KR20120078418A - Appratus for diffusion bonding of multi layer component and the diffusion bond method thereby - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A diffusion bonding device of multi-layer plates and a diffusion bonding method using the same are provided to easily and integrally bond multi-layer plates to each other even if the number of layers of the plates is increased. CONSTITUTION: A diffusion bonding device of multi-layer plates comprises fixing jigs(2), fixing members(1), bonding prevention members(4), and bonding prevention member fixing jigs(3). The fixing jigs fix multi-layer plates(5). The fixing members are installed on the top and bottom of the fixing jigs and press the multi-layer plates. The bonding prevention members are arranged between the multi-layer plates and the fixing members and prevent the multi-layer plates from bonding to the fixing members. The bonding prevention member fixing jigs are installed between the fixing jigs and the bonding prevention members and fix the bonding prevention members.

Description

다층 적층 판재의 확산접합장치 및 이를 이용한 확산접합방법{Appratus for diffusion bonding of multi layer component and the diffusion bond method thereby}Apparatus for diffusion bonding of multi layer component and the diffusion bond method

본 발명은 다층 적층 판재의 확산접합장치 및 이를 이용한 확산접합방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a diffusion bonding apparatus for a multilayer laminated plate and a diffusion bonding method using the same.

부품이나 소재간의 접합을 위한 방법은 확산접합, 용접, 브레이징 등의 방법이 있다. 용접 또는 브레이징은 소재의 국부적 가열을 이용하는 공정으로써 공정 후 소재의 상변태, 금상학적 반응, 소재의 변형 등을 고려하여야 한다. 따라서 여러 가지 형상으로 가공된 판재를 적층하여 접합하는 열교환기 등의 열전도 특성이 유지됨과 동시에 공정 후 열 변형 없이 일체화되어야 하는 분야에서는 진공분위기 및 용융온도의 약 70-80%에 해당하는 온도에서 가압하여 접합하는 열적 확산을 이용한 확산접합 방법이 효과적이다. 확산접합 방법이 진공 중에서 수행되어야 하는 것은 접합할 금속 소재 표면층이 산화되는 경우 계면에서의 접합이 어려워지기 때문이다. 확산접합 방식은 접합할 부품들의 면이 밀착이 되게 한 후 열을 가하여 열에 의한 소재 간의 확산을 통해 두 소재를 일체화하는 기술이다. 소재 간 밀착이 잘되게 하는 방법으로는 일 방향 유압 방식 (uniaxial hydraulic pressing) 방법 및 금속의 열 팽창계수를 이용한 가압 방식이 있다. 두 방식 모두 공히 접합에 필요한 응력은 소재표면에 수직방향 응력 (normal stress)이며 수평방향 응력(전단응력:shear stress)은 면간 미끄럼을 유발 확산을 방해해 접합에 역작용을 하게 된다. 이 수평방향의 변위 차이는 적층 열교환기를 확산접합할 때 지그 소재의 열팽창계수가 접합할 소재의 열팽창계수보다 작기 때문에 발생하며, 지그와 접합해야할 부품 사이의 밀착이 강할수록 부품의 수평방향 열팽창이 억제되어 적층 열교환기에서 중간층들의 열팽창과 달라지기 때문에 발생한다. 이와 같은 변위 차이 현상은 지그와 접합 부품 사이에 접합이 발생하면 더욱 심해진다. 또한 전단 응력이 작용하게 되면 다층 적층 열교환기의 경우 층이 증가할수록 중간층에서 면간 미끌림으로 인해 접합이 되지않는 경우가 발생한다. 따라서 이 전단응력을 배제하는 방법이 고안되어야 한다. 홀딩지그(holding jig)와 접합할 부품 사이의 부분 또는 전면이 접합하게 되면 접합할 소재의 면간 미끄럼이 발생하여 접합이 방해될 뿐 아니라 공정 후에도 지그와 접합 소재 간의 분리 공정이 추가로 필요하게 되므로 이를 방지할 방안이 필요하다.
Methods for joining parts or materials include diffusion bonding, welding, and brazing. Welding or brazing is a process that utilizes local heating of the material and should take into account post-process phase transformations, gold phase reactions, and deformation of the material. Therefore, in the field where heat conduction characteristics such as heat exchangers for laminating and joining sheets processed into various shapes are to be maintained and integrated without heat deformation after the process, pressurization is performed at a temperature corresponding to about 70-80% of the vacuum atmosphere and the melting temperature. Diffusion bonding method using thermal diffusion that is bonded together is effective. The diffusion bonding method should be carried out in vacuum because the bonding at the interface becomes difficult when the metal material surface layer to be bonded is oxidized. Diffusion bonding is a technique of integrating two materials through diffusion between materials by applying heat after making the surfaces of the parts to be bonded closely contact each other. Good adhesion between materials includes uniaxial hydraulic pressing and pressurization using a thermal expansion coefficient of metal. In both methods, the stress required for joining is normal stress on the surface of the material, and the horizontal stress (shear stress) acts on the joining by interfering with the diffusion causing the interfacial slippage. This horizontal displacement difference occurs because the thermal expansion coefficient of the jig material is smaller than the thermal expansion coefficient of the material to be bonded when diffusion bonding the laminated heat exchanger, and the stronger the adhesion between the jig and the component to be bonded, the lower the horizontal thermal expansion of the part. This is because it is different from the thermal expansion of the intermediate layers in the laminated heat exchanger. Such displacement difference becomes more severe when bonding occurs between the jig and the bonded part. In addition, when the shear stress is applied to the multilayered heat exchanger, as the layer increases, the intermediate layer does not bond due to the interfacial slippage. Therefore, a method of excluding this shear stress must be devised. If the part or the front side between the holding jig and the part to be joined is joined, the surface of the material to be joined will be slipped, which will prevent the joining, and after the process, additional separation between the jig and the joining material will be required. You need a way to prevent it.

