KR20220026401A - Aluminum alloy for flux-free brazing and brazing method using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an aluminum alloy for brazing capable of enabling a flux-free brazing process, and a brazing method using the same. The aluminum alloy for brazing, based on an Al-Si alloy, includes: 4.00-15.00 wt% of silicon (Si); 0.005-1.00 wt% of magnesium (Mg); 0.005-1.00 wt% of yttrium (Y); 0.005-1.00 wt% of lanthanum (La) or cerium (Ce) or a composition thereof, 0-0.045 wt% of strontium (Sr); 0-1.00 wt% of copper (Cu); 0-2.50 wt% of zinc (Zn); 0-1.50 wt% of manganese (Mn); 0.-0.80 wt% of iron (Fe); and the remaining of aluminum (Al) and inevitable impurities.

Description

무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 브레이징 방법{Aluminum alloy for flux-free brazing and brazing method using the same}Aluminum alloy for flux-free brazing and brazing method using the same

본 발명은 무 플럭스 브레이징 공정이 가능한 브레이징용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 브레이징 방법에 관한 것이다. 상기 알루미늄 합금은 Al-Si 합금을 기초로 한다.The present invention relates to an aluminum alloy for brazing capable of a flux-free brazing process and a brazing method using the same. The aluminum alloy is based on an Al-Si alloy.

도 1은 종래기술에 의한 브레이징 방법의 예시도이다.1 is an exemplary view of a brazing method according to the prior art.

브레이징(brazing)은 접합할 모재(1)(2) 금속에 비해 낮은 융점을 갖는 용접재(filler metal, 3)를 사용하여 동종 또는 이종의 금속 재료를 접합하는 기술로서, 모재(1)(2)를 용융시키지 않고 접합할 수 있어 모재 특성의 약화를 최소화할 수 있을 뿐 아니라 복잡한 형상 및 구조를 지닌 부품에 적용 가능하고, 대량 생산에 적합한 접합공정으로 산업적으로 널리 사용되고 있다. 특히 열교환기, 공조장치 분야에서 부품의 접합 소재로 알루미늄 합금이 많이 쓰이고 있다. Brazing is a technique for joining the same or different types of metal materials using a filler metal 3 having a lower melting point than the base material 1 and 2 metal to be joined. ) can be joined without melting, so it is possible to minimize the deterioration of the properties of the base material, and it can be applied to parts with complex shapes and structures, and is widely used industrially as a joining process suitable for mass production. In particular, aluminum alloy is widely used as a bonding material for parts in the fields of heat exchangers and air conditioners.

일반적으로 알루미늄계 브레이징용 필러(filler) 금속으로 Al4xxx계의 합금이 주로 사용되며, 이들은 15%까지 Si의 함량의 증가에 따라 융점이 저하되고, 합금이 취화되기 전까지 용융상태에서 유동성이 좋고, 응고시 균열이 잘 발생하지 않기 때문이다. 이 중 Al-Si계인 4043, 4045, 4047 등은 플럭스를 사용하는 브레이징용 합금으로 사용되고, Al-Si-Mg계인 4004, 4005 등은 용접 균열 억제효과가 있기 때문에 균열에 민감한 Al-Cu계 합금의 용접에 주로 사용된다. In general, Al4xxx-based alloys are mainly used as filler metals for aluminum-based brazing, and these alloys have good fluidity in the molten state until the alloy is embrittled, and solidify as the melting point decreases as the Si content increases up to 15%. This is because cracks do not occur easily. Among them, Al-Si-based alloys such as 4043, 4045, and 4047 are used as alloys for brazing using flux, and Al-Si-Mg-based types such as 4004 and 4005 have a welding crack suppression effect, so it is an Al-Cu alloy that is sensitive to cracking. Mainly used for welding.

알루미늄 표면에 생성되는 산화피막은 치밀하고 견고하여 내식성이 우수하다. 한편, 이 피막이 브레이징의 젖음성에 나쁜 영향을 줌으로 일반적으로 다른 금속에 비하여 브레이징이 어렵기 때문에 산화피막을 파괴할 수 있는 플럭스가 필요하다. 그러나 플럭스를 사용할 경우 염산, 질산, 황산 등이 필요하여 접합공정 이후 폐액 처리 공정이 요구되고, 전/후 처리 및 세척공정과 접합 중 Cl계의 부식 및 환경오염 가스가 대량 배출된다는 문제점이 있다. The oxide film formed on the surface of aluminum is dense and strong and has excellent corrosion resistance. On the other hand, since this film adversely affects the wettability of brazing, brazing is generally difficult compared to other metals, so a flux capable of destroying the oxide film is required. However, when using a flux, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. are required, so a waste liquid treatment process is required after the bonding process, and there is a problem in that a large amount of Cl-based corrosion and environmental polluting gases are discharged during the pre/post treatment and cleaning process and bonding.

따라서 플럭스를 사용하지 않고 브레이징이 가능한 알루미늄 합금에 대한 필요성이 지속적으로 요구되고 있다.Therefore, there is a continuous need for an aluminum alloy that can be brazed without using a flux.

[문헌 1] 대한민국 등록특허공고 제10-1184173호 (2016.04.01. 등록)[Document 1] Republic of Korea Patent Publication No. 10-1184173 (registered on Apr. 1, 2016) [문헌 2] 대한민국 공개특허공고 제10-0058055호 (2013.06.03. 공개)[Document 2] Korean Patent Publication No. 10-0058055 (published on June 3, 2013) [문헌 3] 대한민국 공개특허공고 제10-0177797호 (2016.06.20. 공개)[Document 3] Korean Patent Publication No. 10-0177797 (published on June 20, 2016) [문헌 4] 대한민국 공개특허공고 제10-7010419호 (2011.08.18. 공개)[Document 4] Korean Patent Publication No. 10-7010419 (published on August 18, 2011) [문헌 5] 유럽 등록특허공고 EP1360207B1 (2011.05.25. 등록)[Document 5] European Patent Publication EP1360207B1 (Registered on May 25, 2011) [문헌 6] 대한민국 공개특허공고 제10-0773218호 (2007.10.29. 등록)[Document 6] Korean Patent Publication No. 10-0773218 (Registered on October 29, 2007)

브레이징은 접합할 모재 금속에 비해 낮은 융점을 가지는 용접재를 사용하여 동종 또는 이종의 금속 재료를 접합하는 기술이다.Brazing is a technique of joining metal materials of the same or different types by using a welding material having a lower melting point than the base metal to be joined.

