장에서 원하는 다양한 두께의 접합 소재를 생산하는 것에 분명한 한계를 가진다. 또한, 대량 생산 방식이란 단점이 있다.Previously, the most difficult material for high-end cookware was 2-ply dissimilar metals, and the only way to join them was 'rolled clad metal', which involves rolling dissimilar metals that passed through a heating furnace and joining them. However, this hot rolling method requires large facilities and has clear limitations in producing bonded materials of various thicknesses desired by the market. Additionally, the mass production method has disadvantages.
그 중 스테인리스(STS)와 구리(COPPER)의 2겹 접합 방식이 접합 난이도가 가장 높다. 인체 무해성이 높은 STS와 열전도율이 좋아 쿡웨어로 최적인 COPPER를 접합하면 최고 성능의 쿡웨어를 개발 할 수 있다. 그러나 앞에서 말한 단점으로 지속 생산할 수 없어 시장의 수요가 있음에도 하이엔드 쿡웨어 시장의 협소함으로 2.5T 이상의 STS+COPPER, 2겹 클래드는 생산 공급하지 않아 단종하게 되었다. Among them, the two-ply bonding method of stainless steel (STS) and copper (COPPER) has the highest bonding difficulty. By combining STS, which is highly harmless to the human body, and COPPER, which is optimal for cookware due to its good thermal conductivity, the highest performance cookware can be developed. However, due to the shortcomings mentioned above, continuous production was not possible, so even though there was market demand, due to the narrowness of the high-end cookware market, STS+COPPER and 2-layer cladding of 2.5T or more were not produced and supplied, so it was discontinued.
한편, 브레이징(Brazing) 접합이란 접합하고자 하는 부품과 부품사이에 상기 부품의 용융점보다 낮은 온도에서 용융하는 소정의 필러 메탈을(용가재) 삽입하고, 상기 필러메탈을 용융시켜 완제품을 만드는 접합법을 의미한다, 여기서 모재라는 용어를 사용하지 않고 부품이라 말함은 위서 말한 브레이징 방식은 10cm 미만의 소형 부품 접합용 도로 주로 사용되었기 때문이다. On the other hand, brazing joining refers to a joining method of inserting a certain filler metal (filler metal) that melts at a temperature lower than the melting point of the part between the parts to be joined, and melting the filler metal to create a finished product. , Here, the term base material is not used and the term component is referred to because the brazing method mentioned above was mainly used for joining small parts less than 10 cm.
즉, 종래 브레이징을 이용한 이종 금속 접합방법은, 10cm 미만의 소형 부품을 접합할 때 사용될 뿐, 쿡웨어와 같이 대형 판재간 브레이징시 접합 기밀도가 좋지 못하고 브레이징 후 금속 성질이 연질이되는 문제로 소재 개발용으로 사용할 수 없었다. In other words, the conventional method of joining dissimilar metals using brazing is only used when joining small parts less than 10 cm, and when brazing large plates such as cookware, the joint airtightness is not good and the metal properties become soft after brazing. It could not be used for development purposes.
따라서, 본 발명의 목적은 기포를 발생시켜 접합 기밀도를 떨어뜨리는 원인이 되는 금속 내 산소함유량을 제거하는 탈산의 과정, 기밀도와 더불어 균일한 접합에 필수인 필러 메탈 시트 개발과 시트 합금 비율의 과정, 가열온도와 냉각의 시간 조절의 과정, 브레이징후에 연질로 변한 금속 성질을 강질로 만드는 재압연 과정을 통해 고품질의 브레이징 클래드 메탈을 제조하는 브레이징 클래드 메탈의 제조방법 및 그 방법에 의한 브레이징 클래드 메탈을 제공하는 데 있다. Therefore, the purpose of the present invention is the process of deoxidation to remove the oxygen content in the metal, which causes bubbles to decrease the airtightness of the joint, the development of filler metal sheets that are essential for uniform jointing in addition to airtightness, and the process of sheet alloy ratio. , a process of controlling the heating temperature and cooling time, and a re-rolling process that turns the soft metal after brazing into a hard one. A brazing clad metal manufacturing method that manufactures high-quality brazing clad metal, and the brazing clad metal produced by the method. It is to provide.
