KR20030085222A - 알루미늄 접합재 코팅방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이징 용접을 목적으로 하는 각종 알루미늄 부품에 알루미늄 접합재를 코팅하기 위한 코팅방법과 그 코팅방법에 적합한 코팅장치에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 코팅공정을 단순화시키는 것은 물론 코팅두께를 균일하면서 경제적으로 코팅하고, 코팅후의 건조속도를 빠르게 하며, 특히 브레이징 용접한 후의 제품외관이 미려해질 수 있도록 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 코팅방법은 액상 접합재를 채울 수 있으며 교반기(11)를 구비한 탱크(12)와, 상기 탱크(12)의 일측으로 연결하여 액상 접합재를 공급하되, 중단에 조절밸브(13)를 구비하고, 그 끝단에서 길이 방향으로 나열된 다수의 노즐(14)을 구비한 공급파이프(15)로 이루어진 접합재 공급수단(10)과, 사각틀(21)의 내부에 다수의 와이어(22)가 길이 방향으로 고정된 스크린(23)과, 상기 스크린(23)의 와이어(22) 상면을 긁어 줄 수 있도록 직선날(24)을 가지는 스퀴저(25)로 이루어진 접합재 압착수단(20)을 구비하여 코팅장치를 준비한 후, 상기한 탱크(12)의 내부에 접합재 분말 및 내식재 분말과, 수지 및 희석재를 섞어 액상 접합재(30)를 만들어 투입하는 단계와, 상기한 접합재 공급수단(10)에서 공급파이프(15)의 노즐(14) 밑으로 소재(40)를 이송시키므로써 그 소재(40)의 표면에 액상 접합재가 1차 도포되도록 하는 단계와, 상기한 접합재 압착수단(20)에서 상기 소재(40)의 위에 올려진 스크린(23)의 와이어(22) 상면을 스퀴저(25)로 긁어 주므로써 1차 도포된 접합재가 일정 높이로 균일하게 도포되도록 하는 단계를 차례로 거쳐 코팅하는 것이다.

Description

알루미늄 접합재 코팅방법 및 그 장치{ALUMINUM CLAD COATING METHODE AND DEVICE FOR ALUMINUM TUBE}

본 발명은 브레이징 용접을 목적으로 하는 각종 알루미늄 부품에 알루미늄 접합재를 코팅하기 위한 코팅방법과 그 코팅방법에 적합한 코팅장치에 대한 것으로, 코팅두께를 균일하면서 경제적으로 코팅하고, 코팅공정을 단순화시키는 것은 물론 코팅후의 건조속도를 빠르게 하며, 특히 브레이징 용접한 후의 제품외관이 미려해질 수 있도록 하는데 특징이 있는 것이다.

일반적으로 알루미늄 부품에 접합재를 코팅하는 이유는 브레이징(Brazing)용접을 하기 위한 것이며, 예컨대 자동차용 라디에이터, 에어콘용 응축기 및 증발기, 히터코어 등의 열교환기에서 헤더파이프, 튜브, 방열핀, 브라켓트 등의 부품 표면에 접합재(Clad)를 도포하는 것이다.

종래의 접합재 도포방법을 보면, 도 1에서 보는 바와 같이 알루미늄 모재(A3000계열)(1)의 표면에 접합재(A4343, A4045 등)(2)를 압연하여 제작하는 것이었다.

그러나 이러한 종래의 방법에 의하면 방열핀과 같은 부품에 사용하였을 경우, 접합면은 적고 접합하지 않는 면은 많기 때문에 접합하지 않는 면의 접합재(30)는 잉여부분이 되며, 이는 비싼 접합재의 낭비인 것이다.

한편, 조립된 제품을 브레이징 로의 내부에 내장한 상태에서 브레이징 용접을 하기 위해서는 산화를 방지를 목적으로 접합재가 도포된 위에 플럭스(Flux)를 추가로 도포하여야 하는 바, 이 경우 플럭스의 낭비까지 감안한다면 하게 되면 더욱 더 손해가 크다.