그 중 알루미늄은 무게가 가볍고, 내식성 및 열전달이 우수하다는 특성으로 인해 자동차 및 열교환기 분야 등에서 기본 접합 소재로 널리 신용된다. 그러나 알루미늄은 공기 중에서 쉽게 산화되어, 알루미늄 산화막은 브레이징의 접합성 및 코팅성을 방해한다. 이러한 산화막을 제거하기 위해서 브레이징 필러에 플럭스를 첨가하여 브레이징을 진행하고 있지만, 플럭스 잔해물의 제거, 공정 중의 냄새 등의 문제를 야기한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 플럭스를 사용하지 않고 진공상태에서 브레이징을 진행하는 방법이 개발되고 있으나, 진공 설비가 매우 복잡하고 유지비가 비싸며, 산화막 제거를 위해 브레이징 필러에 악영향을 미치는 마그네슘(Mg)을 사용해야 한다는 한계가 있다.Among them, aluminum is widely credited as a basic bonding material in the fields of automobiles and heat exchangers due to its light weight, corrosion resistance and excellent heat transfer properties. However, aluminum is easily oxidized in air, and the aluminum oxide film interferes with the bonding properties and coatability of brazing. In order to remove such an oxide film, brazing is performed by adding flux to the brazing filler, but problems such as removal of flux residues and odors during the process occur. In order to solve this problem, a method of brazing in a vacuum state without using a flux has been developed, but the vacuum equipment is very complicated and the maintenance cost is expensive, and magnesium (Mg), which adversely affects the brazing filler to remove the oxide film, is used. There are limits to what you can use.

대한민국 등록특허 10-1184173에서는 이트륨(Y)을 첨가하여 질소 분위기에서 무 플럭스 조건으로 브레이징을 진행하려고 한 문헌이나, 실리콘의 첨가량이 극도로 적어서 브레이징성에 한계가 있다.Korean Patent Registration No. 10-1184173 discloses a document that attempts to conduct brazing under a flux-free condition in a nitrogen atmosphere by adding yttrium (Y), but the amount of silicon added is extremely small, so there is a limit to brazing properties.

대한민국 공개특허 10-0058055에서는 무 플럭스 조건으로 브레이징을 진행하려고 한 문헌이나, 마그네슘의 첨가량이 높고 면 브레이징에 제한된다는 한계가 있다.Korean Patent Laid-Open Patent Publication No. 10-0058055 discloses a document that attempts to proceed with brazing under flux-free conditions, but there is a limitation in that the amount of magnesium added is high and the brazing is limited to cotton.

대한민국 공개특허 10-0177797에서는 무 플럭스 조건으로 브레이징을 진행하려고 한 문헌이나, 상기 특허의 목적이 저온에서 브레이징이 가능한 무 플럭스 브레이징에 관한 것이며, 브레이징 공정이 진공 조건하에 진행된다는 점에서 본 발명과 큰 차이점이 있다.Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-0177797 discloses a document that attempts to proceed with brazing under flux-free conditions, but the object of the patent relates to flux-free brazing capable of brazing at low temperatures, and the present invention is significantly different from the present invention in that the brazing process is carried out under vacuum conditions. There is a difference.

대한민국 공개특허 10-7010419에서는 무 플럭스 조건으로 브레이징을 진행하려고 한 문헌이나, 상기 브레이징 시트를 제조하기 위해 압연 혹은 열분사 공정을 거쳐야 하며, 비스무스(Bi)의 알루미늄에 대한 낮은 용해도에 의해서 결정입계분리가 발생할 우려가 있으며 이는 브레이징시트의 장기간 보관에 불리하다는 한계가 있다. Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-7010419 discloses a document that attempts to proceed with brazing under a flux-free condition, but a rolling or thermal spraying process is required to manufacture the brazing sheet, and grain boundary separation due to the low solubility of bismuth (Bi) in aluminum There is a risk of occurrence, and this has a limitation in that it is disadvantageous for long-term storage of the brazing sheet.

유럽 등록특허 EPEP1360207B1에서는 무 플럭스 조건으로 브레이징을 진행할 시 브레이징 필러 표면에 생성되는 산화막의 제거를 위해 브레이징 필러 합금의 액상선보다 더 높은 고상선을 지니는 보호용 알루미늄 합금을 한 층 더 접합한 문헌이나, 상기 보호용 알루미늄 합금을 접합하기 위해 용접재-브레이징재-보호재 간의 열간 압연 공정을 통해서 제작되며, 각 층의 두께 제어가 불리하다는 한계가 있다.European Patent EPEP1360207B1 discloses a document in which a protective aluminum alloy having a higher solidus line than the liquidus of the brazing filler alloy is further joined to remove the oxide film formed on the surface of the brazing filler when brazing is carried out under flux-free conditions. It is manufactured through a hot rolling process between the welding material - the brazing material - the protective material to join the aluminum alloy, and there is a limitation in that the thickness control of each layer is disadvantageous.

대한민국 공개특허 10-0773218에서는 무 플럭스 조건으로 브레이징을 진행할 시 브레이징 필러 표면에 생성되는 산화막의 제거를 위해 브레이징 필러 표면에 니켈(Ni)층을 도금하려고 한 문헌이나, 상기 특허에서는 전기도금을 이용하여 니켈(Ni)금속 도금을 진행하기에 폐수 처리 등의 후가공 공정이 강요된다는 불리한 점이 있다. Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-0773218 discloses a document in which a nickel (Ni) layer is plated on the surface of a brazing filler to remove an oxide film formed on the surface of the brazing filler when brazing is performed under a flux-free condition. There is a disadvantage in that a post-processing process such as wastewater treatment is forced to proceed with nickel (Ni) metal plating.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 열 교환기나 자동차 부품의 브레이징시 요구되는 플럭스를 생략할 수 있어 폐액 처리 등의 추가 공정이 필요하지 않으며, 환경오염 가스의 배출을 방지할 수 있고, 내식성 및 접합성의 증가로 인해 접합부 신뢰성을 증가시킬 수 있도록 한 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and since it is possible to omit the flux required for brazing of conventional heat exchangers or automobile parts, an additional process such as waste liquid treatment is not required, and environmental pollution An object of the present invention is to provide an aluminum alloy composition for flux-free brazing that can prevent gas emission, and increase joint reliability due to corrosion resistance and adhesion.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 종래의 방법과 대조적으로 열교환기 튜브에 브레이징 합금을 용사(spraying) 코팅한 후에 핀과 결합하여 브레이징을 하는 과정을 진행하는 것이다. In addition, another object of the present invention, in contrast to the conventional method, after coating the brazing alloy on the heat exchanger tube by spraying (spraying) is combined with the fins to proceed with the brazing process.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 종래의 방법과 대조적으로 브레이징 필러층의 산화막 생성 억제를 위해 기존에 보고되었던 압연이나 전기도금이 아닌 용사 공정을 통한 경제적이고 합리적인 방법을 통해서 알루미늄이나 니켈층을 코팅하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to coat an aluminum or nickel layer through an economical and reasonable method through a thermal spraying process rather than rolling or electroplating, which has been previously reported to suppress the formation of an oxide film of the brazing filler layer, in contrast to the conventional method. will do