상기한 목적을 해소하기 위한 본 발명의 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법은, 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재를 준비하는 단계와, 상기 준비된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 초음파 세척하는 단계와, 상기 세척된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 진공분위기 하에서 900~1000℃까지 가열하여 탈산하는 단계와, 상기 탈산된 제1 금속모재와 제2 금속모재의 사이에 브레이징 필러메탈시트를 삽입한 후, 브레이징로 내 투입하고 진공분위기를 조성하는 단계와, 상기 필러메탈시트가 삽입된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 환원분위기 또는 진공분위기 하에서 950~1050℃까지 승온하여 1~2시간 유지시킨 후, 300~500℃까지 로냉함으로써, 브레이징하는 단계와, 상기 브레이징된 브레이징 클래드 메탈을 질소를 투입하여 상온까지 냉각하는 단계와, 상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계와, 상기 압연된 클래드 메탈을 절단 및 프레스 가공하는 단계를 포함하며, 상기 제1 금속모재와 제2 금속모재는 이종의 소재인 것을 특징으로 한다.The method of joining dissimilar metal plates using a high-temperature vacuum furnace of the present invention to solve the above object includes preparing a plate-shaped first metal base material and a second metal base material, and combining the prepared first metal base material and the second metal base material. A step of ultrasonically cleaning the base material, deoxidizing the cleaned first metal base material and the second metal base material by heating them to 900 to 1000° C. under a vacuum atmosphere, and between the deoxidized first metal base material and the second metal base material. After inserting the brazing filler metal sheet into the brazing furnace, creating a vacuum atmosphere, the first metal base material and the second metal base material into which the filler metal sheet is inserted are heated at 950 to 1050° C. under a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere. Raising the temperature to and maintaining it for 1 to 2 hours, brazing by furnace cooling to 300 to 500°C, cooling the brazed brazing clad metal to room temperature by adding nitrogen, and rolling the cooled brazing clad metal. and cutting and press processing the rolled clad metal, wherein the first metal base material and the second metal base material are different materials.
상기 제1 금속모재는 구리이고, 제2 금속모재는 스테인리스인 것을 특징으로 한다.The first metal base material is copper, and the second metal base material is stainless steel.
상기 브레이징 필러메탈시트는, Pb 0.01~0.05중량% Fe 0.05~0.15중량%, Sn 5.0~9.0중량%, Zn 0.1~0.3중량%, P 0.01~0.05중량% 및 잔부의 Cu로 구성됨을 특징으로 한다.The brazing filler metal sheet is characterized in that it is composed of 0.01-0.05% by weight of Pb, 0.05-0.15% by weight of Fe, 5.0-9.0% by weight of Sn, 0.1-0.3% by weight of Zn, 0.01-0.05% by weight of P, and the balance of Cu. .
상기 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재는, 가로, 세로 또는 직경이 30cm 이상인 것을 특징으로 한다.The plate-shaped first metal base material and the second metal base material are characterized in that the width, length, or diameter is 30 cm or more.
상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계는 2회에 걸쳐 압연하는 것임을 특징으로 한다.The step of rolling the cooled brazing clad metal is characterized in that rolling is performed twice.
그리고 본 발명에 의한 브레이징 클래드 메탈은 상기한 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.And the brazing clad metal according to the present invention is characterized in that it is manufactured by the above-described method.
본 발명에 의한 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법 및 이를 이용한 브레이징 클래드 메탈은 대형 판재를 에어포켓 없이 브레이징하여 쿡웨어로 2차 가공할 수 있는 세계 유일한 소재 개발 기술로, 접합된 이종 금속 간 접합 기밀도, 강도 및 가공성이 우수하여 이종 금속의 대형 판재 간 브레이징이 가능하며, 종래 소형 제품뿐 아니라, 대형 제품의 이종 금속 브레이징이 가능하여 산업 전반에 걸쳐 브레이징 클래드 메탈을 적용할 수 있다는 장점이 있다. The method of joining dissimilar metal plates using a high-temperature vacuum furnace according to the present invention and the brazing clad metal using the same are the world's only material development technology that allows secondary processing of large plates into cookware by brazing large plates without air pockets. Brazing between large plates of different metals is possible due to excellent joint tightness, strength, and processability. Brazing of different metals is possible not only for conventional small products but also for large products, so brazing clad metal can be applied throughout the industry. There is.
