티타늄과 티타늄 합금은 어떻게 브레이징되나요?

순수 티타늄은 882.5°C 이하에서는 밀집 육방정계 격자를 갖는 알파 티타늄이며, 882.5°C에서 1,668°C 사이에서는 체심 입방 격자를 갖는 베타 티타늄입니다. 브레이징 특성은 상 균형과 열처리에 따라 달라집니다. 알파 합금은 안정적이고 내식성이 뛰어나며 브레이징이 용이합니다. 알파-베타 합금은 균형 잡힌 특성을 나타내며, 베타 합금은 분리 현상과 열적 불안정성이 더 쉽게 발생합니다.

주요 브레이징 특성

1. 견고하고 안정된 산화막을 제거해야 하며, 브레이징이 완료될 때까지 세정된 표면을 보호해야 합니다.
2. 가열된 티타늄은 산소, 수소, 질소를 흡수하여 연성과 인성을 급격히 저하시키므로, 진공 상태나 건조한 불활성 가스를 사용해야 합니다.
3. 알파-베타 상변태 온도 부근 또는 그 이상으로 가열하면, 급속 냉각 시 베타 결정립의 성장과 바늘 모양의 알파-프라임 상이 발생할 수 있다.
4. 티타늄은 많은 충전재와 반응합니다. 이로 인해 습윤성은 향상되지만, 모재를 용해시키거나 취성 있는 금속간 화합물을 생성할 수 있습니다.

브레이징 필러 금속 계열

은, 팔라듐, 알루미늄 및 티타늄계 브레이징 필러 금속

은 충전재는 약 540°C 미만의 티타늄 부품에 가장 초기에 널리 사용된 시스템이었습니다. 구리 첨가량은 증가함에 따라 습윤성을 저하시키지만, 0.2–0.5% Li를 첨가하면 습윤성을 향상시킬 수 있습니다. 리튬은 또한 용융 온도를 낮추고 산화막 및 질화막을 제거하는 데 도움이 됩니다. 약 15% Cu 이상의 Ag-Cu 합금은 취성 금속간 화합물을 형성할 수 있으며, 니켈(Ni)과 소량의 리튬(Li)을 첨가하면 접합부의 강도와 인성을 향상시킬 수 있다.

팔라듐은 티타늄 및 여러 일반적인 충전재 성분과 상호 용해성이 있어, 습윤성과 고온 강도를 향상시킵니다. 알루미늄 기반 충전재는 브레이징이 노화 온도 근처에서 이루어져야 하는 경우에 유용합니다. 티타늄 기반 충전재는 Ni, Cu, Zr, Be 또는 기타 베타 안정제를 사용하여 용융 온도를 낮춥니다. 이러한 충전재는 강하고 내식성이 뛰어난 접합부를 제공하지만, 얇은 모재를 급격하게 용해시키거나 취성 확산층을 형성할 수 있습니다.

비정질 브레이징 필러 금속 및 공정 제어

비정질 티타늄 충전재는 약 840–900°C에서 용융되며, 이는 일반적인 티타늄 합금의 베타-전환 온도보다 대개 최소 40°C 낮은 온도입니다. 30–50 μm 크기의 균일한 박막 형태 덕분에 우수한 습윤성, 유동성 및 접합 일관성을 제공합니다.

블라스팅 또는 적절한 산 세척을 통해 기름기를 제거하고 산화물을 제거합니다. 유도 가열 또는 용광로 가열을 이용하여 아르곤 분위기 또는 진공 상태에서 브레이징을 수행합니다. 급속 가열과 짧은 유지 시간을 통해 계면 반응층의 형성을 최소화해야 하지만, 온도와 시간은 여전히 용접재가 이음매 틈새를 완전히 채울 수 있을 정도여야 합니다.