통상적인 열교환기 브레이징 방법은 구조재로 작용하는 판재 형상의 핀 코어(fin core)에 브레이징 재료로 작용하는 판재 형상의 핀 클래드(fin clad)를 접합하고, 핀과 튜브를 브레이징 하는 것이다. 본 발명에서는 이와 같은 통상적인 공정과는 차별화되는 공정으로 핀에 부착된 필러를 생략하고, 튜브에 직접 필러를 부착하는 방법을 제공하는 것이다.A typical heat exchanger brazing method is to join a plate-shaped fin clad acting as a brazing material to a plate-shaped fin core acting as a structural material, and brazing the fins and tubes. The present invention is to provide a method of omitting the filler attached to the pin as a process differentiated from the conventional process, and attaching the filler directly to the tube.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금은, 브레이징용 알루미늄 합금으로서 Al-Si 합금계를 기초로 하여, 4.00 ~ 15.00wt%의 실리콘(Si); 0.005 ~ 1.00wt%의 마그네슘(Mg); 0.005 ~ 1.00wt%의 이트륨(Y); 0.005 ~ 1.00wt%의 란타늄(La) 또는 세륨(Ce), 또는 이들의 조합물; 0 ~ 0.045wt%의 스트론튬(Sr); 0 ~ 1.00wt%의 구리(Cu); 0 ~ 2.50wt%의 아연(Zn); 0 ~ 1.50wt%의 망간(Mn); 0 ~ 0.80wt%의 철(Fe); 및 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the aluminum alloy for flux-free brazing according to an embodiment of the present invention is based on an Al-Si alloy as an aluminum alloy for brazing, and includes: 4.00 to 15.00 wt% of silicon (Si); 0.005 to 1.00 wt % of magnesium (Mg); 0.005 to 1.00 wt % of yttrium (Y); 0.005 to 1.00 wt % of lanthanum (La) or cerium (Ce), or a combination thereof; 0 to 0.045 wt% of strontium (Sr); 0 to 1.00 wt% of copper (Cu); 0 to 2.50 wt% of zinc (Zn); 0 to 1.50 wt% of manganese (Mn); 0 to 0.80 wt% of iron (Fe); And the rest is characterized in that it is composed of aluminum (Al) and unavoidable impurities.

본 발명의 실시예에서, 상기 알루미늄 합금은 상기 마그네슘과 이트륨의 함량비가 1:1 내지 1:2인 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the aluminum alloy is characterized in that the content ratio of the magnesium to the yttrium is 1:1 to 1:2.

본 발명의 실시예에서, 상기 알루미늄 합금은 Ti, Bi, B, Zr, Cr, V, Ni, In, Sn, Ge, Pb, Bi, Ca, Na, P, B, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Co, Mo, Be 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the aluminum alloy is Ti, Bi, B, Zr, Cr, V, Ni, In, Sn, Ge, Pb, Bi, Ca, Na, P, B, Ag, Pd, Sb, Sc , Nb, Co, Mo, characterized in that it further comprises at least one selected from the group consisting of Be.

그리고 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법은, 상기 알루미늄 합금을 와이어 또는 분말 형태로 가공하는 합금 가공 단계; 와이어 또는 분말 형태의 상기 알루미늄 합금을 제1모재의 표면에 용사 공정에 의해 도포하여 필러를 형성시키는 용사 단계; 및 상기 필러의 표면에 제2모재를 배치하고, 상기 필러를 가열하여 용융시키는 가열 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And in order to solve the above problems, a brazing method using an aluminum alloy for flux-free brazing according to an embodiment of the present invention includes an alloy processing step of processing the aluminum alloy into a wire or powder form; A thermal spraying step of forming a filler by applying the aluminum alloy in the form of a wire or powder to the surface of the first base material by a thermal spraying process; and disposing a second base material on the surface of the filler, and heating the filler to melt it.

본 발명의 실시예에서, 상기 브레이징 방법은 플럭스 없이 실시되거나 플럭스를 포함한 상태에서 실시될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the brazing method may be performed without flux or with flux.

본 발명의 실시예에서, 상기 가열 단계는 불활성 분위기에서 실시되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the heating step is characterized in that it is carried out in an inert atmosphere.

본 발명은 Al-Si 기반의 브레이징 합금의 직접적인 대체품으로 500~560℃ 범위의 저온 융점을 가지는 브레이징 필러를 제공 가능하여, 종래의 브레이징 합금 조성보다 젖음성, 기계적 강도, 외부요인에의 저항성에서 향상된 기능을 나타냄으로서 브레이징 특성을 개선한다. The present invention can provide a brazing filler having a low-temperature melting point in the range of 500 to 560 ℃ as a direct replacement for Al-Si-based brazing alloy, so that it has improved functions in wettability, mechanical strength, and resistance to external factors than in the conventional brazing alloy composition It improves brazing properties by representing

또한, 본 발명의 브레이징 조성은 이트륨(Y)의 첨가로 인하여 브레이징 합금의 내산화성이 증가하여 비진공상태에서 브레이징을 진행할 시 플럭스가 없이도 밀착성이 우수해지며, 가공성의 증가로 인해 브레이징용 와이어로 제작하는 공정을 원활하게 해준다.In addition, the brazing composition of the present invention increases the oxidation resistance of the brazing alloy due to the addition of yttrium (Y), so that when brazing is performed in a non-vacuum state, the adhesion is excellent even without flux, and due to the increase in workability, it is used as a brazing wire. It facilitates the manufacturing process.

또한, 본 발명의 브레이징 조성은 란타늄(La) 및 세륨(Ce)의 첨가로 인하여 국부 부식을 감소시켜 내식성을 개선하고, 브레이징 합금의 강도와 연성을 증가시켜 브레이징시 가공성을 개선하며, 젖음성을 향상시켜 브레이징 특성을 개선시킨다.In addition, the brazing composition of the present invention improves corrosion resistance by reducing local corrosion due to the addition of lanthanum (La) and cerium (Ce), and improves workability during brazing by increasing the strength and ductility of the brazing alloy, and improves wettability to improve the brazing properties.

또한, 본 발명의 브레이징 합금은 열교환기의 튜브에 용사 코팅을 통하여 코팅을 진행한 후, 핀과 브레이징 접합을 진행하기 때문에 핀의 클래드를 생략할 수 있으며, 플럭스가 없이 브레이징이 용이하도록 해준다.In addition, the brazing alloy of the present invention can omit the cladding of the fins because the fins and the fins are brazed after being coated through thermal spray coating on the tubes of the heat exchanger, and brazing without flux is facilitated.

마지막으로, 본 발명은 브레이징 필러층에 용사 공정을 통하여 융점이 높은 알루미늄 합금이나 니켈을 코팅하여 브레이징 필러층의 산화막 발생을 억제할 수 있다. Finally, according to the present invention, by coating an aluminum alloy or nickel having a high melting point on the brazing filler layer through a thermal spraying process, it is possible to suppress the generation of an oxide film in the brazing filler layer.

도 1은 종래기술에 의한 브레이징 방법의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 브레이징 방법의 예시도이다.
1 is an exemplary view of a brazing method according to the prior art.
2 is an exemplary view of a brazing method according to the present invention.

