KR19980042657A - 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 게이트속도 20m/초 이상에서 제조한 알루미늄 다이캐스팅재를 사용하여 납땜 온도 500℃ 이하에서 납땝하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법에 관한 것으로, 보다 바람직하게는 알루미늄 다이캐스팅재를 주조압력 600㎏/㎠ 이하에서 제조하거나 혹은 주주형감압에 의해 제조하는 것이 좋다, 납땜은 A1:6~24wt%, 잔부 Zn 및 불순물로 이루어진 납재를 사용해서 행하는 것이 좋다. 이렇게 하면 알루미늄 다이캐스팅재를 고온으로 가열하여 납땝을 할 수 있다.

Description

알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법
본 발명은 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법에 관한 것이다.
또, 본 명세서에 있어서 「알루미늄」이란 말은 그 합금을 포함하는 의미로 사용한다.
알루미늄 다이캐스팅재 제품은 복잡한 형상의 제품을 제조할 수 있게 주조면의 상태가 좋고, 또 단시간에 주조할 수 있어서 생산성도 좋기 때문에, 자동차 부품이나 가전제품을 비롯하여 각종 분야에서 널리 사용되고 있다. 또, 알루미늄 다이캐스팅 제품은 상기와 같은 특징을 가지고 있기 때문에, 다이캐스팅재끼리 혹은 주물재나 전신재(展伸材)와 접합하여 사용했으면 하는 요망이 있다.
그러나, 알루미늄 다이캐스팅는 400℃ 정도 이상의 고온에 노출되면 표면에 블리스터라 불리우는 기포가 발생하기 때문에, 400℃ 이상의 고온으로 가열하여 납땜할 수는 없었다. 또, 블리스터의 발생을 피하기 위해 낮은 온도에서 납땜하면 플라스틱의 용융이 불충분하기 때문에, 모재 표면의 산화막 제거효과가 저하되어 납의 확산성이 나빠서, 충분한 조인트 강도를 얻을 수 없다는 문제가 발생한다.
본 발명은 이와 같은 기술적 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 고온으로 가열하여 납땜을 할 수 있는 알루미늄 다이캐스팅의 납땜방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 게이트속도 20m/초 이상에서 제조한 알루미늄 다이캐스팅재를 사용하고, 납땜온도 500℃ 이하에서 납땝하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용하는 알루미늄 다이캐스팅재의 조성은 특별히 한정되는 것은 아니며, JIS규격 알루미늄이나 그밖의 것 중에서 적당히 선택해서 사용하면 된다. 대표적인 것으로는 JISADC10, ADC12 등을 들 수 있다.
알루미늄 다이캐스팅재는 알루미늄의 용탕을 탕구로부터 금형 내부에 분사주입함으로써 제조되는데, 본 발명에 있어서는 탕구로부터 분사되는 알루미늄의 속도, 환언하면 게이트속도가 20m/초 이상으로 규정된다. 그 이유는 다음과 같다.
즉, 탕구로부터 분출된 알루미늄 용탕은 금형 형상을 따라 흐르지만, 이 탕흐름에 의해 내부로 금형내의 공기, 질소 등의 가스를 휘감아 들인다. 그리고, 게이트속도를 20m/초 이상의 고속으로 설정함으로써, 휘감아들인 가스는 미세화되거나 분산되고 있는 것으로 추축되는데, 그 결과 이후에 가하는 납땜 가열시에 블리스터의 발생을 억제할 수 있게 된다. 게이트속도가 20m/초 미만에서는 이러한 효과가 없어서 납땜가열시에 커다란 블리스터가 많이 발생하여 납땜을 저해한다. 바람직하게는 게이트속도를 30m/초 이상, 특히 40m/초 이상으로 설정하는 것이 좋다. 또, 게이트속도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 너무 크면 금형에의 시이징(seizing)이 발생하므로 저절로 한정된다. 또, 게이트속도 20m/초 이상의 요건은, 다이캐스팅 머신은 종래의 상태에서 틀의 개조에 의해서만 이것을 실현하는 것이 간이성 및 코스트면에서 가장 유리하다.
게이트속도 이외의 조건은 임의로 설정할 수 있으나, 바람직하게는 주조압력(온메탈압력)을 600㎏/㎠ 이하로 설정하는 것이 좋다. 주조압력이 600㎏/㎠를 초과하면, 다이캐스팅재 내부로 휘말린 가스의 압력도 높아져서, 납땜가열시에 블리스터가 발생하기 쉬원진다. 특히 바람직하게는 500㎏/㎠ 이하로 설정하는 것이 좋다. 또, 주조압력이 너무 낮으면 탕순환이 나빠져서 형상을 내는 것이 곤란해지기 때문에, 주조압력은 적어도 200㎏/㎠ 이상으로 설정하는 것이 좋다. 또, 주형감압을 실시하는 편이 다이캐스팅재 내부에 휘감아들인 가스의 절대량이 감소하기 때문에, 보다 코품질인 다이캐스팅재를 얻을 수 있으며 나아가서는 납땜품을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다. 주형감압을 하는 경우, 감압개시의 시기로는 플러저가 주탕구를 폐색하기 전부터 행하는 것이 바람직하다. 무엇보다 주형감압을 실시하지 않아도 본 발명에 의해 양호한 납땜이 가능해진다.
