티타늄 및 티타늄 합금을 위한 최고의 브레이징 방법

철, 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴 등의 원소로 구성된 티타늄 및 그 합금은 고강도, 고내열성, 내식성 등 우수한 물리적, 기계적 특성을 가지고 있습니다. 화학공학, 해양공학, 운송, 의학, 건설, 항공우주, 군사산업 등 첨단기술 분야에 널리 사용되며 중요한 경량 구조재료이다. 그중에서도 항공우주는 중요한 다운스트림 응용 분야입니다.
티타늄과 그 합금은 반응성 금속이며 항공우주, 석유화학, 원자력 산업에서 널리 사용됩니다. 티타늄 및 그 합금의 브레이징의 주요 문제점은 다음과 같습니다.
① 표면에 안정된 산화피막이 형성되어 있습니다. 티타늄과 그 합금은 산소에 대한 강한 친화력을 가지며 표면에 안정적인 산화막을 생성하기 쉬우므로 브레이징 재료의 젖음 및 퍼짐을 방해합니다. 따라서 브레이징 중에 제거해야 합니다.
② 가스를 강력하게 흡수합니다. 티타늄 및 그 합금은 가열 과정에서 수소, 산소, 질소를 흡수하는 경향이 있으며, 온도가 높을수록 흡수력이 강해 티타늄의 가소성과 인성이 급격히 감소합니다. 따라서 브레이징은 진공 또는 불활성 분위기에서 수행되어야 합니다.
③ 금속간화합물 형성이 용이하다. 티타늄과 그 합금은 대부분의 납땜 재료와 반응하여 부서지기 쉬운 화합물을 형성하여 접합부를 부서지기 쉽게 만들 수 있습니다. 따라서 다른 소재의 브레이징에 사용되는 브레이징 소재는 기본적으로 반응성 금속의 브레이징에는 적합하지 않습니다.
④ 구조와 성질이 변하기 쉽다. 티타늄과 그 합금은 가열하는 동안 상 변형과 결정립 조대화를 겪습니다. 온도가 높을수록 조대화가 심해지므로 고온 브레이징을 위한 온도는 너무 높지 않아야 합니다.
요약하자면, 티타늄 및 그 합금을 브레이징할 때 브레이징 가열 온도에 주의해야 합니다. 일반적으로 브레이징 온도는 950-1000도를 넘지 않아야 하며, 브레이징 온도가 낮을수록 모재의 특성에 미치는 영향은 작아집니다. 담금질 및 템퍼링된 합금의 경우 시효 온도를 초과하지 않는 조건에서 브레이징을 수행할 수도 있습니다.
브레이징 접합부의 산화와 산소 및 수소 흡수 반응을 방지하기 위해 티타늄 및 티타늄 합금 브레이징은 진공 및 불활성 분위기에서 수행되며 화염 브레이징은 일반적으로 사용되지 않습니다. 진공 또는 염소에서 브레이징하는 경우 고주파 가열, 노 가열 및 기타 방법을 사용할 수 있으며, 이는 가열 속도가 빠르고 유지 시간이 짧아 인터페이스 영역의 화합물 층이 더 얇아지고 접합 성능이 향상됩니다. 따라서 브레이징 재료가 틈새로 흘러 들어가도록 브레이징 온도와 유지 시간을 조절해야 합니다.
티타늄 및 그 합금의 납땜이 진공 및 아르곤에서 가장 잘 수행되는 이유는 티타늄이 산소에 대한 친화력이 크지만 표면의 산화막이 용해되어 13.3Pa 진공에서 매끄러운 표면을 얻을 수 있기 때문입니다.
아르곤 분위기에서 브레이징할 때 브레이징 온도 범위가 760-927도이면 티타늄의 변색을 방지하기 위해 고순도 아르곤이 필요합니다. 일반적으로 냉매 저장용기의 액체 아르곤은 순도가 높기 때문에 사용됩니다.
티타늄 및 티타늄 합금을 브레이징할 때 부서지기 쉬운 금속간 화합물이 경계면이나 브레이징 간격에 형성되어 브레이징 조인트의 성능을 저하시키는 경우가 많습니다. 확산 접합을 사용하여 브레이징 조인트의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 브레이징 중에 50μm 두께의 구리 호일, 니켈 호일 또는 은박이 티타늄 합금 사이에 배치되며 티타늄과 이들 금속 사이의 접촉 반응에 의존하여 각각 Cu-Ti, Ni-Ti 및 Ag-Ti 공융 물질을 형성합니다. 그런 다음 부서지기 쉬운 금속간 화합물이 확산됩니다. 확산 결합 조인트는 특정 온도와 시간에서 비교적 좋은 성능을 나타냅니다.
또한 + -상 티타늄 합금은 어닐링, 용체화 처리 또는 시효 상태로 사용될 수 있습니다. 브레이징 후 어닐링이 필요한 경우 세 가지 방식을 사용할 수 있습니다. 어닐링 후 어닐링 온도 이하에서 브레이징합니다. 어닐링 온도 이상의 온도에서 브레이징하고 브레이징 사이클에서 분할 냉각 공정을 채택하여 어닐링 구조를 얻는 단계; 어닐링 온도 이상의 온도에서 브레이징한 후 어닐링하는 단계를 포함한다.