KR20020037939A

KR20020037939A - 금속체의 솔더링 구조와 그 방법

Info

Publication number: KR20020037939A
Application number: KR1020000067943A
Authority: KR
Inventors: 장인경
Original assignee: 장인경
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-23

Abstract

금속체의 솔더링(soldering) 구조와 그 방법이 개시된다. 개시된 금속체의 솔더링 구조는, 철로 이루어진 제1접합부재와; 상기 제1접합부재와 접합되며, 철로 이루어진 제2접합부재와; 상기 제1,2접합부재가 접합되게 주석과 은의 조성물로 이루어져 상기 제1,2접합부재의 접합면에 형성되는 용재층;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 접합후에 후가공이 필요 없고, 인체 및 환경에 해롭지 않은 이점이 있다.

Description

금속체의 솔더링 구조와 그 방법{STRUCTURE FOR SOLDERING METALS AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 금속체의 솔더링(soldering) 구조와 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작업성이 향상되고 접합부재의 접합 상태가 개선된 금속체의 솔더링 구조와 그 방법에 관한 것이다.

용접은, 용융 응고 현상을 이용하여 재료와 재료를 접합하거나 재료의 표면에 살돋움을 하는 융접과, 동일 재질의 것을 가압력을 이용하는 압접과, 저융점의 납재의 용융 응고의 현상을 이용하여 재료와 재료를 접합하는 솔더링이 있다.

그런데, 상기 융접과 압접은 재료와 재료가 용융 및 가압력에 의해 접합이 이루어진다.

이러한 접합의 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대 철(Fe)로 이루어진 재료(11,12)가 예컨대 1.0t 전후의 박판의 플레이트인 경우, 재료(11,12)의 접합부(13) 및 그 주위의 저부쪽으로 처지는 변형이 생긴다.

이러한 변형에 따라 상기 재료(11,12)를 원래의 상태로 회복하기 위해서는 재료(11,12)의 변형된 저부에서 예컨대 망치질(hammering)을 해야한다. 특히 자동차의 경우에는 변형된 면적이 넓어 원래의 상태로 회복하기 위해서는 상당한 시간 및 숙련을 요한다.

그리고 융접 및 압접은 상기 접합부(13) 상태가 거칠어 이 접합부(13)를 커팅(cutting) 및 연마해야 하는 등의 후가공이 필요하다. 이러한 후가공 후에는 원래 재료(11,12)의 상태를 기대하기 어렵고, 후가공된 부분이 이 재료의 소재에 따라 차이는 있지만 부식이 발생한다. 이에 따라 후가공된 접합부(13)에는 예컨대 도금이나, 페인팅(painting) 등을 해야만 하므로 제조비용이 상승되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 솔더링을 이용하여 소정의 금속부재를 접합하였다. 이 솔더링 접합방법은 플럭스와 용재를 공급하며, 이 용재에 열을 가해 접합이 이루어지게 된다. 이때 저온의 온도로서 금속부재의 접합이 이루어지므로 전술한 바와 같은 접합부에 휨이 발생하지 않게 된다.

그러나, 이러한 솔더링에 의한 접합방법에 이용되고 있는 플럭스 및 용재에는 인체 및 환경에 유해한 성분을 함유하고 있다. 예를 들면, 상기 플럭스에는 인체 및 환경에 해로운 강산성물질 또는 염소화합물이 함유되어 있고, 상기 용재는 중금속인 납과 주석의 조성물이다.

따라서 종래의 솔더링 방법은 금속부재를 접합하는데 있어 그 적용이 용이하지 못했다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 접합부재끼리의 접합 작업이 간단하고, 접합 후의 상태가 양호하며, 플럭스나 용재에 유해물질이 함유되지 않아 용이하게 적용되도록 한 금속체의 솔더링 구조와 금속체의 솔더링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 금속체의 융접 및 압접 상태를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 방법을 순차적으로 나타낸 플로차트.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 접합 구조를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21. 제1접합부재

22. 제2접합부재

23. 용재층

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속체의 솔더링 구조는, 철로 이루어진 제1접합부재와; 상기 제1접합부재와 접합되며, 철로 이루어진 제2접합부재와; 상기 제1,2접합부재가 접합되게 주석과 은의 조성물로 이루어져 상기 제1,2접합부재의 접합면에 형성되는 용재층;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속체의 솔더링 방법은, (a)철, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 제1접합부재를 준비하는 단계와; (b) 상기 제1접합부재와 접합되고, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 제2접합부재를 준비하는 단계와; (c) 상기 제1,2접합부재의 접합면으로 소정의 플럭스 및 주석과 은의 조성물로 이루어진 용재를 공급하는 단계와; (d) 상기 플럭스 및 상기 용재에 소정의 가열장치를 통해 열을 가해 상기 제1,2접합부재가 접합되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 구조와 그 방법을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 금속체의 솔더링 구조 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 구조는, 철(Fe)로 이루어진 제1접합부재(21)와, 상기 제1접합부재(21)와 접합되며, 제1접합부재(21)와 마찬가지로 철로 이루어진 제2접합부재(22)와, 상기 제1,2접합부재(21,22)가 접합되게 주석(Sn)과 은(Ag)의 조성물로 이루어져 이 제1,2접합부재(21,22)의 접합면에 형성되는 용재층(23)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1,2접합부재(21,22)는 상기와 같이 철 이외에도 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 또는 스테인레스 스틸(stainless steel)중 어느 하나로 이루어진다.