상기와 같은 조건에서 제조된 다이캐스팅재를 사용하고, 이 다이캐스팅재와 다른 알루미늄 접합부재를 조합하여 납땜을 한다. 납땜온도는 500℃ 이하로 설정할 필요가 있다. 납땜온도가 500℃를 넘으면 20m/초 이상의 게이트속도에서 제조된 알루미늄 다이캐스팅재이더라도 역시 블리스터가 발생하여 양호한 납땜을 저해함과 동시에, 다이캐스팅재의 치수변화를 일으키기 때문이다. 바람직하게는 480℃ 이하의 납땜온도로 하는 것이 좋다. 한편, 납땜온도의 하한은 한정되지는 않으나, 본 발명에 사용하는 알루미늄 다이캐스팅재의 특성을 유효하게 발휘시키기 위해 400℃ 이상 좀더 바람직하게는 420℃ 이상으로 가열하는 것이 좋다.
납땜시 본 발명에 사용하는 알루미늄 다이캐스팅재와 조합되는 접합부재는 알루미늄 다이캐스팅재이든 알루미늄 전신재이든 알루미늄 주물재이든 상관없다.
또, 상기 납땜에 사용하는 납재는 500℃ 이하라는 납땜온도와의 관계속에서 결정되는 융점을 가진 것이면 된다. 그 바람직한 예로서 A1:6~24wt%, 잔부 Zn 및 불순물로 이루어진 납재를 들 수 있다. 이 납재에 있어서 Al 은 납재의 융점(용융온도범위)의 조정을 위해 함유되는 것이지만, 6wt% 미만에서는 융점이 너무 낮아져서 경사자세에서의 납땜시 납이 늘어져 떨어지거나 사용가능한 플럭스가 존재하지 않게 된다는 단점이 있다. 한편, 24wr%,를 넘으면 융점이 너무 높아져서 500℃에서도 납재가 녹지 않게 되는 경우가 있다. 바람직하게는 Al의 함유량은 8wt% 이상으로 하는 것이 좋고, 또 20wt% 이하로 하는 것이 좋다. 납재의 잔부는 Zn이고, 불순물의 존재는 허용된다.
납땜에 사용하는 플럭스도 납땜온도, 납재의 융점과의 관계속에서 이들보다 낮은 온도에서 융용하는 염화물계, 불화물계 혹은 이들의 혼합물 그밖의 것을 적당히 사용하면 된다. 저융점의 플럭스의 일예로서 BaCl2:14wt%, NaCl:2wt%, KCl:38wt%, LiCl:9wt%, ZnCl2:17wt%, KAlF4:6wt%, LiF:1wt%, PbCl2:13wt%의 혼합물로 이루어진 것이나 CsAlF4로 이루어진 것을 들 수 있다.
또, 상기 납재나 플럭스의 공급방법이나 다른 납땜조건도 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 관한 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜 방법에 의하여, 게이트속도 20m/초 이상에서 제조한 알루미늄 다이캐스팅재를 사용하기 때문에 휘말려 들어간 가스는 미세화되거나 분산되고 있는 것이라 추측된다. 그리고, 이와 같은 다이캐스팅재를 사용하여 납땜온도 500℃ 이하에서 납땜하기 때문에, 납땜가열시에 휘말려 들어간 가스의 블리스터가 억제되고, 따라서 블리스터의 발생정도가 억제되고 또 그 수도 작아져서 양호한 납땜가 달성된다.
[실시예 1]
다이캐스트용 알루미늄으로서 JIS ADC10을 사용하고, 세로 100㎜×가로 150㎜×두께 8㎜의 평판으로 이루어진 알루미늄 다이캐스팅재를 제조할 때 게이트 속도, 주조압력 및 주형감압의 유무를 나중에 개제하는 표1과 같이 설정했다.
다음에 얻어진 각 다이캐스팅재에 대해 JISA6063으로 이루어진 동형, 동 크기의 알루미늄 압출재를 T형으로 조립함과 동시에, 접합부위에 직경 3㎜의 봉형상 납재를 배치하여 플럭스를 도포하고, 표1과 같은 납땜온도로 설정하여 납땜을 하였다. 여기서, 납재로서는 Zn-16wt%Al로 이루어진 것을 사용하고, 플럭스로서는 BaCl2:14wt%, NaCl:2wt%, KCl:38wt%, LiCl:9wt%, ZnCl2:17wt%, KAlF4:6wt%, LiF:1wt%, PbCl2:13wt%의 혼합물로 이루어진 것을 사용했다. 또, 납땜은 다이캐스팅재를 수평에 대해 45도의 경사 자세로 유지하며 행하였다.