이에 본 발명자들은 확산접합 시 적층된 판재 간의 수평방향 전단응력으로 인하여 발생하는 미끌림 현상을 방지하기 위한 연구를 수행하던 중 적층 판재와 이를 고정하는 고정지그 사이에 접합방지 부재를 구비시킴으로써, 전단응력으로 인한 미끌림을 방지하고 확산접합을 원활하게 수행할 수 있는 다층 적층 판재의 확산접합장치 및 이를 이용한 확산접합방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the present inventors have a shear stress by providing an anti-bonding member between the laminated plate and the fixing jig to fix it during the study to prevent the sliding phenomenon caused by the horizontal shear stress between the laminated sheet during diffusion bonding, Development of a diffusion bonding apparatus and a diffusion bonding method using the multilayer laminated sheet material which can prevent slippage and smoothly perform diffusion bonding, and completed the present invention.

본 발명의 목적은 다층 적층 판재의 확산접합장치 및 이를 이용한 확산접합방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a diffusion bonding apparatus for a multilayer laminated plate and a diffusion bonding method using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다층 적층 판재가 구비되는 이격공간 양측에 구비되어 상기 다층 적층 판재를 고정하는 ‘ㄷ’자 및 역 'ㄷ'자 형상의 고정지그; 상기 고정지그 상부와 하부에 구비되되 상기 다층 적층 판재를 가압하는 고정부재; 상기 다층적층판재와 상기 고정부재 사이에 구비되어 상기 다층 적층 판재와 상기 고정부재의 확산접합을 방지하는 구형의 접합방지 부재; 및 상기 고정지그와 상기 접합방지 부재 사이에 구비되되 상기 접합방지 부재를 고정하는 접합방지 부재 고정지그를 포함하는 확산접합장치를 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention is provided on both sides of the space space is provided with a multi-layer laminated plate is fixed 'j' and inverted '''shaped jig for fixing the multi-layer laminated plate; Fixing members provided on the upper and lower fixing jig to press the multi-layer laminated plate; A spherical anti-junction member provided between the multilayer laminate and the fixing member to prevent diffusion bonding between the multilayer laminate and the fixing member; And a bonding preventing member fixing jig provided between the fixing jig and the bonding preventing member to fix the bonding preventing member.

본 발명에 따른 확산접합장치는 적층된 다층 판재의 층수가 증가하여도 전단 응력이 최소화되어 일체화 접합이 매우 용이하며, 고정부재와 다층 적층 판재 사이의 확산접합이 방지되는 효과가 있다.
In the diffusion bonding apparatus according to the present invention, even if the number of laminated multilayer boards is increased, shear stress is minimized to facilitate integrated bonding, and diffusion bonding between the fixing member and the multilayer laminated board is prevented.