도 1은 본 발명에 의한 이종 금속 판재의 접합방법을 나타낸 순서도1 is a flowchart showing a method of joining dissimilar metal plates according to the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 진공로를 이용해서 이종 금속을 접합함으로써, 2차 성형 가공이 가능한 금속 판재로 생산하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서 제조되는 금속 판재를 '브레이징 클래드 메탈'이라 칭함을 밝혀둔다.The present invention relates to a technology for producing a metal sheet capable of secondary forming processing by joining dissimilar metals using a vacuum furnace. It should be noted that the metal sheet manufactured in the present invention is called 'brazing clad metal'.
이러한 브레이징 클래드 메탈은 주로 쿡웨어를 가공하는 소재가 되는 것으로, 열전도율이 중요한 바 매우 높은 기밀도를 요구한다. 따라서, 열전도율을 떨어뜨리는 에어포켓을 발생시키지 않는 것이 본 발명에 의한 브레이징 클래드 메탈 제조의 핵심이라 할 것이다. 아울러, 종래 압연 클래드 메탈은 대량 생산만이 가능했으나, 본 발명의 브레이징 클래드 메탈은 소량 생산이 가능하다는 특징이 있다.This brazing clad metal is mainly used as a material for processing cookware, and thermal conductivity is important, so it requires very high airtightness. Therefore, not generating air pockets that reduce thermal conductivity is the key to manufacturing brazing clad metal according to the present invention. In addition, conventional rolled clad metal could only be produced in large quantities, but the brazing clad metal of the present invention has the feature of being able to be produced in small quantities.
보다 구체적으로 본 발명에 의한 이종 금속 판재의 접합방법, 즉 브레이징 클래드 메탈의 제조방법은, 지금까지의 브레이징 접합 방식인 작은 크기의 부품과 부품을 접합하는 방법과는 보조 공정과 용도나 생산 공정이 상이하며, 대형 금속 판재를 면과 면으로 공기층 없도록 기밀도를 높여 접합하는 것이 핵심기술이다. 종래 브레이징 방식으로는 이러한 대형 이종 금속 판재를 제조할 수 없으며, 브레이징 클래드 메탈은 2차 성형 가공이 가능한 판재 형상으로, 생산, 산업 현장에서 폭 넓게 사용 되어질 금속 소재 기술이다. 소형의 부품과 부품의 접합하는 지금까지의 브레이징과는 진공로를 사용한다는 공통점 외에는 필러 메탈을 박막의 시트로 만들 합금 비율부터 탈산, 압연, 온도 조절의 상이함 등의 기존 브레이징에는 없는 기솔과 공정 등이 추가된 전혀 다른 금속 소재 뿌리 기술이다.More specifically, the method of joining dissimilar metal sheets according to the present invention, that is, the method of manufacturing brazing clad metal, has auxiliary processes, uses, and production processes compared to the method of joining small-sized parts and parts, which is the brazing joining method so far. It is different, and the core technology is to join large metal plates side to side to increase airtightness without leaving any air gaps. It is impossible to manufacture such large dissimilar metal sheets using conventional brazing methods, and brazing clad metal is a metal material technology that can be used widely in production and industrial sites as a sheet shape that can be subjected to secondary forming processing. Other than the commonality of using a vacuum furnace to join small parts to other brazing methods, there are differences in the alloy ratio for turning filler metal into a thin sheet, deoxidation, rolling, and temperature control, and other techniques and processes that are not found in conventional brazing. It is a completely different metal material root technology with added elements.