또한, 진공상태에서의 브레이징이 아니라 불활성 질소를 충진한 상태에서 브레이징하는 NOCOLOK 브레이징 방식에서는 다소간의 산소(PPM단위)가 유입되었을 때, 그 산소에 의해서 산화막이 깨지는 것을 예방하기 위해서 플럭스(KAIF4)를 샤워식으로 뿌려 도포하게 되는데 이는 용접이 이루어지지 않는 부분에도 뿌려지는 상태이기 때문에 외관이 깨끗하지 않으며, 제품이 에어콘의 증발기 일 경우 이런 불완전 플럭스가 분진으로 떨어져 인체에 유해물질로 작용하는 문제도 있다.

또, 브레이징 로의 내부에 마련된 스테인레스재질의 브레이징 머플(MUFFLE)을 부식시키기 때문에 자주 교체하여야 하는 단점이 있으며, 플럭스가 지그와의 사이에 묻어 접합이 이루어지는 경우 플럭스 응고물이 탈리되어 불량처리되는 결점이 있다.

또 다른 종래의 코팅방법으로서 미국 특허제5,594,930호를 들수 있다.

이는 내식성 문제 때문에 소재에 먼저 Zn분말을 하지 코팅하고, Al-Si 분말을 산소, 폴리 프로필렌 등의 열원 가스를 사용하여 용융하여 접합하는 THERMAL SPRAY 코팅방식이다.

그러나 이 방법은 코팅 열원으로 전기와 이송가스(산소, 폴리 프로필렌)를 사용하기 때문에 코팅 비용이 비싸고 Al-Si 분말 또는 Al-Si-Zn 분말만 코팅하고 플럭스는 코팅이 안되기 때문에 코팅한 소재를 브레이징 할 때 따로 물과 플럭스의 혼합물 또는 바인더와 플럭스의 혼합물을 추가 코팅하여 접합재의 산화 방지 및 접합재의 유동성을 좋게 하여야 하는 폐단이 있다.

한편, 근래의 또 다른 코팅방법으로는 Al-Si 분말(또는 Si 분말)을 플럭스분말과 혼합한 후, 바인더로 수지분말을 혼합하고, 희석재 용매로 슬러리 상태로 혼합한 후, 그 슬러리를 상온에서 알루미늄 부품의 코팅된 부위에 분사 코팅, 롤러 코팅, 디핑(DIPPING) 코팅 중 어느 한 가지 방법으로 코팅하고, 희석재를 상온(또는 약간의 가온)상태에서 기화시킨 다음, 브레이징 과정에서 바인더를 분해 기화시키고, 플럭스와 Al, Si 소재를 결합재로 브레이징 시키는 방법이다.

그러나 이 방법은 스프레이 코팅할 경우, 접합재 Al, Si 분말과 바인더 수지와 희석재가 각기 비중이 다르기 때문에 혼합된 슬러리 액을 코탱 모재 스프레이 할 경우 성분 배합비율이 달라질 수 있는 문제가 있다.

뿐만 아니라 코팅 두께가 불균일하고, 그 두께 조절도 어려우며, 브레이징 용접시 코팅재가 몰리면 구멍이 생기는 브레이징 에로션(EROSION) 현상이 생긴다.

그리고 튜브의 경우 여러 개를 누적 적층하기 때문에 두께차이가 있으면 전체 치수가 달라지기 때문에 사용이 불가능한 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결 보완하고자 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 코팅공정을 단순화시키는 것은 물론 코팅두께를 균일하면서 경제적으로 코팅하고, 코팅후의 건조속도를 빠르게 하며, 특히 브레이징 용접한후의 제품외관이 미려해질 수 있도록 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 코팅방법은 액상 접합재를 채울 수 있으며 교반기를 구비한 탱크와, 상기 탱크의 일측으로 연결하여 액상 접합재를 공급하되, 중단에 조절밸브를 구비하고, 그 끝단에서 길이 방향으로 나열된 다수의 노즐을 구비한 공급파이프로 이루어진 접합재 공급수단과, 사각틀의 내부에 다수의 와이어가 길이 방향으로 고정된 스크린과, 상기 스크린의 와이어 상면을 긁어 줄 수 있도록 직선날을 가지는 스퀴저로 이루어진 접합재 압착수단을 구비한 후, 상기 탱크의 내부에 접합재 분말 및 내식재 분말과, 수지 및 희석재를 섞어 액상 접합재를 만들어 투입하는 단계와, 상기한 접합재 공급수단에서 공급파이프의 노즐 밑으로 소재를 이송시키므로써 그 소재의 표면에 액상 접합재가 1차 도포되도록 하는 단계와, 상기한 접합재 압착수단에서 상기 소재의 위에 올려진 스크린의 와이어 상면을 스퀴저로 긁어 주므로써 1차 도포된 접합재가 일정 높이로 균일하게 도포되도록 하는 단계를 거쳐 코팅하는데 있다.