도 1은 본 발명에 따른 확산접합장치를 나타낸 모식도이고;
도 2는 본 발명에 따른 확산접합장치 중 고정지그 및 접합방지 부재 고정지그를 나타낸 사진이고;
도 3은 본 발명에 따른 확산접합장치의 사진이고;
도 4는 다층 적층 판재로 수직응력 및 전단응력이 가해지는 것을 나타낸 모식도이고;
도 5는 본 발명에 따른 확산접합장치 중 접합방지 부재가 배열된 사진이고;
도 6은 본 발명에 따른 확산접합장치에 의해 확산접합된 다층 적층 판재의 상부표면 사진이고;
도 7은 본 발명에 따른 확산접합장치에 의해 확산접합된 다층 적층 판재의 측면 사진이고;
도 8은 비교예 1의 확산접합장치를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a diffusion bonding device according to the present invention;
2 is a photograph showing a fixing jig and an anti-bonding member fixing jig of the diffusion bonding apparatus according to the present invention;
3 is a photograph of a diffusion bonding device according to the present invention;
Figure 4 is a schematic diagram showing that the vertical and shear stress is applied to the multilayer laminated sheet material;
5 is a photograph in which an anti-bonding member is arranged in the diffusion bonding apparatus according to the present invention;
6 is a top surface photograph of a multi-layer laminated plate diffusion-bonded by the diffusion bonding apparatus according to the present invention;
7 is a side photograph of a multilayer laminated sheet material diffusion-bonded by a diffusion bonding apparatus according to the present invention;
8 is a schematic view showing the diffusion bonding apparatus of Comparative Example 1. FIG.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. . First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산접합장치의 구성을 설명하기 위한 모식도 및 사진이다. 1 to 3 are schematic diagrams and photographs for explaining the configuration of the diffusion bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 확산접합장치는 고정부재(1); 고정지그(2); 접합방지 부재 고정지그(3); 접합방지 부재(4); 및 다층 적층 판재(5)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the diffusion bonding apparatus according to the present invention includes a fixing member 1; Fixing jig 2; Bonding member fixing jig (3); Anti-bonding member 4; And the multilayer laminated sheet 5.

이때, 상기 고정지그(2)는 2층 이상의 판재가 적층된 다층 적층 판재(5)를 고정하는 역할을 수행하며‘ㄷ’자 및 역 'ㄷ'자 형상으로 구비된다. 또한, 상기 고정부재(1)는 고정지그(2) 상부와 하부에 구비되어 상기 다층 적층 판재(5)를 가압하는 역할을 수행한다. 상기 접합방지 부재(4)는 상기 다층적층판재(5)와 상기 고정부재(1) 사이에 구비되어 상기 다층 적층 판재(5)와 고정부재(1)와의 확산접합을 방지하는 역할을 수행하며, 구형의 형상으로 구비된다. 또한, 상기 접합방지 부재 고정지그(3)는 상기 고정지그(2)와 접합방지 부재(4) 사이에 구비되어 상기 접합방지 부재(4)를 고정하는 역할을 수행한다.At this time, the fixing jig (2) serves to fix the multi-layer laminated plate 5 is laminated two or more plates are provided in '' 'and inverse' '' shape. In addition, the fixing member 1 is provided on the upper and lower fixing jig (2) serves to press the multi-layer laminated plate (5). The anti-bonding member 4 is provided between the multi-layer laminate 5 and the fixing member 1 to prevent diffusion bonding between the multi-layer laminate 5 and the fixing member 1, It is provided in a spherical shape. In addition, the bonding preventing member fixing jig 3 is provided between the fixing jig 2 and the bonding preventing member 4 to serve to fix the bonding preventing member 4.

상기 다층 적층 판재(5)는 도 2에 나타낸 바와 같이 2개 이상의 판재가 적층되어 형성되며, 상기 다층 적층 판재를 고정지그(2) 내측으로 고정시킴으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 확산접합장치에 적용되어 확산접합 된다.The multilayer laminated plate 5 is formed by laminating two or more plates as shown in FIG. 2, and fixing the multilayer laminated plate to the inside of the fixing jig 2 to diffuse the material according to the present invention as shown in FIG. 3. Applied to the bonding device, it is diffusion bonded.

상기 다층 적층 판재는 열교환기로 이용될 수 있으며, 바람직하게는 원자력 생산 시스템의 열화학 플랜트에 사용되는 열교환기로 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 적층 열교환기가 요구되는 모든 분야에 이용될 수 있다.The multilayer laminate may be used as a heat exchanger, preferably a heat exchanger used in a thermochemical plant of a nuclear power production system, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 확산접합장치의 상기 고정지그(2)의 열팽창도는 상기 다층 적층 판재(5)의 열팽창도에 대하여 90% 이하인 것이 바람직하다. 도 4에 나타낸 바와 같이 고정지그(2)와 다층 적층 판재(5)간의 열팽창 계수가 다른 경우 수평 방향 열 팽창 시 다층 적층 판재(5)의 층간에 작용하는 전단응력이 다르게 된다. 즉, 고정지그(2)와 가까운 판재일수록 층간 수평방향 전단응력이 억제된다. 따라서 고정지그(2)와 가장 떨어진 중간층에서는 층간 수평방향 전단응력이 최대가 되고 층간 접합이 수행되지 않고 분리될 수 있다. The thermal expansion degree of the fixing jig 2 of the diffusion bonding device according to the present invention is preferably 90% or less with respect to the thermal expansion degree of the multilayer laminated sheet 5. As shown in FIG. 4, when the thermal expansion coefficient between the fixing jig 2 and the multilayer laminated sheet 5 is different, the shear stress acting on the layers of the multilayer laminated sheet 5 during horizontal thermal expansion is different. In other words, the closer the plate to the fixing jig 2, the more the horizontal shear stress between layers is suppressed. Therefore, in the intermediate layer farthest from the fixing jig 2, the interlaminar horizontal shear stress can be maximized and can be separated without performing the interlayer bonding.