본 발명에 의한 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법은, 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재를 준비하는 단계와, 상기 준비된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 초음파 세척하는 단계와, 상기 세척된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 진공분위기 하에서 900~1000℃까지 가열하여 탈산하는 단계와, 상기 탈산된 제1 금속모재와 제2 금속모재의 사이에 브레이징 필러메탈시트를 삽입한 후, 브레이징로 내 투입하고 진공분위기를 조성하는 단계와, 상기 필러메탈시트가 삽입된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 환원분위기 또는 진공분위기 하에서 950~1050℃까지 승온하여 1~2시간 유지시킨 후, 300~500℃까지 로냉함으로써, 브레이징하는 단계와, 상기 브레이징된 브레이징 클래드 메탈을 질소를 투입하여 상온까지 냉각하는 단계와, 상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계와, 상기 압연된 클래드 메탈을 절단 및 프레스 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of joining dissimilar metal sheets using a high-temperature vacuum furnace according to the present invention includes preparing a plate-shaped first metal base material and a second metal base material, and ultrasonically cleaning the prepared first metal base material and the second metal base material. and deoxidizing the washed first metal base material and the second metal base material by heating them to 900-1000° C. under a vacuum atmosphere, and placing a brazing filler metal sheet between the deoxidized first metal base material and the second metal base material. After insertion, it is placed in a brazing furnace and a vacuum atmosphere is created, and the first metal base material and the second metal base material into which the filler metal sheet is inserted are heated to 950-1050°C under a reducing atmosphere or vacuum atmosphere to process 1-2. After maintaining the time, brazing by furnace cooling to 300 to 500°C, cooling the brazed brazing clad metal to room temperature by adding nitrogen, rolling the cooled brazing clad metal, and rolling the cooled brazing clad metal. It is characterized in that it includes the step of cutting and press processing the clad metal.
이하, 이를 도 1을 참조하여 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, this will be described in detail step by step with reference to FIG. 1.
판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재를 준비하는 단계Step of preparing a plate-shaped first metal base material and a second metal base material
먼저, 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재를 준비한다. 상기 제1, 2 금속모재는 상호 접합되는 소재이므로, 그 크기, 형태가 서로 대응됨은 당연하다. First, prepare a plate-shaped first metal base material and a second metal base material. Since the first and second metal base materials are materials that are joined together, it is natural that their sizes and shapes correspond to each other.
아울러, 상기 제1, 2 금속모재는 이종의 금속으로, 그 소재를 제한하지 않으나, 예시적으로 상기 제1 금속모재는 구리이고, 제2 금속모재는 스테인리스, 더욱 구체적으로는 300계열 스테인리스일 수 있다. 이는 상기 구리와 스테인리스가 산업적, 예시적으로 하이엔드 쿡웨어로 많이 사용될 수 있는 소재이나, 대형 판상의 경우 상호 브레이징이 어려워 그 사용에 제한이 있었기 때문이다. In addition, the first and second metal base materials are different types of metals, and the materials are not limited, but for example, the first metal base material may be copper, and the second metal base material may be stainless steel, more specifically, 300 series stainless steel. there is. This is because copper and stainless steel are materials that can be widely used industrially, for example, as high-end cookware, but their use is limited because it is difficult to braze them in the case of large plates.
또한, 상기 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재는, 가로, 세로 또는 직경이 30cm 이상일 수 있는 것으로, 본 발명은 종래 브레이징이 어려웠던 대형 판상 제품에의 브레이징 적용이 가능하다는 장점이 있는 것이다. 다만, 본 발명을 대형 제품 뿐 아니라, 소형 제품에의 적용도 가능함은 당연하다. In addition, the plate-shaped first metal base material and the second metal base material may have a width, length, or diameter of 30 cm or more, and the present invention has the advantage of being able to apply brazing to large plate-shaped products that were conventionally difficult to braze. However, it is natural that the present invention can be applied not only to large products but also to small products.
상기 준비된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 초음파 세척하는 단계Ultrasonic cleaning the prepared first metal base material and the second metal base material
다음으로, 상기 준비된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 초음파 세척한다. Next, the prepared first metal base material and the second metal base material are ultrasonically cleaned.