이하 본 발명에 의한 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금 및 이를 이용한 브레이징 방법에 관해서 설명한다.Hereinafter, an aluminum alloy for flux-free brazing according to the present invention and a brazing method using the same will be described.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 한편, 본 발명에서의 함량표시는 알루미늄 합금 전체 중량에 대한 비율이다. 본 발명의 설명 및 청구항에서의 모든 함량표시도 같다.Since the embodiments described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, there may be various equivalents and modifications that can be substituted for them at the time of the present application. should understand On the other hand, the content indication in the present invention is a ratio with respect to the total weight of the aluminum alloy. All content indications in the description and claims of the present invention are also the same.

금속합금의 조성 개발의 경우 합금원소 조성이 0.005% 정도의 변화가 생겨도 합금기술 분야의 특수성 때문에 물성에 현저한 변화가 발생하는 것은 잘 알려진 사실이다.In the case of composition development of metal alloys, it is a well-known fact that, even if the composition of alloy elements changes by 0.005%, significant changes occur in physical properties due to the specificity of the alloy technology field.

합금원소의 종류도 주기율표상의 금속 종류만큼 많기 때문에 합금 조성의 개발은 수많은 조합이 발생할 수 있다. 따라서 합금원소 종류 및 조성의 미세한 변화도 신규 합금의 특성을 현저하게 개선할 수 있으므로 합금조성의 개발 분야에서 미세한 성분과 조성의 변화도 매우 중요한 의미가 있다.Since there are as many types of alloying elements as there are types of metals on the periodic table, numerous combinations can occur in the development of alloy compositions. Therefore, even minute changes in the type and composition of alloy elements can significantly improve the properties of the new alloy, so minute changes in composition and composition are very important in the field of alloy composition development.

본 발명의 실시예에 의한 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금은 Al-Si 합금계를 기초로 하여, 4.00 ~ 15.00wt%의 실리콘(Si); 0.005 ~ 1.00wt%의 마그네슘(Mg); 0.005 ~ 1.00wt%의 이트륨(Y); 0.005 ~ 1.00wt%의 란타늄(La) 또는 세륨(Ce), 또는 이들의 조합물; 0 ~ 0.045wt%의 스트론튬(Sr); 0 ~ 1.00wt%의 구리(Cu); 0 ~ 2.50wt%의 아연(Zn); 0 ~ 1.50wt%의 망간(Mn); 0 ~ 0.80wt%의 철(Fe); 및 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하여 구성된다.The aluminum alloy for flux-free brazing according to an embodiment of the present invention is based on an Al-Si alloy system, comprising: silicon (Si) in an amount of 4.00 to 15.00 wt%; 0.005 to 1.00 wt % of magnesium (Mg); 0.005 to 1.00 wt % of yttrium (Y); 0.005 to 1.00 wt % of lanthanum (La) or cerium (Ce), or a combination thereof; 0 to 0.045 wt% of strontium (Sr); 0 to 1.00 wt% of copper (Cu); 0 to 2.50 wt% of zinc (Zn); 0 to 1.50 wt% of manganese (Mn); 0 to 0.80 wt% of iron (Fe); and the remainder is composed of aluminum (Al) and unavoidable impurities.

알루미늄 합금 원소의 첨가 영향.Effect of addition of aluminum alloying elements.

알루미늄 브레이징 합금에서 주요 합금원소인 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 아연(Zn), 철(Fe), 이트륨(Y), 란타늄(La) 및 세륨(Ce) 등이 합금의 특성에 미치는 영향은 다음과 같다.The main alloying elements in the aluminum brazing alloy are silicon (Si), magnesium (Mg), copper (Cu), zinc (Zn), iron (Fe), yttrium (Y), lanthanum (La) and cerium (Ce). The effect on the characteristics of is as follows.

실리콘(Si).Silicon (Si).

실리콘(Si)은 알루미늄 브레이징 과정 중 유동성을 증가시키고 융점을 낮추는 주요 성분으로서, 적정량 첨가시 융점이 낮아져서 브레이징이 대상이 되는 알루미늄 재료 영향을 최소화하여 브레이징이 가능하고, 유동성이 증가하여 접합부에 빈틈없이 채워진다. 너무 적게 첨가된다면 용융점이 높아져서 브레이징 과정 중 유동성이 나빠지며, 마찬가지로 과다하게 첨가되어도 유동성이 나빠진다. Silicon (Si) is a major component that increases the fluidity and lowers the melting point during the aluminum brazing process. When an appropriate amount is added, the melting point is lowered, minimizing the effect of the aluminum material being brazed to allow brazing, and increasing fluidity ensures no gaps in the joint. Filled. If it is added too little, the melting point increases and the fluidity deteriorates during the brazing process. Likewise, if it is added too much, the fluidity deteriorates.

본 발명에서의 바람직한 범위는 4.0~15.0wt%의 범위이며, 더욱 바람직한 범위는 6.0~14.0wt%의 범위이다.A preferred range in the present invention is 4.0 to 15.0 wt%, and a more preferred range is 6.0 to 14.0 wt%.

마그네슘(Mg).Magnesium (Mg).

마그네슘(Mg)은 고용효과에 의해 기계적 강도를 향상시킨다. 해수에 대한 내식성이 양호해지고 용접성 및 표면 마감 특성도 좋아진다. 적절한 함량의 경우 브레이징시 습윤제로서 역할을 수행한다. 함량이 적정량 이상일 경우에는 유동성이 나빠지고, 산소와의 결합력이 강해서 산화물 유입에 주의해야 한다. Magnesium (Mg) improves mechanical strength by the solid solution effect. Corrosion resistance to seawater is improved, and weldability and surface finish properties are also improved. In the case of an appropriate content, it acts as a wetting agent during brazing. If the content is more than an appropriate amount, the fluidity deteriorates and the bond with oxygen is strong, so care must be taken to introduce oxides.

본 발명에서의 바람직한 범위는 0.005~1.00wt%의 범위이다. A preferred range in the present invention is in the range of 0.005 to 1.00 wt%.

구리(Cu).Copper (Cu).

구리(Cu)가 적정 함량 이상일 경우 입계에 석출물이 형성되는 경향이 있어 입계 부식 및 국부 부식에 대한 민감성이 높아져서 강도가 낮아지는 부작용이 발생하는 것으로 알려져 있다. 1.00wt% 이하로 소량 첨가의 경우 응력 부식균열에 대한 저항성을 향상시키는 것으로 알려져 있다.It is known that when copper (Cu) is more than an appropriate content, there is a tendency to form precipitates at grain boundaries, which increases sensitivity to intergranular corrosion and local corrosion, resulting in a side effect of lowering strength. It is known to improve the resistance to stress corrosion cracking in the case of a small addition of 1.00 wt% or less.

본 발명에서의 바람직한 범위는 1.00wt%이하의 범위이다. A preferred range in the present invention is 1.00 wt% or less.

아연(Zn).Zinc (Zn).