이때, 고정지그(2)의 열팽창도가 다층 적층 판재(5)의 열팽창도보다 작은 경우 다층 적층 판재(5)들이 가열에 의해 팽창할 때 다층 적층 판재(5)들 간에 압력이 가해져 판재들의 밀착이 더욱 촉진된다. 열팽창도의 차이가 클수록 밀착상태는 더 촉진되지만, 차이가 과도한 경우에는 고정지그(2)의 변형이 발생하여 역 밀착효과가 나타나는 문제가 있다. 따라서, 고정지그(2)의 열팽창도는 다층 적층 판재(5)의 열팽창도 보다 작아야할 뿐만 아니라 고온 기계적 특성도 우수해야 하며, 고정지그(2)의 두께 또한 적층 판재의 전체 두께에 비례하여 두꺼운 것이 바람직하다. 이에 본 발명에 따른 확산접합장치에서는 고정지그(2)의 열팽창도를 다층 적층 판재(5)의 열팽창도에 대하여 90% 이하로 설정하여 판재들의 밀착상태를 더욱 촉진하고 확산접합이 원활히 수행되게끔 한다.
At this time, when the thermal expansion degree of the fixing jig 2 is smaller than the thermal expansion degree of the multilayer laminated sheet 5, when the multilayer laminated sheets 5 expand by heating, pressure is applied between the multilayer laminated sheets 5 to closely adhere the sheets. This is further facilitated. The larger the difference in thermal expansion degree, the more the adhesion state is promoted, but when the difference is excessive, there is a problem in that the deformation of the fixing jig 2 occurs and the reverse adhesion effect appears. Therefore, the thermal expansion of the fixing jig 2 should not only be smaller than the thermal expansion of the multilayer laminated sheet 5 but also excellent in high temperature mechanical properties, and the thickness of the fixing jig 2 is also thick in proportion to the overall thickness of the laminated sheet. It is preferable. Accordingly, in the diffusion bonding apparatus according to the present invention, the thermal expansion degree of the fixing jig 2 is set to 90% or less with respect to the thermal expansion degree of the multilayer laminated sheet 5 to further promote the adhesion state of the plates and to facilitate the diffusion bonding. do.

본 발명에 따른 확산접합장치는 이를 방지하는 접합방지 부재(4)를 포함함으로써, 상기 수평방향 전단응력에 의한 적층 판재의 이탈을 방지할 수 있다. The diffusion bonding apparatus according to the present invention includes an anti-bonding member 4 for preventing the separation, thereby preventing separation of the laminated sheet due to the horizontal shear stress.

이때, 상기 고정지그(2)의 두께는 다층 적층 판재(5)의 재질 및 확산접합장치의 두께에 따라 정해지며, 다층 적층 판재(5)가 두께 150 mm인 Hastelloy X 재질인 경우 SKD61재질의 고정지그 두께는 4 내지 10 cm인 것이 바람직하다. 만약, 상기 고정지그(2)의 두께가 4 cm 미만인 경우에는 다층 적층 판재(5)의 열팽창 시 고정지그(2)의 변형이 발생하는 문제가 있으며, 고정지그(2)의 두께가 10 cm을 초과하는 경우에는 확산접합장치 자체의 중량이 과도하게 늘어나 이동 및 조작에 문제가 있을 뿐만 아니라 확산 접합을 위해 더욱 큰 진공로가 필요하게 되어 전체공정비용이 과도하게 높은 문제가 있다.
At this time, the thickness of the fixing jig (2) is determined according to the material of the multi-layer laminated plate 5 and the thickness of the diffusion bonding device, when the multi-layer laminated plate 5 is Hastelloy X material having a thickness of 150 mm of SKD61 material fixed The jig thickness is preferably 4 to 10 cm. If the thickness of the fixing jig 2 is less than 4 cm, there is a problem that deformation of the fixing jig 2 occurs during thermal expansion of the multilayer laminated sheet 5, and the thickness of the fixing jig 2 is 10 cm. In the case of exceeding, the weight of the diffusion bonding apparatus itself is excessively increased, which causes problems in movement and operation, and requires a larger vacuum path for diffusion bonding, resulting in an excessively high overall process cost.