상기 초음파 세척은 수용성 초음파세정제에 상기 제1 금속모재와 제2 금속모재를 15~25분간 침전하면서 10KHz 내지 200KHz 의 주파수로 초음파에너지를 방출하는 초음파 세정장치로 세정하는 것이다. 이때, 상기 초음파 세정제로는 상업적으로 구할 수 있는 KCU-G510C 등을 사용할 수 있는 것으로, 그 종류를 제한하지 않는다. 또한, 상기 초음파 세정장치 역시 종래 게시된 다양한 제품을 이용 가능한바, 그 종류를 제한하지 않는다.The ultrasonic cleaning involves precipitating the first metal base material and the second metal base material in a water-soluble ultrasonic cleaner for 15 to 25 minutes while cleaning them using an ultrasonic cleaning device that emits ultrasonic energy at a frequency of 10 KHz to 200 KHz. At this time, the ultrasonic cleaner such as KCU-G510C, which is commercially available, can be used, and the type is not limited. In addition, the ultrasonic cleaning device can also use a variety of previously published products, so the types are not limited.
상기 세척된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 진공분위기 하에서 900~1000℃까지 가열하여 탈산하는 단계Deoxidizing the washed first metal base material and second metal base material by heating them to 900-1000°C under a vacuum atmosphere.
다음으로, 상기 세척된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 진공 분위기 하에서 900~1000℃, 가장 바람직하게는 1000℃까지 가열함으로써, 제1 금속모재 또는 제2 금속모재 내 산소를 석출, 제거한다. 그리고 이를 실온으로 냉각함은 당연하다.Next, oxygen in the first metal base material or the second metal base material is precipitated and removed by heating the washed first metal base material and the second metal base material under a vacuum atmosphere to 900-1000°C, most preferably to 1000°C. . And it is natural to cool it to room temperature.
본 발명에서는 이러한 탈산 과정을 통해 제1 금속모재와 제2 금속 모재 간의 접합 기밀도를 높이는 것으로, 접합 기밀도의 상승으로 대형 제품의 브레이징이 가능하게 되는 것이다.In the present invention, the joint airtightness between the first metal base material and the second metal base material is increased through this deoxidation process, and brazing of large products becomes possible due to the increase in the joint airtightness.
상기 탈산된 제1 금속모재와 제2 금속모재의 사이에 브레이징 필러메탈시트를 삽입한 후, 브레이징로 내 투입하고 진공분위기를 조성하는 단계Inserting a brazing filler metal sheet between the deoxidized first metal base material and the second metal base material, then putting it into a brazing furnace and creating a vacuum atmosphere.
그리고 상기 탈산된 제1 금속모재와 제2 금속모재의 사이에 브레이징 필러메탈시트를 삽입한다. 상기 브레이징 필러메탈시트는 박막의 형태로 1.0~10㎛의 두께로 삽입될 수 있으나 이를 제한하지 않으며, 제1 금속모재 혹은 제2 금속모재의 접합면에 스퍼터링 등의 방법으로 적층되도록 하여 브레이징 필러메탈시트가 삽입되도록 할 수도 있는 것이다.Then, a brazing filler metal sheet is inserted between the deoxidized first metal base material and the second metal base material. The brazing filler metal sheet may be inserted in the form of a thin film with a thickness of 1.0 to 10㎛, but is not limited to this, and is laminated on the joint surface of the first metal base material or the second metal base material by a method such as sputtering to form a brazing filler metal sheet. You can also allow sheets to be inserted.
상기 브레이징 필러메탈시트는 상기 제1 금속모재와 제2 금속모재의 용가재로서 사용되는 것으로, Pb 0.01~0.05중량% Fe 0.05~0.15중량%, Sn 5.0~9.0중량%, Zn 0.1~0.3중량%, P 0.01~0.05중량% 및 잔부의 Cu로 구성됨이 바람직하다. 이는 상기한 조성을 갖는 브레이징 필러메탈시트가 제1 금속모재와 제2 금속모재간 접합 강도 및 접합 기밀도를 높여주기 때문이다.The brazing filler metal sheet is used as a filler material for the first metal base material and the second metal base material, and contains Pb 0.01-0.05% by weight, Fe 0.05-0.15% by weight, Sn 5.0-9.0% by weight, Zn 0.1-0.3% by weight, It is preferably composed of 0.01 to 0.05% by weight of P and the balance of Cu. This is because the brazing filler metal sheet having the above composition increases the joint strength and joint airtightness between the first metal base material and the second metal base material.