아연(Zn)은 마그네슘(Mg)과 공존하여 시효경화를 통하여 기계적 성질을 향상시키며, 응력 부식균열에 대한 저항성을 향상시킨다. 또한 적정량을 첨가할 경우 융점을 낮춰주고 내식성을 증가시킨다. 적정함량 이상 첨가할 경우 증기압이 높아서 빠르게 증발하기 때문에 브레이징 과정 중에 크랙이나 기공이 발생한다.Zinc (Zn) coexists with magnesium (Mg) to improve mechanical properties through age hardening and to improve resistance to stress corrosion cracking. In addition, when an appropriate amount is added, the melting point is lowered and corrosion resistance is increased. If more than an appropriate amount is added, cracks or pores occur during the brazing process because it evaporates quickly due to high vapor pressure.

본 발명에서의 바람직한 범위는 2.50wt% 이하의 범위이다. A preferred range in the present invention is 2.50 wt% or less.

스트론튬(Sr).Strontium (Sr).

스트론튬(Sr)은 조정제로서, 합금 조직, 특히 AlSi 조직의 형태를 침상에서 미세한 구형으로 변형시켜서 흐름성을 좋게 해준다. 함량이 0.045wt%이하가 가장 적합한 비율이며 이를 초과할 경우 Si 원소의 핵생성을 억제하여 첨가 효과를 억제하여, 기계적 강도가 낮아지는 단점이 있으므로 주의하여야 한다. Strontium (Sr), as a modifier, improves the flowability by changing the shape of the alloy structure, particularly the AlSi structure, from a needle to a fine spherical shape. A content of 0.045wt% or less is the most suitable ratio, and when it exceeds this, the nucleation of Si element is suppressed to suppress the effect of addition, so be careful because there is a disadvantage in that the mechanical strength is lowered.

80ppm 첨가부터 효과가 나타나며 450ppm 이상에서는 용접시 기포 형성을 일으킬 수 있으므로 주의해야 한다. The effect appears from the addition of 80ppm, and if it is over 450ppm, it may cause the formation of air bubbles during welding, so be careful.

본 발명에서의 바람직한 범위는 0.045wt%이하의 범위이다. A preferred range in the present invention is 0.045 wt% or less.

이트륨(Y).Yttrium (Y).

이트륨은 알루미늄 합금 내부에서 생성되는 Al2Y3에 의해 재결정 온도를 증가시켜 강도가 상승한다. 또한 Mg와 결합하여 Mg2Y3 석출상에 의해 고용강화 효과가 나타난다. 또한 접합부에서 산화층을 억제함으로써 비진공상태에서 브레이징을 진행할 시 플럭스가 없어도 밀착성이 우수해진다. 적정량 이상을 첨가할 경우 이트륨의 높은 단가로 인해 생산 비용이 증가한다는 문제점이 생기므로 0.005~1.00wt%의 범위가 바람직하다.Yttrium increases its strength by increasing the recrystallization temperature by Al 2 Y 3 generated inside the aluminum alloy. In addition, the solid solution strengthening effect appears by the Mg 2 Y 3 precipitation phase in combination with Mg. In addition, by suppressing the oxide layer at the junction, when brazing is performed in a non-vacuum state, adhesion is excellent even without flux. If more than an appropriate amount is added, there is a problem that the production cost increases due to the high unit price of yttrium, so the range of 0.005 to 1.00 wt% is preferable.

란타늄(La) 및 세륨(Ce).Lanthanum (La) and Cerium (Ce).

란타늄(La) 및 세륨(Ce)은 국부부식을 감소시키는 작용을 한다. 또한 브레이징 합금 제조시 용탕내에 존재하는 내식성 취약 원소인 철(Fe), 니켈(Ni) 등의 성분을 감소시켜 내식성을 강화한다. Lanthanum (La) and cerium (Ce) act to reduce local corrosion. In addition, corrosion resistance is strengthened by reducing components such as iron (Fe) and nickel (Ni), which are corrosion-resistant elements present in the molten metal during brazing alloy manufacturing.

또한, 산화막의 미세구조를 변화시켜 산화막(oxidation scale)의 연성을 증가시켜 막의 이탈을 방지하고, 산화막에 내부쪽으로의 쐐기 형태를 형성시켜 기지와 산화막의 밀착성을 증가시킨다. 또한 vacancy(공동) 붕괴효과가 생김으로써 기공의 형성이 억제되고, 산화막과 기지사이의 화학적 결합을 개선시킨다. 즉, 산화막과 기지 사이에 형성될 수 있는 기공의 형성을 억제하여 산화막과 기지 사이의 공간을 방지하고 기지와의 쐐기모양의 산화막을 형성시켜 산화막의 밀착성을 증가시키다. In addition, by changing the microstructure of the oxide film, the ductility of the oxide film is increased to prevent separation of the film, and an inward wedge shape is formed in the oxide film to increase the adhesion between the substrate and the oxide film. In addition, the formation of pores is suppressed by the vacancy collapse effect, and the chemical bond between the oxide film and the matrix is improved. That is, by suppressing the formation of pores that may be formed between the oxide film and the matrix, a space between the oxide film and the matrix is prevented, and by forming a wedge-shaped oxide film with the matrix, the adhesion of the oxide film is increased.

또한, 희토류 금속은 부식전위를 상승시키는 효과가 있으므로, 구리(Cu)의 첨가를 최소화시키거나 구리(Cu)를 대체하는 것도 가능하다. 따라서 부식전위의 상승을 위해 구리(Cu) 함량이 높아질 경우 이러한 부작용을 최소화하는 효과가 있으므로 내식성을 개선하게 된다.In addition, since the rare earth metal has an effect of increasing the corrosion potential, it is possible to minimize the addition of copper (Cu) or to replace copper (Cu). Therefore, when the copper (Cu) content is increased to increase the corrosion potential, there is an effect of minimizing these side effects, and thus the corrosion resistance is improved.

또한, 브레이징 합금의 강도와 연성을 증가시켜 브레이징성을 개선하며, 젖음성이 향상되어 브레이징 특성을 개선하는 효과도 있다. In addition, by increasing the strength and ductility of the brazing alloy, the brazing property is improved, and the wettability is improved to improve the brazing properties.

본 발명에서 란타늄(La) 또는 세륨(Ce), 또는 이들의 조합물의 바람직한 함량 범위는 0.005~1.00wt%이다.In the present invention, the preferred content range of lanthanum (La) or cerium (Ce), or a combination thereof is 0.005 to 1.00 wt%.

기타 원소.other elements.

전술한 모든 경우에서 알루미늄 합금은 알루미늄 산업에서 널리 이용되고 있는 합금원소(Ti, Bi, B, Zr, Cr, V, Ni, In, Sn, Ge, Pb, Bi, Ca, Na, P, B, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Co, Mo, 또는 Be)와 불가피한 불순물을 추가적으로 더 포함할 수 있다. In all the above cases, the aluminum alloy is an alloying element widely used in the aluminum industry (Ti, Bi, B, Zr, Cr, V, Ni, In, Sn, Ge, Pb, Bi, Ca, Na, P, B, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Co, Mo, or Be) and unavoidable impurities may be further included.