또한, 상기 고정지그(2)는 합금 공구강인 것이 바람직하며, 고온 기계적 성질이 우수한 SKD11 또는 SKD61 소재인 것이 더욱 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고정지그(2)가 합금 공구강인 경우, 본 발명에 따른 확산접합장치로 확산접합을 위한 고온의 열이 가해져도 외형 및 물리적 특성변화가 상대적으로 작다.In addition, the fixing jig 2 is preferably an alloy tool steel, and more preferably SKD11 or SKD61 material having excellent high temperature mechanical properties, but is not limited thereto. In the case where the fixing jig 2 is an alloy tool steel, even when high temperature heat is applied for diffusion bonding with the diffusion bonding apparatus according to the present invention, the appearance and physical characteristics change are relatively small.

본 발명에 따른 확산접합장치의 고정부재(1)는 볼트 또는 나사가 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 볼트 또는 나사가 고정부재(1)로 사용됨으로써 다층 적층 판재(5)로 압력을 가할 수 있으며, 이에 따라 다층 적층 판재(5)의 확산접합이 수행된다.The fixing member 1 of the diffusion bonding apparatus according to the present invention may be used with bolts or screws, but is not limited thereto. The bolt or screw is used as the fixing member 1 to apply pressure to the multilayer laminated sheet 5, whereby diffusion bonding of the multilayer laminated sheet 5 is performed.

본 발명에 따른 확산접합장치의 접합방지 부재(4)로는 세라믹 볼이 사용될 수 있으며, 이때, 상기 세라믹 볼의 재질은 알루미나(Al2O3), 실리카 카바이드(SiC), 지르코니아(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2) 등이 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 확산접합장치의 접합방지 부재(4)로 상기 재질의 세라믹 볼이 사용되는 경우, 접합방지 부재 고정지그(3) 및 다층 적층 판재(5) 간의 어떠한 반응도 나타나지 않아 본 발명에 따른 확산접합장치로 가열 및 가압이 되더라도 고정지그(3) 및 다층 적층 판재(5) 간의 확산접합이 나타나지 않는 효과가 있다.As the anti-bonding member 4 of the diffusion bonding apparatus according to the present invention, a ceramic ball may be used, and the ceramic ball may be made of alumina (Al 2 O 3 ), silica carbide (SiC), zirconia (ZrO 2 ), Titanium dioxide (TiO 2 ) and the like can be used. When the ceramic ball of the above material is used as the anti-bonding member 4 of the diffusion bonding device according to the present invention, no reaction between the anti-bonding member fixing jig 3 and the multi-layer laminated sheet 5 does not appear and the diffusion according to the present invention is performed. Even when heated and pressurized by the bonding apparatus, there is an effect that diffusion bonding between the fixing jig 3 and the multilayer laminated sheet 5 does not appear.

이때, 상기 세라믹 볼은 도 5에 나타낸 바와 같이 확산접합이 수행되는 다층 적층 판재(5) 일면의 길이만큼 배열되되 폭 및 볼의 크기에 따라 단열 또는 다열로 배열되는 것이 바람직하다. 상기 세라믹 볼의 크기가 작을수록 세라믹 볼 간 간격이 줄어들어 열 팽창시의 수평방향 전단응력이 더욱 억제될 수 있으나, 세라믹 볼의 크기가 과도하게 작은 경우에는 다층 적층 판재(5)의 표면을 파고들어 판재에 손상이 발생할 수 있으며, 전단응력을 억제하는 효과가 저하될 수 있다. 따라서, 상기 세라믹 볼의 직경은 0.5 내지 5 mm인 것이 바람직하며, 1 mm 이상인 것이 더욱 바람직하다.
At this time, the ceramic balls are arranged as long as the length of one side of the multi-layer laminated plate 5, the diffusion bonding is performed as shown in Figure 5, it is preferable to be arranged in a row or multiple rows according to the width and the size of the ball. The smaller the size of the ceramic ball is, the smaller the spacing between the ceramic balls can be to further suppress the horizontal shear stress during thermal expansion. However, when the size of the ceramic balls is excessively small, the surface of the multilayer laminated sheet 5 is dug into Damage to the plate may occur, the effect of suppressing the shear stress may be reduced. Therefore, the diameter of the ceramic ball is preferably 0.5 to 5 mm, more preferably 1 mm or more.

본 발명에 따른 확산접합장치의 고정부재(1) 및 접합방지 부재 고정지그(3)는 합금 공구강인 것이 바람직하다. 상기 고정부재(1) 및 접합방지 부재 고정지그(3)가 합금 공구강 재질인 경우, 우수한 열적 특성 및 기계적 특성으로 인하여 본 발명에 따른 확산접합장치로 확산접합을 위한 고온의 열이 가해져도 외형 및 물성의 변화가 나타나지 않는다.Preferably, the fixing member 1 and the preventing member fixing jig 3 of the diffusion bonding apparatus according to the present invention are alloy tool steel. When the fixing member 1 and the anti-bonding member fixing jig 3 are made of alloy tool steel, even if high temperature heat is applied for diffusion bonding with the diffusion bonding apparatus according to the present invention due to excellent thermal and mechanical properties, There is no change in physical properties.