그리고 상기 필러메탈시트를 삽입한 후에는, 브레이징로 내 이를 투입하여 상부 가압지그와 하부 가압지그의 사이에 배치하고, 진공분위기를 조성함으로써 브레이징 준비를 완료한다.After inserting the filler metal sheet, brazing preparation is completed by inserting it into the brazing furnace, placing it between the upper pressurizing jig and the lower pressurizing jig, and creating a vacuum atmosphere.
상기 필러메탈시트가 삽입된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 환원분위기 또는 진공분위기 하에서 950~1050℃까지 승온하여 1~2시간 유지시킨 후, 300~500℃까지 로냉함으로써, 브레이징하는 단계Brazing the first metal base material and the second metal base material into which the filler metal sheet is inserted by raising the temperature to 950-1050°C under a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere, maintaining it for 1-2 hours, and then cooling to 300-500°C.
다음으로, 상기 필러메탈시트가 삽입된 제1 금속모재와 제2 금속모재가 배치된 브레이징로 내의 분위기를 환원분위기 또는 진공분위기로 유지하면서, 950~1050℃ 가장 바람직하게는 1000℃까지 승온하여 1~2시간 유지시킴으로써, 브레이징 필러메탈시트가 용해되어 제1 금속모재와 제2 금속모재가 브레이징 되도록 한다. 이때, 상기 환원분위기는 불활성 기체인 아르곤 가스 등을 주입함으로써 조성할 수 있는 것으로, 이는 공지된 방법에 의한다.Next, while maintaining the atmosphere in the brazing furnace in which the first metal base material and the second metal base material into which the filler metal sheet is inserted is placed as a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere, the temperature is 950 to 1050° C. Most preferably, the temperature is raised to 1000°C and maintained for 1 to 2 hours so that the brazing filler metal sheet is dissolved and the first metal base material and the second metal base material are brazed. At this time, the reducing atmosphere can be created by injecting argon gas, an inert gas, etc., using a known method.
그리고 이를 300~500℃까지 로냉하여 브레이징 클래드 메탈을 제조한다.Then, it is heated to 300~500℃ to produce brazing clad metal.
상기 브레이징된 브레이징 클래드 메탈을 질소를 투입하여 상온까지 냉각하는 단계Cooling the brazed brazing clad metal to room temperature by adding nitrogen to it.
그리고 상기 브레이징된 브레이징 클래드 메탈을 질소가스를 투입하여 상온까지 냉각한다. 이는 제조 효율성은 물론, 모재의 속성을 안정적으로 강화하기 위함이다.Then, nitrogen gas is introduced into the brazed brazing clad metal to cool it to room temperature. This is to stably enhance the properties of the base material as well as manufacturing efficiency.
상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계Rolling the cooled brazing clad metal
다음으로, 상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연함으로써, 이를 평탄화시킴은 물론, 두께를 조절한다. 아울러, 응력의 발생으로 제1 금속모재 및 제2 금속모재의 속성을 변화시켜 강도를 강화한다. 이는 고열로 너무 연화된 모재는 가공성이 떨어지기 때문이며, 구리와 스테인리스 소재의 모재는 열처리로 강도를 높이기에 어려운 소재이므로 압연과정을 통해 강도를 높여기 위함이다.Next, by rolling the cooled brazing clad metal, it is not only flattened but also its thickness is adjusted. In addition, the generation of stress changes the properties of the first metal base material and the second metal base material to enhance strength. This is because the base material that has been too softened by high heat has poor workability, and the strength of the base material made of copper and stainless steel is difficult to increase through heat treatment, so the strength is increased through the rolling process.
이때, 상기 압연은 냉간압연 또는 열간압연의 방법을 모두 적용할 수 있는 것으로, 열간압연은 400~500℃에서 압연함이 바람직하다.At this time, the rolling can be performed by either cold rolling or hot rolling, and hot rolling is preferably performed at 400 to 500°C.
아울러, 상기 압연은 1회에 걸쳐 이루어질 수도 있지만, 요구되는 두께 및 강도에 따라 두 차례에 걸쳐 압연 과정을 수행할 수도 있음은 당연하다. In addition, the rolling may be performed once, but it is natural that the rolling process may be performed twice depending on the required thickness and strength.