도 1은 종래의 접합재 코팅방법을 보인 단면도

도 2는 본 발명의 알루미늄 접합재 코팅장치를 보인 사시도

도 3은 본 발명의 접합재 공급수단에 의해 접합재가 1차 도포된 상태도

도 4는 본 발명의 접합재 압착수단에 의해 완전 코팅된 상태도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 접합재 공급수단11 : 교반기

12 : 탱크13 : 조절밸브

14 : 노즐15 : 공급파이프

20 : 접합재 압착수단21 : 사각틀

22 : 와이어23 : 스크린

24 : 직선날25 : 스퀴저

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 코팅방법을 실시하기에 적합한 본 발명의 알루미늄 접합재 코팅장치는 접합재 공급수단(10)과 접합재 압착수단(20)으로 이루어지며, 이 수단들은 도 2를 통해 볼 수 있다.

상기 도면에서 보듯이 접합재 공급수단(10)은 액상 접합재를 채울 수 있으며교반기(11)를 구비한 탱크(12)와, 상기 탱크(12)의 일측으로 연결하여 액상 접합재를 공급하되, 중단에 조절밸브(13)를 구비하고, 그 끝단에서 길이 방향으로 나열된 다수의 노즐(14)을 구비한 공급파이프(15)로 이루어 진다.

그리고 접합재 압착수단(20)은 사각틀(21)의 내부에 다수의 와이어(22)가 길이 방향으로 고정된 스크린(23)과, 상기 스크린(23)의 와이어(22) 상면을 긁어 줄 수 있도록 직선날(24)을 가지는 스퀴저(25)로 이루어 진다.

이때, 상기한 스크린(23)의 와이어(22)는 그 직경이 약 1mm 이하인 것이 적당하며, 그 외에 소재 이송수단 등이 필요하지만 통상적인 실시 수단으로 가능하기 때문에 설명을 생략한다.

다음은 상기의 수단들을 사용하여 접합재를 코팅하는 코팅방법을 설명한다.

접합재 코팅단계에 들어가기 위해서는 미리 접합재를 준비한다.

접합재는 접합재 분말과 내식재 분말과, 수지 및 희석재를 섞어 액상 접합재로 만든다.

이때의 접합재 분말은 Al-Si 합금 분말 또는 Si 분말, Al-Si-Zn 분말, Ti 분말, Zn 분말을 포함하며, 그 분말들의 입자 크기는 0.1mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한, 상기의 수지는 아크릴 계통의 수지로 하고, 상기한 희석재는 아세톤 또는 알콜 계통으로 하는 것이 좋다.

이와 같이 준비된 접합재(사실상 액상 보다는 겔상태를 유지하는 액상이나 편의상 액상 접합재라 함)를 상기한 코팅장치의 탱크(12)에 채우고 교반기(11)를작동시켜 응고되지 않도록 한다.

그리고 상기한 공급파이프(15)의 조절밸브(13)를 열어 액상 접합재가 노즐(14)로 떨어질 수 있도록 한다.

이와 같은 상태에서 상기 노즐(14)의 밑으로 소재(40)를 이송시키므로써 상기 공급파이프(15)의 노즐(14)을 통해 떨어지는 액상 접합재(30)가 도 3에서 보듯이 상기 소재(40)의 표면에 1차 도포되는 것이다.

그리고 그 다음 차례의 접합재 압착수단(20)에서는 액상 접합재(30)가 1차 도포된 소재(40)를 스크린(23)의 밑으로 이송시키고, 상기 스크린(23)의 위에서는 그 와이어(22)의 상면을 스퀴저(25)의 직선날(24)로 긁어 준다.