상기 접합방지 부재 고정지그(3)는 접합방지 부재(4)의 고정을 원활하게 수행하기 위하여 고정홈을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The anti-junction member fixing jig 3 may include a fixing groove to smoothly fix the anti-junction member 4, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 다층 적층 판재가 구비되는 이격공간 양측에 구비되어 상기 다층 적층 판재를 고정하는 ‘ㄷ’자 및 역 'ㄷ'자 형상의 고정지그; 상기 고정지그 상부와 하부에 구비되되 상기 다층 적층 판재를 가압하는 고정부재; 상기 다층적층판재와 상기 고정부재 사이에 구비되어 상기 다층 적층 판재와 상기 고정부재의 확산접합을 방지하는 구형의 접합방지 부재; 및 상기 고정지그와 상기 접합방지 부재 사이에 구비되되 상기 접합방지 부재를 고정하는 접합방지 부재 고정지그를 포함하는 확산접합장치로 다층 적층 판재를 고정시키고, 다층 적층 판재가 고정된 상기 확산접합장치를 진공로 내부로 장입하여 진공가열함으로써 다층 적층 판재가 확산접합되는 것을 특징으로 하는 확산접합방법을 제공한다.
In addition, the present invention is provided on both sides of the space space is provided with a multi-layer laminated plate material 'j' and inverted 'c' shaped fixing jig for fixing the multi-layer laminated plate; Fixing members provided on the upper and lower fixing jig to press the multi-layer laminated plate; A spherical anti-junction member provided between the multilayer laminate and the fixing member to prevent diffusion bonding between the multilayer laminate and the fixing member; And a diffusion bonding apparatus provided between the fixing jig and the bonding preventing member, the bonding bonding member fixing jig fixing the bonding preventing member to fix the multilayer laminated sheet material, and fixing the multilayer bonding sheet to the diffusion bonding apparatus. Provided is a diffusion bonding method characterized in that the multilayer laminated sheet material is diffusion bonded by charging into a vacuum furnace and vacuum heating.

본 발명에 따른 확산접합방법은 고정지그(2)와 다층 적층 판재(5) 사이에 접합방지 부재(4)를 구비하여 고정지그(2)와 다층 적층 판재(5) 간의 확산접합을 방지함과 동시에, 다층 적층 판재(5)의 층간 확산접합을 원활히 수행할 수 있으며, 다층 적층 판재(5)의 수평방향으로 가해지는 전단응력으로 인하여 판재가 이탈하는 것을 방지할 수 있다.The diffusion bonding method according to the present invention includes an anti-bonding member 4 between the fixing jig 2 and the multilayer laminate 5 to prevent diffusion bonding between the fixing jig 2 and the multilayer laminate 5. At the same time, the interlayer diffusion bonding of the multilayer laminated sheet 5 can be performed smoothly, and the sheet can be prevented from coming off due to the shear stress applied in the horizontal direction of the multilayer laminated sheet 5.

이때, 상기 다층 적층 판재(5)는 진공가열을 통해 확산접합이 수행된다. 상기 확산접합은 고체상태에서 원자가 접합면을 통해 주입 및 확산되어 고체와 고체간의 접합이 이루어지는 접합방법으로 확산접합이 진공가열을 통해 수행됨으로써, 고온에서 확산접합장치의 구성요소들이 반응하여 물성이 변성되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 진공가열은 고정지그(2)와 다층 적층 판재(5)의 상변태가 발생하지 않는 온도인 용융점 이하에서 수행되며, 10-2 내지 10-7 torr 의 압력 및 200 내지 1500 ℃ 의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
At this time, the multilayer laminated plate 5 is diffusion bonded through vacuum heating. The diffusion bonding is a bonding method in which a solid state is injected and diffused through a valence bonding surface in a solid state to perform a bonding between a solid and a solid, and the diffusion bonding is performed by vacuum heating, whereby the components of the diffusion bonding apparatus react at high temperatures to modify physical properties. Can be prevented, and the vacuum heating is performed at a melting point which is a temperature at which phase transformation of the fixing jig 2 and the multilayer laminated sheet 5 does not occur, and a pressure of 10 −2 to 10 −7 torr and 200 to It is preferably carried out at a temperature of 1500 ° C.