본 발명의 특징을 요약하면, 브레이징용 알루미늄 합금에 실리콘(Si)을 첨가하여 유동성을 증가시키고, 이트륨(Y)의 첨가로 접합부에서 산화층을 억제하고, 란타늄(La) 또는 세륨(Ce)의 첨가로 브레이징성과 내식성을 상승시키는 동시에 습윤제로서 마그네슘(Mg)을 첨가하여 브레이징성을 개선한 것이다. 또한 스트론튬(Sr)의 첨가는 결정립을 미세화하여 접합부의 취형을 방지할 수 있다. 이러한 합금원소의 첨가는 동시에 첨가되어야 하고, 그 첨가량이 동시에 최적화되어야만 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 이러한 점이 본 발명의 차별성으로서 브레이징성이 종래기술보다 크게 개선된다. To summarize the features of the present invention, the fluidity is increased by adding silicon (Si) to the aluminum alloy for brazing, the oxide layer is suppressed at the junction by the addition of yttrium (Y), and the addition of lanthanum (La) or cerium (Ce) The brazing property is improved by adding magnesium (Mg) as a wetting agent while increasing the brazing property and corrosion resistance. In addition, the addition of strontium (Sr) can prevent embrittlement of the junction by refining the crystal grains. The addition of these alloying elements must be simultaneously added, and the added amount must be optimized at the same time to achieve the object of the present invention. This point is a distinction of the present invention, and the brazing property is greatly improved compared to the prior art.

또한, 브레이징 필러의 알루미늄 산화막 생성으로 인한 브레이징성 저하를 막기 위해 용사 공정을 통한 고융점 알루미늄 합금이나 니켈(Ni) 등을 필러위에 코팅하여 브레이징 특성을 더욱 개선할 수 있다. In addition, in order to prevent deterioration of brazing properties due to the formation of an aluminum oxide film of the brazing filler, a high-melting-point aluminum alloy or nickel (Ni) through a thermal spraying process may be coated on the filler to further improve the brazing properties.

이하, 도 2를 참조하여 상기 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a brazing method using the aluminum alloy will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명에 의한 브레이징 방법의 예시도이다.2 is an exemplary view of a brazing method according to the present invention.

본 발명의 실시예에 의한 상기 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법은, 상기 알루미늄 합금을 와이어 또는 분말 형태로 가공하는 합금 가공 단계; 와이어 또는 분말 형태의 상기 알루미늄 합금을 제1모재의 표면에 용사(metal spraying) 공정에 의해 도포하여 필러를 형성시키는 용사 단계; 및 상기 필러의 표면에 제2모재를 배치하고, 상기 필러를 가열하여 용융시키는 가열 단계를 포함하여 이루어진다.Brazing method using the aluminum alloy according to an embodiment of the present invention, an alloy processing step of processing the aluminum alloy in the form of a wire or powder; A thermal spraying step of forming a filler by applying the aluminum alloy in the form of a wire or powder to the surface of the first base material by a metal spraying process; and disposing a second base material on the surface of the filler, and heating the filler to melt it.

상기 합금 가공 단계에서는 상술한 조성비로 이루어진 알루미늄 합금의 잉곳을 제조 후, 빌렛 형태로 주조한 뒤 압출 및 인발 과정을 거쳐서 최종적으로 아크 용사 코팅에 적합한 직경의 와이어 또는 분말 형태로 가공한다.In the alloy processing step, an ingot of an aluminum alloy having the above composition ratio is manufactured, then cast in a billet form, and then extruded and drawn to a wire or powder form having a diameter suitable for arc spray coating.

이후, 상기 용사 단계에서는 가공된 알루미늄 합금 와이어 또는 분말을 이용하여 용사 공정을 통해 제1모재(10)의 표면에 도포함으로써 브레이징을 위한 필러(30)를 형성시키게 된다.Thereafter, in the thermal spraying step, the filler 30 for brazing is formed by applying the processed aluminum alloy wire or powder to the surface of the first base material 10 through a thermal spraying process.

이후, 상기 가열 단계에서는 상기 필러(30)의 표면에 제2모재(20)를 배치하고, 불활성 분위기 조건에서 상기 필러(30)를 가열하여 용융시킨다. 이 단계는 예를 들어 질소를 이용한 불활성 분위기에서 실시될 수 있다.Thereafter, in the heating step, the second base material 20 is disposed on the surface of the filler 30 , and the filler 30 is heated and melted in an inert atmosphere. This step can be carried out in an inert atmosphere using, for example, nitrogen.

이후, 용융된 필러(30)가 냉각되면서 제1모재(10)와 제2모재(20)의 접합이 완료된다.Thereafter, as the molten filler 30 is cooled, bonding of the first base material 10 and the second base material 20 is completed.

한편, 상기 용사 단계와 가열 단계의 사이에는 용사 공정으로 와이어 또는 분말 형태의 금속을 이용하여 제1모재(10)의 표면에 니켈(Ni) 또는 고융점 알루미늄 합금층을 추가적으로 형성시키는 제2용사 단계가 더 수행될 수 있다. 이에 의하면, 상기 필러(30)에 융점이 높은 알루미늄 합금이나 니켈이 코팅됨으로써 필러(30)의 산화막 발생을 억제할 수 있다.Meanwhile, between the thermal spraying step and the heating step, a second thermal spraying step of additionally forming a nickel (Ni) or high-melting-point aluminum alloy layer on the surface of the first base material 10 by using a wire or powder-type metal in a thermal spraying process. can be further performed. Accordingly, by coating the filler 30 with an aluminum alloy or nickel having a high melting point, it is possible to suppress the generation of an oxide film on the filler 30 .

그리고 상기 제1모재(10)와 제2모재(20)는 예를 들어 각각 열교환기의 튜브와 핀이 해당할 수 있으며, 이외에도 브레이징 방식에 의한 접합 공정이 요구되는 다양한 알루미늄 또는 이의 합금 제품이 해당할 수 있다.In addition, the first base material 10 and the second base material 20 may correspond to, for example, a tube and a fin of a heat exchanger, respectively. In addition, various aluminum or alloy products that require a bonding process by a brazing method are applicable. can do.