그리고, 얻어진 납땜품의 외관상태를 눈으로 관찰했다. 그 결과를 표1에 함께 나타냈다.
[표1]
시료NO. 게이트속도 주조압력 주형감압 납땜온도 평가
(주1) A:블리스터가 거의 보이지 않고, 납땜상태도 매우 양호하였다.
B:블리스터가 약간 발생했으나, 외관, 납땜상태 모두 문제없음.
C:외관상 블리스터가 눈에 띄지만, 납땜상태는 문제없음.
D:상기 C보다 블리스터가 눈에 띄지만, 납땜상태는 문제없음.
E:커다란 블리스터가 발생하고, 외관도 납땜상태도 불량이다.
상기 표1의 결과에서 본 발명 범위내의 게이트속도, 납땜온도의 것은 블리스터의 발생이 거의 보이지 않거나 보여도 실용상 지장이 없는 것이며, 납땜상태도 양호하여 문제가 없는 것이었다. 이에 대해, 게이트속도가 본 발명 범위를 일탈하는 것(시료 No.10)이나 납땜온도가 본 발명 범위를 일탈하는 것(시료 No.11)은 커다란 블리스터가 발생하고, 납땜상태도 불량하였다.
또, 시료 No.1과 7, 혹은 3과 8, 혹은 6과 9의 비교예서 주조압력 600㎏/㎠ 이하에서 제조한 다이캐스팅재를 사용한 경우에는 블리스터의 발생을 더한층 억제할 수 있음을 알 수 있다.
또, 시료 No.2와 5의 비교에서 주형감압을 행한 경우에는 더한층 블리스터의 발생을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 2]
상기 표1의 시료 No.6에 나타낸 알루미늄 다이캐스팅재를 사용함과 동시에, 사용납재 및 납땜온도를 하기 표2와 같이 설정하고, 플럭스로서 CsAlF4를 사용한 것 이외에는 상기 실시예1과 같이 납땜을 행하고, 납땜후의 납땜상태를 눈으로 관찰했다. 그 결과를 표2에 나타냈다.
[표2]
시료 No 납재조성(wt%) 납땜온도(℃) 납땜상태
(주2)
◎:매우 양호
○:양호
:납재가 경사를 따라 흘러 떨어져서 납땜불량이었다.
×:납재가 녹지 않아 납땜불량이었다.
표2의 결과에서 알 수 있듯이, Al의 함유량이 본 발명 범위인 납재를 사용한 경우에는 양호한 납땜상태를 실현할 수 있는 것임을 확인할 수 있다.
본 발명은 상술한 대로 게이트속도 20m/초 이상에서 제조한 알루미늄 다이캐스팅재를 사용하여, 납땜온도 500℃ 이하에서 납땝하는 것을 특징으로 하는 것이기 때문에, 500℃ 이하의 범위에서 예를 들면 400℃ 이상과 같은 비교적 고온으로 납땜을 행했을 경우에도 납땜가열시의 블리스터의 발생을 억제할 수 있어서 양호한 납땜이 가능해진다. 그 결과, 알루미늄 다이캐스팅재와 다른 접합부재를 납땜한 복합납땜품, 예를 들면 에어인테이크 매니폴드 등의 자동차 부품이나 그밖의 납땜품의 제공이 가능해진다.
또, 비교적 고온에서의 납땜이 가능해지기 때문에, 플럭스나 납재의 선택자유도가 확대되어, 납땜을 쉽게 할 수 있다는 효과도 있다.
또, 게이스속도 30/초 이상에서 제조한 알루미늄 다이캐스팅재를 사용하는 경우에는 특히 가스가 미세화되어 분산하고 있기 때문에, 납땜 가열시의 블리스터의 발생정도가 더한층 억제된다.
또, 알루미늄 다이캐스팅재를 주조압력 600㎏/㎠ 이하에서 제조한 경우에는 상기 효과에 추가해서 추가로 블리스터의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 거둔다.
또, 주형감압을 행하여 제조한 알루미늄 다이캐스팅재는 휘말려 들어간 가스량 그 자체가 작기 때문에, 블리스터 발생의 정도가 억제된다.
또, Al:6~24wt%, 잔부 Zn 및 불순물로 이루어진 납재를 사용하여 납땜을 행하는 경우에는 상기 납재가 저융점이기 때문에 더 양호한 납땜이 가능해진다는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 게이트속도 20m/초 이상에서 제조한 알루미늄 다이캐스팅재를 사용하여, 납땜온도 500℃ 이하에서 납땝하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법.
  2. 제1항에 있어서, 알루미늄 다이캐스팅재를 게이트속도 30m/초 이상에서 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미늄 다이캐스팅재를 주조압력 600㎏/㎠ 이하에서 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한항에 있어서, 알루미늄 다이캐스팅재를 주형감압에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한항에 있어서, 납땜온도 480℃ 이하에서 납땜하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한항에 있어서, Al:6~24wt%, 잔부 Zn 및 불순물로 이루어진 납재를 사용하여 납땜을 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 다이캐스팅재의 납땜방법.
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