<실시예 1> 진공가열을 통한 확산접합 1Example 1 Diffusion Bonding 1 by Vacuum Heating

본 발명에 따른 다층 적층 판재(5)가 구비되는 이격공간 양측에 구비되어 상기 다층 적층 판재(5)를 고정하는 ‘ㄷ’자 및 역 'ㄷ'자 형상의 고정지그(2); 상기 고정지그(2) 상부와 하부에 구비되되 상기 다층 적층 판재(5)를 가압하는 고정부재(1); 상기 고정지그(2)와 상기 고정부재(1) 사이에 구비되어 상기 다층 적층 판재(5)와 상기 고정부재(1)의 확산접합을 방지하는 구형의 접합방지 부재(4); 및 상기 고정지그(2)와 상기 접합방지 부재(4) 사이에 구비되되 상기 접합방지 부재(4)를 고정하는 접합방지 부재 고정지그(3)를 포함하는 확산접합장치를 진공로 내부로 장입하고 800 ℃의 온도로 2 시간 동안 진공가열하여 확산접합을 수행하였고, 확산 접합된 다층 적층 판재를 도 6 및 도 7에 나타내었다.
Fixed jig (2) of the 'c' and inverse 'c' shape is provided on both sides of the space space provided with the multi-layer laminated plate 5 according to the present invention for fixing the multi-layer laminated plate (5); Fixing members (1) provided on the fixing jig (2) and the lower portion for pressing the multi-layer laminated sheet (5); A spherical anti-junction member (4) provided between the fixing jig (2) and the fixing member (1) to prevent diffusion bonding between the multilayer laminated sheet material (5) and the fixing member (1); And a diffusion bonding device provided between the fixing jig 2 and the anti-bonding member 4 and including an anti-bonding member fixing jig 3 for fixing the anti-bonding member 4 into the vacuum furnace. Diffusion bonding was performed by vacuum heating at a temperature of 800 ° C. for 2 hours, and the multi-layer laminated boards with diffusion bonding are shown in FIGS. 6 and 7.

<비교예 1> 진공가열을 통한 확산접합 2Comparative Example 1 Diffusion Bonding 2 by Vacuum Heating

다층 적층 판재(5)가 구비되되 상기 다층적층판재(5)를 고정하는 ‘ㄷ’자 형상인 고정지그(2); 및 고정지그(2) 상부와 하부에 구비되되 상기 다층 적층 판재(5)를 가압하는 고정부재(1)를 포함하는 확산접합장치를 진공로 내부로 장입하고 800 ℃의 온도로 2 시간동안 진공가열하여 확산접합을 수행하였다. 이때, 비교예 1의 확산접합장치의 개략도는 도 8에 나타내었다.
A fixed jig 2 having a multi-layer laminate 5 having a 'c' shape to fix the multi-layer laminate 5; And a diffusion bonding apparatus provided at the upper and lower portions of the fixing jig 2 and including the fixing member 1 for pressing the multilayer laminated sheet 5 into the vacuum furnace and vacuum heating at a temperature of 800 ° C. for 2 hours. Diffusion bonding was carried out. At this time, a schematic diagram of the diffusion bonding apparatus of Comparative Example 1 is shown in FIG.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
Although a preferred embodiment according to the present invention has been described above, it is possible to modify in various forms, and those skilled in the art to various modifications and modifications without departing from the claims of the present invention It is understood that it may be practiced.

1 : 고정부재
2 : 고정지그
3 : 접합방지 부재 고정지그
4 : 접합방지 부재
5 : 다층 적층 판재1: fixing member
2: fixing jig
3: Jig prevention member fixing jig
4: Bonding prevention member
5: multilayer laminated plate

Claims (15)