상기 용재층(23)의 제1실시예인 주석과 은의 조성물중 상기 주석은 85∼98wt%로 이루어진다. 이때 은의 비율은 주석의 함량에 따라 다르고, 이하에서 설명하는 주석 이외의 조성물 비율도 주석의 함량에 따라 다르다.

그리고 제2실시예로서, 상기 용재층(23)은 주석, 은, 및 구리(Cu)의 조성물로 이루어진다. 이때, 상기 주석, 은, 및 구리의 조성물중 주석은 85∼98wt%로 이루어진다.

또한 제3실시예로서, 상기 용재층(23)은 주석 및 아연(Zn)의 조성물로 이루어지고, 이때, 주석은 40∼90wt%로 이루어진다.

그리고 제4실시예로서, 상기 용재층(23)은 주석, 은, 구리, 및 아연의 조성물로 이루어진다. 이때, 주석, 은, 구리, 및 아연의 조성물중 상기 주석은 40∼90wt%로 이루어진다.

이어서, 제5실시예로서, 상기 용재층(23)은 주석, 비쓰무쓰(Bi), 인듐(In), 은, 및 구리의 조성물로 이루어지고, 상기 주석, 비쓰무쓰, 인듐, 은, 및 구리의 조성물중 상기 주석은 50∼98wt%로 이루어진다.

상기와 같이 용재층(23)의 조성물에는 중금속이 전혀 함유되지 않아 인체 및 환경에 나쁜 영향을 주지 않는다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 구조를 완성하기 위한 금속체의 솔더링 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3에는 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 방법을 순차적으로 나타내 보인 플로차트가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 먼저, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 제1접합부재(21)를 준비한다.(단계 110)

이어서, 상기 제1접합부재(21)와 접합되고, 제1접합부재(21)와 마찬가지로 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 제2접합부재(22)를 준비한다.(단계 120)

그리고 상기 제1,2접합부재(21,22)의 접합면으로 소정의 플럭스(flux) 및 주석과 은의 조성물로 이루어진 용재를 공급한다.(단계 130)

여기서, 상기한 주석과 은의 조성물 이외에도 용재는 주석, 은, 및 구리의 조성물과, 아연과 주석의 조성물과, 주석, 은, 구리, 및 아연의 조성물과, 또는 은, 구리, 비쓰무쓰, 인듐, 및 주석의 조성물 등이 공급된다.

그리고 상기 제1,2접합부재(21,22)가 철인 경우 플럭스는 인산염(phosphate) 화합물, 유기산, 및 무기염의 화합물을 포함하여 된 것을 사용하고, 상기 제1,2접합부재(21,22)가 알루미늄인 경우 플럭스는 아민계(amine) 화합물과 유기산의 화합물을 포함하여 된 것을 사용한다.

또한 상기 제1,2접합부재(21,22)가 구리, 아연, 또는 스테인레스 스틸인 경우 플럭스는 인산계 무기염 및 인산화합물을 포함하여 된 것을 사용한다. 이러한 플럭스는 유해물질이 전혀 함유되지 않아 인체 및 환경에 해를 주지 않는다.

이러한 플럭스 및 용재에 소정의 가열장치를 통해 열을 가해 제1,2접합부재(21,22)가 접합되도록 한다.(단계 140) 여기서, 열은 상기한 용재의 조성물이 솔더링 용재이므로 약 500℃ 전후의 저온의 열이 공급되어 접합이 이루어진다.

한편, 상기 단계 130에서, 상기 플럭스는 액체 및 고체상태로 공급되며, 상기 플럭스를 먼저 공급한 후 용재를 공급하거나, 상기 플럭스와 용재를 동시에 공급한다.

여기서, 상기 플럭스는 액체상태로 상기 제1,2접합부재(21,22)의 접합면에 직접 도포한 후 용재를 공급할 수도 있다. 또는 고체상태의 예컨대 시트(sheet)형태로 이루어진 플럭스를 제1,2접합부재(21,22)의 접합면에 깔고, 그 위에서 용재를 공급하는 방법도 있다. 그렇지 않으면, 용재에 고체로 된 플럭스를 삽입하여 된 즉, 플럭스와 용재가 일체로 된 바(bar) 또는 코드 와이어(cord wire)를 녹여가며 제1,2접합부재(21,22)를 접합토록 하는 방법 등이 있다.