상기 압연된 클래드 메탈을 절단 및 프레스 가공하는 단계Cutting and press processing the rolled clad metal
그리고 압연된 브레이징 클래드 메탈을 원하는 치수 및 크기로 프레스 절단하고, 금형 툴에 삽입 후, 일정한 압력을 가해 형상 프레스 가공한다.Then, the rolled brazing clad metal is press cut to the desired size and shape, inserted into a mold tool, and then pressed into shape by applying a certain amount of pressure.
상기 절단 및 프레스 가공은 종래 기술에 의하는 것으로, 이에 대한 추가 설명은 생략한다. The cutting and press processing are performed according to the prior art, and further description thereof will be omitted.
상기와 같이 접합된 본 발명의 브레이징 클래드 메탈은, 앞서 설명한 바와 같이, 이종 금속 간 접합 기밀도가 높고, 강도가 우수하며, 가공성 역시 우수하다는 장점이 있다. 아울러, 이종의 대형 판재 간의 브레이징이 가능하여 산업전반에 걸쳐 사용이 가능하다는 장점이 있다.As described above, the brazing clad metal of the present invention joined as described above has the advantage of high gas tightness between dissimilar metals, excellent strength, and excellent workability. In addition, it has the advantage of being able to be used across industries as brazing between large plates of different types is possible.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
(실시예 1)(Example 1)
직경 30cm의 원형 판재인 구리 모재와, 직경 30cm의 원형 판재인 304 스테인리스 모재를 준비하였다. 그리고 이를 초음파 세정제인 KCU-G510C에 20분간 침전하면서 초음파 세정한 후, 진공분위기 내에서 100℃/min의 속도로 1000℃까지 가열하여 3분간 유지시킴으로써, 탈산하였다. A copper base material, a circular plate with a diameter of 30 cm, and a 304 stainless steel base material, a circular plate with a diameter of 30 cm, were prepared. After ultrasonic cleaning by settling in KCU-G510C, an ultrasonic cleaner, for 20 minutes, it was deoxidized by heating to 1000°C in a vacuum atmosphere at a rate of 100°C/min and maintaining it for 3 minutes.
그리고 Pb 0.02wt%, Fe0 10wt%, Sn 7.0wt%, Zn 0.20wt%, P 0.03wt% 및 잔부의 Cu로 구성된 두께 5㎛의 박막을 준비하고, 상기 구리 모재와 스테인리스 모재 사이에 박막을 배치한 후, 브레이징로 내 투입하고 진공분위기를 조성하였다. 그리고 이를 100℃/min의 속도로 1010℃ 까지 승온하여 1.5시간 유지시킨 후, 400℃까지 로냉하고, 다시 질소를 투입하면서 50℃/분의 냉각 속도로 상온까지 냉각시켰다. Then, prepare a thin film with a thickness of 5㎛ consisting of 0.02wt% of Pb, 10wt% of Fe0, 7.0wt% of Sn, 0.20wt% of Zn, 0.03wt% of P, and the balance of Cu, and place the thin film between the copper base material and the stainless steel base material. After that, it was put into a brazing furnace and a vacuum atmosphere was created. Then, the temperature was raised to 1010°C at a rate of 100°C/min and maintained for 1.5 hours, then furnace cooled to 400°C and cooled to room temperature at a cooling rate of 50°C/min while nitrogen was added again.
다음으로, 냉각된 시편을 30%의 두께 압하율로 냉간 압연하여 평탄화하였다. Next, the cooled specimen was flattened by cold rolling at a thickness reduction rate of 30%.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 탈산의 과정을 생략하였으며, Ag 65중량%, Cu 35중량%로 구성되는 두께 5㎛의 박막을 사용하였다. The same procedure as Example 1 was performed, but the deoxidation process was omitted, and a 5㎛ thick thin film composed of 65% by weight Ag and 35% Cu was used.