이와 같이 스퀴저(25)의 직선날(24)로 와이어(22)의 상면을 긁어 주면, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 와이어(22)의 간격과 높이에 해당하는 만큼의 접합재만 남고 잉여분의 접합재(30)는 모두 제거되어 회수된다.

따라서 소재(40)의 표면에는 적당한 양의 접합재만이 남게 되는 것이다.

이후, 상기 소재(40)를 제품으로 조립한 후, 브레이징 로의 속에 넣어 브레이징 용접하게 되면, 바인더는 분해/기화되고, Al-Si, Si 등의 접합재와, Zn내식재, 플럭스만이 용융되어 양쪽 알루미늄 소재를 접합시키게 되는 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 노즐로 접합재를 일정 공급할 수있는 접합재 공급수단과 잉여분의 접합재를 긁어 낼 수 있는 접합재 압착수단을 구비한 후, 이를 사용하여 도포하기 때문에 코팅공정을 단순화시키는 것은 물론, 코팅두께를 균일하면서 경제적으로 코팅하고, 코팅후의 건조속도를 빠르게 하며, 특히 잉여분의 접합재가 남아 있지 않기 때문에 브레이징 용접한 후의 제품외관이 미려해질 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 액상 접합재를 채울 수 있으며 교반기(11)를 구비한 탱크(12)와, 상기 탱크(12)의 일측으로 연결하여 액상 접합재를 공급하되, 중단에 조절밸브(13)를 구비하고, 그 끝단에서 길이 방향으로 나열된 다수의 노즐(14)을 구비한 공급파이프(15)로 이루어진 접합재 공급수단(10)과,

   사각틀(21)의 내부에 다수의 와이어(22)가 길이 방향으로 고정된 스크린(23)과, 상기 스크린(23)의 와이어(22) 상면을 긁어 줄 수 있도록 직선날(24)을 가지는 스퀴저(25)로 이루어진 접합재 압착수단(20)을 구비한 후,

   상기한 탱크(12)의 내부에 접합재 분말 및 내식재 분말과, 수지 및 희석재를 섞어 액상 접합재(30)를 만들어 투입하는 단계와,

   상기한 접합재 공급수단(10)에서 공급파이프(15)의 노즐(14) 밑으로 소재(40)를 이송시키므로써 그 소재(40)의 표면에 탱크(12) 내부의 액상 접합재(30)가 1차 도포되도록 하는 단계와,

   상기한 접합재 압착수단(20)에서 상기 소재(40)의 위에 올려진 스크린(23)의 와이어(22) 상면을 스퀴저(25)로 긁어 주므로써 1차 도포된 접합재가 일정 높이로 균일하게 도포되도록 하는 단계를 거쳐 코팅하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 접합재 코팅방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 접합재(30)는 Al-Si 합금 분말 또는 Si 분말, Al-Si-Zn 분말, Ti 분말, Zn 분말을 포함하며, 그 분말들의 입자 크기는 0.1mm 이하로 하여서 된 것을 특징으로 하는 알루미늄 접합재 코팅방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 수지는 아크릴 계통의 수지로 하고, 상기한 희석재는 아세톤 또는 알콜 계통으로 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 접합재 코팅방법.
4. 액상 접합재를 채울 수 있으며 교반기(11)를 구비한 탱크(12)와, 상기 탱크(12)의 일측으로 연결하여 액상 접합재를 공급하되, 중단에 조절밸브(13)를 구비하고, 그 끝단에서 길이 방향으로 나열된 다수의 노즐(14)을 구비한 공급파이프(15)로 이루어진 접합재 공급수단(10)과,

   사각틀(21)의 내부에 다수의 와이어(22)가 길이 방향으로 고정된 스크린(23)과, 상기 스크린(23)의 와이어(22) 상면을 긁어 줄 수 있도록 직선날(24)을 가지는 스퀴저(25)로 이루어진 접합재 압착수단(20)을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 알루미늄 접합재 코팅장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기한 스크린(23)의 와이어(22)는 그 직경이 약 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 접합재 코팅장치.