본 발명의 실시예에 의한 브레이징 방법에서 상기 알루미늄 합금은 와이어 또는 분말 형태로 가공되어 용사 공정에 사용되지만, 본 발명의 실시예에 의한 알루미늄 합금은 판상의 형태로 가공되어 제1모재에 접합해서 사용할 수도 있다.In the brazing method according to the embodiment of the present invention, the aluminum alloy is processed in the form of a wire or powder and used in the thermal spraying process, but the aluminum alloy according to the embodiment of the present invention is processed in the form of a plate and used by bonding to the first base material. may be

(실시예)(Example)

본 발명에 따른 브레이징 합금의 제조는 도가니 전기로를 사용하여 합금 용탕의 온도를 670 내지 850℃의 온도 범위에서 잉곳(ingot)으로 제조하였다. 이 잉곳을 다시 빌렛형태로 주조한 뒤에 압출 및 인발 공정을 거쳐 최종적으로 1.6Φ두께의 와이어로 가공하였다. 제작한 와이어는 용사 코팅을 통하여 열교환기 튜브에 용사하였고, 질소 분위기 하에서 일반적인 브레이징 공정을 통하여 상기 브레이징을 진행하였다. 본 발명의 비교예와 실시예의 브레이징 조성 표 1에 표기하였다.The brazing alloy according to the present invention was prepared by using an electric crucible furnace at the temperature of the molten alloy in a temperature range of 670 to 850° C. as an ingot. This ingot was cast again in the form of a billet, and then passed through extrusion and drawing processes, and finally processed into a wire with a thickness of 1.6Φ. The manufactured wire was thermally sprayed on the heat exchanger tube through thermal spray coating, and the brazing was performed through a general brazing process under a nitrogen atmosphere. The brazing composition of Comparative Examples and Examples of the present invention is shown in Table 1.

구 분division 조 성Furtherance ( ( wt%wt% )) SiSi MgMg YY La 또는 La or CeCe SrSr AlAl 비교예comparative example Al 4043Al 4043 4.5-6.04.5-6.0 <0.05<0.05 -- -- -- REMREM Al 4045 Al 4045 9.0-119.0-11 <0.05<0.05 -- -- -- REMREM Al 4047Al 4047 11-1411-14 <0.15<0.15 -- -- -- REMREM 실시예Example 1One 5.55.5 0.050.05 -- -- -- REMREM 22 9.59.5 0.050.05 -- -- -- REMREM 33 12.012.0 0.050.05 -- -- -- REMREM 44 12.012.0 -- -- -- -- REMREM 55 12.012.0 0.25 0.25 -- -- -- REMREM 66 12.012.0 0.750.75 -- -- -- REMREM 77 12.012.0 0.750.75 0.50.5 -- -- REMREM 88 12.012.0 0.750.75 -- 0.300.30 -- REMREM 99 12.012.0 0.750.75 -- -- 0.0300.030 REMREM 1010 12.012.0 0.750.75 0.50.5 0.300.30 0.0300.030 REMREM

※ 상기 조성의 수치는 목표 수치이며, 실제 브레이징 합금 제조에 따른 조성의 제조 오차는 통상적인 오차범위에 해당함.※ The above composition is a target value, and the manufacturing error of the composition according to the actual brazing alloy manufacturing is within the normal error range.

표1과 같은 성분으로 알루미늄 합금 잉곳을 제조한 후에 브레이징용 와이어를 가공하였다. 그 후 용사 공정을 거쳐 열교환기 튜브에 코팅을 한 후, 질소 조건에서 핀 부분과 브레이징 하였다. 이와 같이 제조된 조건별 브레이징 알루미늄 합금의 브레이징 젖음성/퍼짐성 및 내식성을 측정하여 표 2에 표기하였다.After preparing an aluminum alloy ingot with the components shown in Table 1, a brazing wire was processed. After that, the heat exchanger tube was coated through a thermal spraying process and then brazed with the fins under nitrogen conditions. The brazing wettability / spreadability and corrosion resistance of the brazed aluminum alloy prepared in this way were measured and shown in Table 2.

젖음성의 평가에 있어서는, 젖음각을 평가하였고 이후 Joint gap filling 시험을 통해 용융된 브레이징제의 모세관력에 의한 침투깊이를 평가하였다. 젖음각 시험은 브레이징제가 용사된 튜브에 핀을 위치한 후 질소분위기 하 570℃에서 5분간 유지하여 브레이징제의 용융을 유도하였다. 이후 브레이징된 구간을 절단하여 튜브와 핀 사이의 젖음각 분석을 진행하였다. 젖음각은 시편 1개당 3부분에서 평가하였으며, 평균값으로 나타내었다. Joint gap filling 시험은 브레이징제가 용사된 튜브에 핀을 위치한 후 질소 분위기에서 570℃에 도달한 뒤 5분간 유지하여 용융시킨 후, 침투깊이의 변화를 분석하였다. 내식 특성을 평가하기 위한 염수분무시험은 ASTM규격 ASTM B117, 100H에 따른 평가를 실시하였으며, 결과는 mm/year로 표시하였다.In the evaluation of wettability, the wetting angle was evaluated and then the penetration depth by capillary force of the molten brazing agent was evaluated through a joint gap filling test. The wetting angle test induced the melting of the brazing agent by placing the pin in the tube onto which the brazing agent was sprayed and then maintaining it at 570° C. for 5 minutes under a nitrogen atmosphere. After that, the brazed section was cut to analyze the wetting angle between the tube and the fin. Wetting angle was evaluated in 3 parts per specimen, and it was expressed as an average value. In the joint gap filling test, the change in penetration depth was analyzed after a pin was placed on a tube with a brazing agent sprayed, and then melted after reaching 570°C in a nitrogen atmosphere for 5 minutes. The salt spray test to evaluate the corrosion resistance was evaluated according to ASTM standard ASTM B117, 100H, and the results were expressed in mm/year.

구분division 젖음각wetting angle (( *?**?* )) 모세관력capillary force (mm)(mm) 내식성(mm/year)Corrosion resistance (mm/year) 비교예comparative example Al 4043Al 4043 28.45128.451 23.52523.525 1.351 1.351 Al 4045Al 4045 27.20127.201 24.52524.525 1.351 1.351 Al 4047Al 4047 26.40126.401 25.07525.075 1.337 1.337 실시예 Example 1One 28.600 28.600 23.400 23.400 1.351 1.351 22 27.600 27.600 24.400 24.400 1.351 1.351 33 26.975 26.975 25.025 25.025 1.351 1.351 44 27.000 27.000 25.000 25.000 1.358 1.358 55 26.875 26.875 25.125 25.125 1.324 1.324 66 26.625 26.625 25.375 25.375 1.256 1.256 77 25.625 25.625 25.875 25.875 1.256 1.256 88 25.625 25.625 25.875 25.875 1.001 1.001 99 26.535 26.535 25.420 25.420 1.256 1.256 1010 24.535 24.535 26.420 26.420 1.001 1.001

표 2에 따르면, 비교예와 본 발명의 실시예는 기타 몇 가지의 금속 성분을 제외하고는 조건이 유사한 경우이나, 본 발명의 경우가 브레이징에 더 적합하다는 것을 보여준다. According to Table 2, the comparative example and the example of the present invention show that the conditions are similar except for a few other metal components, but the case of the present invention is more suitable for brazing.