(시험예 1)(Test Example 1)
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이종 금속 접합합금 시편의 접합 강도를 측정하기 위해 인장시험(ASTM E 8/E8M-08)을 수행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A tensile test (ASTM E 8/E8M-08) was performed to measure the joint strength of the dissimilar metal joining alloy specimens prepared in Example 1 and Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 비교예 1에 비하여 그 강도가 우수함을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 1, it was confirmed that Example 1 of the present invention had superior strength compared to Comparative Example 1.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The best embodiments of the present invention are disclosed in the drawings and specification. Here, specific terms are used, but they are used only for the purpose of explaining the present invention and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent embodiments of the present invention are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.
Claims (6)
상기 준비된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 초음파 세척하는 단계와,
상기 세척된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 진공분위기 하에서 900~1000℃까지 가열하여 탈산하는 단계와,
상기 탈산된 제1 금속모재와 제2 금속모재의 사이에 브레이징 필러메탈시트를 삽입한 후 브레이징로 내 투입하고 진공분위기를 조성하는 단계와,
상기 필러메탈시트가 삽입된 제1 금속모재와 제2 금속모재를 환원분위기 또는 진공분위기 하에서 950~1050℃까지 승온하여 1~2시간 유지시킨 후, 300~500℃까지 로냉함으로써, 브레이징하는 단계와,
상기 브레이징된 브레이징 클래드 메탈을 질소를 투입하여 상온까지 냉각하는 단계와,
상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계와,
상기 압연된 클래드 메탈을 절단 및 프레스 가공하는 단계를 포함하며,
상기 제1 금속모재와 제2 금속모재는 이종의 소재이고,
상기 브레이징 필러메탈시트는 Pb 0.01~0.05중량%, Fe 0.05~0.15중량%, Sn 5.0~9.0중량%, Zn 0.1~0.3중량%, P 0.01~0.05중량% 및 잔부의 Cu로 구성됨을 특징으로 하는 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법.
Preparing a plate-shaped first metal base material and a second metal base material;
Ultrasonic cleaning the prepared first metal base material and the second metal base material;
Deoxidizing the washed first metal base material and the second metal base material by heating them to 900-1000° C. under a vacuum atmosphere;
Inserting a brazing filler metal sheet between the deoxidized first metal base material and the second metal base material and then putting it into a brazing furnace to create a vacuum atmosphere;
A step of brazing the first metal base material and the second metal base material into which the filler metal sheet is inserted by raising the temperature to 950 to 1050 ° C. under a reducing atmosphere or a vacuum atmosphere and maintaining it for 1 to 2 hours, then cooling to 300 to 500 ° C. ,
Cooling the brazed brazing clad metal to room temperature by adding nitrogen;
rolling the cooled brazing clad metal;
It includes cutting and press processing the rolled clad metal,
The first metal base material and the second metal base material are different materials,
The brazing filler metal sheet is characterized in that it consists of 0.01 to 0.05% by weight of Pb, 0.05 to 0.15% by weight of Fe, 5.0 to 9.0% by weight of Sn, 0.1 to 0.3% by weight of Zn, 0.01 to 0.05% by weight of P, and the balance of Cu. A method of joining dissimilar metal plates using a high-temperature vacuum furnace.
상기 제1 금속모재는 구리이고, 제2 금속모재는 스테인리스인 것을 특징으로 하는 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법.
According to paragraph 1,
A method of joining dissimilar metal sheets using a high-temperature vacuum furnace, wherein the first metal base material is copper and the second metal base material is stainless steel.
상기 판상의 제1 금속모재와 제2 금속모재는,
가로, 세로 또는 직경이 30cm 이상인 것을 특징으로 하는 고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법.
According to paragraph 1,
The plate-shaped first metal base material and the second metal base material are,
A method of joining dissimilar metal plates using a high-temperature vacuum furnace, characterized in that the width, length, or diameter is 30 cm or more.
상기 냉각된 브레이징 클래드 메탈을 압연하는 단계는 2회에 걸쳐 압연하는 것임을 특징으로 하는고열 진공로를 이용한 이종 금속 판재의 접합방법.
According to paragraph 1,
A method of joining dissimilar metal sheets using a high-temperature vacuum furnace, characterized in that the step of rolling the cooled brazing clad metal is rolling twice.
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