다른 한편으로, 상기와 같은 용재와 플럭스의 실시예는 여기서 기재된 것 이외에도 다양하게 실시될 수 있으며, 상기와 같이 기재된 것에 한정되지는 않는다.

그리고 상기 단계 140에서, 상기 가열장치는 전기인두, 전기 저항기, 고주파 가열기, 열풍기, 토치(torch), 또는 일반적인 용접기중 어느 하나를 선택하여 이용할 수 있다. 마찬가지로 상기 가열장치도 상기와 같이 기재된 것에 한정되지 않는다.

이와 같은 단계가 완성되면 도 2에 도시된 바와 같이, 제1,2접합부재(21,22)의 접합면에 용재층(23)이 형성되면서 제1,2접합부재(21,22)가 접합된다.

그리고 이러한 솔더링 방법에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 접합부재(31,32)가 수직으로 설치된 상태에서 이들 접합이 이루어지는 경우에는 용재가 공급되는 반대측에 보조부재(33)를 설치하여 접합이 이루어지는 경우에도 적용 가능하다.

또한 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 예컨대 얇은 금속판재나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2접합부재(21,22)와 같은 금속재의 파이프(41)이고, 이 파이프(41)에 구멍(42)이 형성되어 파이프(41) 내에서 유동하는 유체가 누설될 경우나, 누설될 우려가 있는 경우에도 상기 구멍(42)에 전술한 바와 같은 플럭스 및 용재를 공급하고, 가열하여 상기 구멍(42)을 막을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 금속체의 솔더링 구조와 그 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

일반적인 용접에 비해 저온의 열을 가해 박판의 금속재의 접합부재가 접합되므로 접합 작업이 간단하고, 접합부재에 변형이 발생되지 않는다. 따라서 접합부재의 변형에 따른 후가공이 필요하지 않다. 그리고 상기와 같은 후가공이 필요하지 않고, 접합 작업이 간단하여 접합 구조물의 제조비용이 저렴하다.

그리고 본 발명의 금속체의 솔더링 구조에서 각 접합부재가 1.0t 전후의 박판일 경우에 적용하게 되면 상기와 같은 효과가 더 부각될 수 있다.

또한 접합부재를 솔더링 하기 위해 이용되는 플럭스 및 용재에 유해물질이 포함되지 않아 널리 이용될 수 있고 환경 친화적이다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

철로 이루어진 제1접합부재와;

상기 제1접합부재와 접합되며, 철로 이루어진 제2접합부재와;

상기 제1,2접합부재가 접합되게 주석과 은의 조성물로 이루어져 상기 제1,2접합부재의 접합면에 형성되는 용재층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 구조.
제1항에 있어서,

상기 제1,2접합부재는 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 구조.
제1항에 있어서,

상기 주석과 은의 조성물중 상기 주석은 85∼98wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제1항에 있어서,

상기 용재층은 주석, 은, 및 구리의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제4항에 있어서,

상기 주석, 은, 및 구리의 조성물중 상기 주석은 85∼98wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제1항에 있어서,

상기 용재층은 주석 및 아연의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제6항에 있어서,

상기 주석 및 아연의 조성물중 상기 주석은 40∼90wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제1항에 있어서,

상기 용재층은 주석, 은, 구리, 및 아연의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제8항에 있어서,

상기 주석, 은, 구리, 및 아연의 조성물중 상기 주석은 40∼90wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.

특징으로 하는 스테인레스 패널.
제1항에 있어서,

상기 용재층은 주석, 비쓰무쓰, 인듐, 은, 및 구리의 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
제10항에 있어서,

상기 주석, 비쓰무쓰, 인듐, 은, 및 구리의 조성물중 상기 주석은 50∼98wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 패널.
(a) 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 제1접합부재를 준비하는 단계와;

(b) 상기 제1접합부재와 접합되고, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 또는 스테인레스 스틸중 어느 하나로 이루어진 제2접합부재를 준비하는 단계와;

(c) 상기 제1,2접합부재의 접합면으로 소정의 플럭스 및 주석과 은의 조성물로 이루어진 용재를 공급하는 단계와;

(d) 상기 플럭스 및 상기 용재에 소정의 가열장치를 통해 열을 가해 상기 제1,2접합부재가 접합되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계(c)에서,

상기 플럭스는 액체 및 고체상태로 공급되며, 상기 플럭스를 먼저 공급한 후 상기 용재를 공급하거나, 상기 플럭스와 상기 용재를 동시에 공급하는 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계(d)에서,

상기 가열장치는 전기인두, 전기 저항기, 고주파 가열기, 열풍기, 토치, 또는 용접기중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1,2접합부재가 철인 경우 상기 플럭스는 인산염 화합물, 유기산, 및 무기염의 화합물을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1,2접합부재가 알루미늄인 경우 상기 플럭스는 아민계 화합물과 유기산의 화합물을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1,2접합부재가 구리, 아연, 또는 스테인레스 스틸인 경우 상기 플럭스는 인산계 무기염 및 인산화합물을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 금속체의 솔더링 방법.