다층 적층 판재가 구비되는 이격공간 양측에 구비되어 상기 다층 적층 판재를 고정하는 ‘ㄷ’자 및 역 'ㄷ'자 형상의 고정지그;
상기 고정지그 상부와 하부에 구비되되 상기 다층 적층 판재를 가압하는 고정부재;
상기 다층적층판재와 상기 고정부재 사이에 구비되어 상기 다층 적층 판재와 상기 고정부재의 확산접합을 방지하는 구형의 접합방지 부재; 및
상기 고정지그와 상기 접합방지 부재 사이에 구비되되 상기 접합방지 부재를 고정하는 접합방지 부재 고정지그를 포함하는 확산접합장치.
Fixed jiges having a 'c' shape and an inverted 'c' shape provided on both sides of the separation space where the multilayer laminated plate is provided to fix the multilayer laminated plate;
Fixing members provided on the upper and lower fixing jig to press the multi-layer laminated plate;
A spherical anti-junction member provided between the multilayer laminate and the fixing member to prevent diffusion bonding between the multilayer laminate and the fixing member; And
And a bonding preventing member fixing jig provided between the fixing jig and the bonding preventing member to fix the bonding preventing member.
제1항에 있어서, 상기 다층 적층 판재는 적층 열교환기인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the multilayer laminated sheet material is a laminated heat exchanger.
제1항에 있어서, 상기 고정지그의 열팽창도는 상기 다층 적층 판재의 열팽창도에 대하여 90% 이하인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the thermal expansion degree of the fixing jig is 90% or less with respect to the thermal expansion degree of the multilayer laminated sheet material.
제1항에 있어서, 상기 고정지그는 합금 공구강인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the fixing jig is alloy tool steel.
제1항에 있어서, 상기 고정지그의 두께는 4 내지 10 cm인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the fixing jig has a thickness of 4 to 10 cm.
제1항에 있어서, 상기 고정부재는 볼트 또는 나사인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the fixing member is a bolt or a screw.
제1항에 있어서, 상기 접합방지 부재는 세라믹 볼인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the anti-bonding member is a ceramic ball.
제7항에 있어서, 상기 세라믹 볼은 알루미나(Al2O3), 실리카 카바이드(SiC), 지르코니아(ZrO2) 또는 이산화티타늄(TiO2)인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 7, wherein the ceramic ball is alumina (Al 2 O 3 ), silica carbide (SiC), zirconia (ZrO 2 ) or titanium dioxide (TiO 2 ).
제7항에 있어서, 상기 세라믹 볼은 확산접합이 수행되는 다층 적층 판재 일면의 길이 만큼 배열되되 폭 및 볼의 크기에 따라 단열 또는 다열로 배열되는 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
8. The diffusion bonding apparatus according to claim 7, wherein the ceramic balls are arranged by the length of one side of the multilayer laminated sheet on which the diffusion bonding is performed, and are arranged insulated or multi-row according to the width and the size of the balls.
제7항에 있어서, 상기 세라믹 볼은 직경이 0.5 내지 5 mm 인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
8. The diffusion bonding apparatus according to claim 7, wherein the ceramic ball has a diameter of 0.5 to 5 mm.
제1항에 있어서, 상기 고정부재 및 접합방지 부재 고정지그는 합금 공구강 인 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the fixing member and the anti-bonding member fixing jig are alloy tool steel.
제1항에 있어서, 상기 접합방지 부재 고정지그는 접합방지 부재를 고정하기 위한 고정홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산접합장치.
The diffusion bonding apparatus according to claim 1, wherein the anti-junction member fixing jig includes a fixing groove for fixing the anti-junction member.
다층 적층 판재가 구비되는 이격공간 양측에 구비되어 상기 다층 적층 판재를 고정하는 ‘ㄷ’자 및 역 'ㄷ'자 형상의 고정지그;
상기 고정지그 상부와 하부에 구비되되 상기 다층 적층 판재를 가압하는 고정부재;
상기 다층적층판재와 상기 고정부재 사이에 구비되어 상기 다층 적층 판재와 상기 고정부재의 확산접합을 방지하는 구형의 접합방지 부재; 및
상기 고정지그와 상기 접합방지 부재 사이에 구비되되 상기 접합방지 부재를 고정하는 접합방지 부재 고정지그를 포함하는 확산접합장치를 이용하여 다층 적층 판재를 상기 고정지그에 고정시키고, 상기 확산접합장치를 진공로 내부로 장입하여 진공가열함으로써 다층 적층 판재가 확산접합되는 것을 특징으로 하는 확산접합방법.
Fixed jiges having a 'c' shape and an inverted 'c' shape provided on both sides of the separation space where the multilayer laminated plate is provided to fix the multilayer laminated plate;
Fixing members provided on the upper and lower fixing jig to press the multi-layer laminated plate;
A spherical anti-junction member provided between the multilayer laminate and the fixing member to prevent diffusion bonding between the multilayer laminate and the fixing member; And
The multilayer jig is fixed to the fixing jig by using a diffusion bonding device provided between the fixing jig and the bonding preventing member, the bonding preventing member fixing jig fixing the bonding preventing member, and the diffusion bonding apparatus is vacuumed. The diffusion bonding method characterized in that the multilayer laminated sheet material is diffusion bonded by charging into the furnace and vacuum heating.
제13항에 있어서, 상기 진공가열은 상기 고정지그 및 다층 적층 판재의 상변태가 발생하지 않는 온도인 용융점 이하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 확산접합방법.
The diffusion bonding method according to claim 13, wherein the vacuum heating is performed at a melting point which is a temperature at which phase transformation of the fixing jig and the multilayer laminated sheet does not occur.
제13항에 있어서, 상기 진공가열은 10-2 내지 10-7 torr 의 압력 및 200 내지 1500 ℃ 의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 확산접합방법.The diffusion bonding method of claim 13, wherein the vacuum heating is performed at a pressure of 10 −2 to 10 −7 torr and a temperature of 200 to 1500 ° C. 15.
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