비교예 중 A4043과 4045을 비교했을 때, 실리콘(Si)이 증가함에 따라 유동성이 증가하여 젖음각이 작아지고 모세관력이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 실시예 1에서 3을 비교하였을 때, 위와 동일하게 실리콘(Si)이 증가함에 따른 유동성 증가로 인하여 브레이징성이 증가함을 확인할 수 있다. 실시예 4에서 6을 비교하였을 때, 습윤제로 작용하는 마그네슘(Mg)이 증가함에 따라 브레이징성이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 6과 7,8,9,10을 비교하였을 때, 각각 이트륨(Y), 란타늄(La)/세륨(Ce) 및 스트론튬(Sr) 첨가로 인해 브레이징성이 증가함을 확인할 수 있다. 이트륨(Y)은 비진공상태에서 브레이징을 진행할 시 플럭스가 없이도 밀착성을 향상시켜주는 효과가 있으며, 란타늄(La) 및 세륨(Ce)은 vacancy(공동) 붕괴효과가 생김으로써 기공의 형성이 억제되어 브레이징성을 향상시킨다. 스트론튬(Sr)은 Al-Si조직의 형태를 침상에서 미세한 구형으로 변형시켜서 흐름성을 증가시켜주는 효과를 나타낸다. 또한, 실시예 6과 8을 비교하였을 때, 란타늄(La) 및 세륨(Ce)의 첨가로 인해 내식성이 우수해지는 것을 확인할 수 있다. When comparing A4043 and 4045 among Comparative Examples, it can be seen that as silicon (Si) increases, fluidity increases, so that the wetting angle decreases and capillary force increases. When comparing Examples 1 to 3, it can be seen that the brazing property is increased due to the increase in fluidity as the silicon (Si) increases in the same manner as above. When comparing Examples 4 to 6, it can be seen that the brazing property is improved as magnesium (Mg) acting as a wetting agent increases. In addition, when comparing Examples 6 and 7, 8, 9, and 10, it can be seen that the brazing property is increased due to the addition of yttrium (Y), lanthanum (La)/cerium (Ce) and strontium (Sr), respectively. . Yttrium (Y) has an effect of improving adhesion without flux when brazing is performed in a non-vacuum state, and lanthanum (La) and cerium (Ce) have a vacancy collapse effect, thereby inhibiting the formation of pores. Improves brazing properties. Strontium (Sr) has the effect of increasing the flowability by transforming the Al-Si structure into a fine spherical shape from a needle. In addition, when comparing Examples 6 and 8, it can be seen that the corrosion resistance is excellent due to the addition of lanthanum (La) and cerium (Ce).

10 : 제1모재
20 : 제2모재
30 : 필러
10: first base material
20: second base material
30: filler

Claims (8)

브레이징용 알루미늄 합금으로서 Al-Si 합금계를 기초로 하여,
4.00 ~ 15.00wt%의 실리콘(Si);
0.005 ~ 1.00wt%의 마그네슘(Mg);
0.005 ~ 1.00wt%의 이트륨(Y);
0.005 ~ 1.00wt%의 란타늄(La) 또는 세륨(Ce), 또는 이들의 조합물;
0 ~ 0.045wt%의 스트론튬(Sr);
0 ~ 1.00wt%의 구리(Cu);
0 ~ 2.50wt%의 아연(Zn);
0 ~ 1.50wt%의 망간(Mn);
0 ~ 0.80wt%의 철(Fe); 및
나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 불순물을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금.
As an aluminum alloy for brazing, based on the Al-Si alloy system,
4.00 to 15.00 wt% of silicon (Si);
0.005 to 1.00 wt % of magnesium (Mg);
0.005 to 1.00 wt % of yttrium (Y);
0.005 to 1.00 wt % of lanthanum (La) or cerium (Ce), or a combination thereof;
0 to 0.045 wt% of strontium (Sr);
0 to 1.00 wt% of copper (Cu);
0 to 2.50 wt% of zinc (Zn);
0 to 1.50 wt% of manganese (Mn);
0 to 0.80 wt% of iron (Fe); and
The rest is an aluminum alloy for flux-free brazing, characterized in that it contains aluminum (Al) and unavoidable impurities.
제1항에 있어서,
상기 알루미늄 합금은 상기 마그네슘과 이트륨의 함량비가 1:1 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금.
According to claim 1,
The aluminum alloy is an aluminum alloy for flux-free brazing, characterized in that the content ratio of magnesium and yttrium is 1:1 to 1:2.
제1항에 있어서,
상기 알루미늄 합금은 Ti, Bi, B, Zr, Cr, V, Ni, In, Sn, Ge, Pb, Bi, Ca, Na, P, B, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Co, Mo, Be 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금.
The method of claim 1,
The aluminum alloy is Ti, Bi, B, Zr, Cr, V, Ni, In, Sn, Ge, Pb, Bi, Ca, Na, P, B, Ag, Pd, Sb, Sc, Nb, Co, Mo, An aluminum alloy for flux-free brazing, characterized in that it further comprises at least one selected from Be.
제1항의 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법으로서,
상기 알루미늄 합금을 와이어 또는 분말 형태로 가공하는 합금 가공 단계;
와이어 또는 분말 형태의 상기 알루미늄 합금을 제1모재의 표면에 용사 공정에 의해 도포하여 필러를 형성시키는 용사 단계; 및
상기 필러의 표면에 제2모재를 배치하고, 상기 필러를 가열하여 용융시키는 가열 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법.
As a brazing method using the aluminum alloy of claim 1,
an alloy processing step of processing the aluminum alloy into a wire or powder form;
A thermal spraying step of forming a filler by applying the aluminum alloy in the form of a wire or powder to the surface of the first base material by a thermal spraying process; and
A brazing method using an aluminum alloy for flux-free brazing, comprising: disposing a second base material on the surface of the filler, and heating the filler to melt it.
제4항에 있어서,
상기 브레이징 방법은 플럭스 없이 실시되는 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법.
5. The method of claim 4,
The brazing method is a brazing method using an aluminum alloy for brazing without flux, characterized in that it is carried out without flux.
제4항에 있어서,
상기 브레이징 방법은 플럭스가 포함된 상태에서도 실시 가능한 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법.
5. The method of claim 4,
The brazing method is a brazing method using an aluminum alloy for brazing without flux, characterized in that it can be carried out even in a state in which flux is included.
제4항에 있어서,
상기 가열 단계는 불활성 분위기에서 실시되는 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법.
5. The method of claim 4,
The heating step is a brazing method using an aluminum alloy for flux-free brazing, characterized in that it is carried out in an inert atmosphere.
제4항에 있어서,
상기 용사 단계와 가열 단계 사이에, 용사공정으로 와이어 또는 분말 형태의 금속을 이용하여 상기 제1모재(10)의 표면에 니켈(Ni) 또는 고융점 알루미늄 합금층을 추가적으로 형성시키는 제2용사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무 플럭스 브레이징용 알루미늄 합금을 이용한 브레이징 방법.
5. The method of claim 4,
Between the thermal spraying step and the heating step, a second thermal spraying step of additionally forming a nickel (Ni) or high-melting-point aluminum alloy layer on the surface of the first base material 10 using a wire or powder-type metal in a thermal spraying process. A brazing method using an aluminum alloy for flux-free brazing, characterized in that it further comprises.
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