KR20020061584A

KR20020061584A - 나노크기의 분말들을 이용한 세라믹과 금속간의 저온 브레이징 접합 방법

Info

Publication number: KR20020061584A
Application number: KR1020020039776A
Authority: KR
Inventors: 김영남
Original assignee: 나노기술개발(주)
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2002-07-24

Abstract

본 발명은 나노크기의 분말들을 이용한 세라믹과 금속간의 저온 브레이징 접합 방법에 관한 것이다. 세라믹이나 유리등을 금속과 브레이징 접합함에 있어서 문제가 되는 열팽창계수의 차에 의해 발생하는 응력에 의한 무리한 변형이 이음새 부분에 나타나는 것이며, 이때의 브레이징 온도가 납재의 종류에 따라 520℃ - 1235℃이나, 납재 대신에 나노 크기의 분말들을 사용함으로써 브레이징 온도를 200℃ - 600℃로 낮출 수 있어서 이음새 부분의 변형을 일어나지 않도록 하면서 세라믹과 금속간의 접합을 하는 것을 목적으로 한다.

Description

나노크기의 분말들을 이용한 세라믹과 금속간의 저온 브레이징 접합 방법{THE BRAZING PROCESS ON THE LOW TEMPERATURE BETWEEN CERAMICS AND METAL USING NANO COMPOSITE PARTICLES}

Ag 페이스트에 의한 방법은 세라믹 브레이징이라고 하는 것에 의해 세라믹 콘덴사 등의 전극접합에 이용되고 있다.

대표적인 방법인 Mo-Mn 법은 Mo 나 Mo-Mn 에 Ti, W 등의 첨가물을 가한 것의 마이크론 크기 분말에 유기 바이톤[에칠세롤즈, 에칠셀론로보, 질산알루미늄 등]을 혼합한 페이스트 형태로 해서, 이것을 세라믹 표면에 도포하여 수소가스 중에서 1,100℃ 정도의 고온에서 소성하여 메탈라이징층을 제작하여 여기에 Ni 도금을 실시한 후, 그 면에 브레이징 하는 것이다.

직접적인 방법에는 활성금속법과 특수납재에 의한 방법 등이 있다. Ti, Zr, Be 은 상당히 활성인 금속이고, 용융상태에서 세라믹 도가니에 강력히 부착되는 것은 알려져 있지만 진공 중 또는 활성가스 중에서 직접 브레이징 하는 방법을 활성금속법이라고 한다.

종래의 세라믹 브레이징 접합방법이 갖고 있는 복잡한 단계의 공정인 Mo-Mn메탈라이징 형성- 니켈도금 - Fe-Ni-Co합금층 형성 - Ag 브레이징하는 과정들을 나노 크기의 분말들[Mo, Mn, Fe, Ni, Co, Ti, W]로 나노복합체를 만들어 공정을 단순화하고, 기존의 납재의 종류에 따라 가열하는 온도를 520℃ - 1235℃에서 200℃ - 600℃로 낮추어 경제성 있는 기술을 개발하는 것이 목적이다.

Mo, Mn, Ag, Ni, Fe, Co, Ti 나노 분말들의 대표구성비는 Mo[15w%], Mn[25w%], Ag[15w%], Ni[9w%], Fe[25w%], Co[6w%], Ti[5%]와 같다.

Mo, Mn, Ag, Ni, Fe, Co, Ti 나노 분말들의 형상은 구형이고, 99.5%의 고순도이다. Mo, Mn, Ag, Ni, Fe, Co Ti, 나노 분말들의 특성은 다음과 같다.

표1. 나노 분말의 특성

나노분말	Mo	Mn	Ag	Ni	Fe	Co	Ti
용융점(℃)	2617	1344	961	1533	1636	1595	1670
원자밀도(g/㎤)	10.2	7.43	10.5	8.9	7.86	8.9	4.5
대표 혼합비(w%)	15	25	15	9	25	6	5
혼합비 분포(w%)	5-35	10-55	10-55	5-15	10-45	3-10	0-5
입도분포(㎚)	50-150	100-1000	40-100	50-150	70-200	50-150	50-150
평균입도(㎛)	0.08	0.8	0.06	0.08	0.1	0.08	0.08
입자의 형태	구형

100nm 이하의 나노 메탈로 이루어진 페이스트의 경우에 분말들의 비표면적이 극대화되어 있고, 젖음(WET)에 따라 용융납재가 좁은 틈새를 메꾸기 때문에 복잡한 형상의 접합부가 다수 있는 경우에도 동시에 접합할 수 있다.

페이스트를 이용한 기술은 중간 납재를 대체할 수 있고, 모재에 거의 영향을 미치지 않으므로 모재의 형태에 영향을 받지 않고 자유롭게 브레이징을 할 수 있다.

종래의 세라믹 브레이징 기술은 복잡한 단계들을 거쳐 고온에서 납재와 모재간의 브레이징 조건을 맞춰야 하는 등 고비용의 기술이었으나, 나노 크기의 금속분말들을 사용함으로써 1회의 공정으로 세라믹과 금속간의 브레이징을 할 수 있어 경제적이다.

Claims

Mo, Mn, Ag, Ni, Fe, Co, Ti 나노 분말들의 대표구성비는 Mo[15w%], Mn[25w%], Ag[15w%], Ni[9w%], Fe[25w%], Co[6w%], Ti[5%]이다.
기존의 납재의 종류에 따라 가열하는 온도를 520℃ - 1235℃에서 200℃ - 600℃로 낮추어 경제성 있는 기술이다.
Mo, Mn, Ag, Ni, Fe, Co, Ti 나노 분말들의 입도분포는 각각 50-150nm, 100-1000nm, 40-100nm, 50-150nm, 70-200nm, 50-150nm, 50-150nm이다.