FLUX의 구성 성분

1. FLUX의 구성 성분

 

1) FLUX의 원료

 

- 칼륨(K) (KOH, K₂CO₃등)

- 알루미늄(Al) (Al(OH)₃)

- 불소(F) (HF)

 

2) FLUX의 화합물 상태

 

- K₁AlF₄ : FLUX의 주성분임

- K₂AlF5 * 5H₂O : FLUX중 일부 있으며, 온도 상승시 K₁과 K₃로 전환됨

- K₃AlF6 : FLUX 중 일부 있으나 주로 K₂에서 K₁, K₃화합물로 전환되어 결정화 됨

 

3) 화학조성 및 물리적 특성

 

항 목		A 社	B 社	비 고
화학 조성	K(%)	26.5~34	28~31	실제 측정 Data 기준
	Al(%)	15.5~20	16~18
	F(%)	46~54	49~53
외관		White Powder	White Powder
용융온도		550~575℃	565~572℃
Bulk Density(g/ℓ)		450~750℃	350~550℃
구조		침상(바늘) 구조	비정질 구조
pH		5.1	6.3

* 비정질 구조 : 고체이지만 분자가 무작위로 배열되어 규칙이 없는 구조를 말함.

 

4) FLUX가 구비해야 할 조건

 

가. 용융온도 범위 (M.P 560~575℃, 융점)

 

- Al 부품간 Clad재 표면에 완전히 용융되어 있을 것

- Clad재가 녹아 접합 과정에서 응고 완료되는 577℃ 이하에서도 용융 상태로 있을 것

 

나. 활성도와 열 안정성

 

- 알루미늄(합금) 표면의 산화피막에 작용하여 이것을 제거할 능력을 가질 것

- 점성, 표면장력, 활성도 등이 Brazing 작업과정에서 안정할 것

 

다. 젖음성

 

- 모재와 용가재(Clad)에 완전히 젖음성이 있고 용액상태에서 유동 및 확산성이 좋을 것

 

2. FLUX가 필요한 이유

 

- 모든 Al 표면에는 산화알루미늄막이 생긴다.

- Brazing을 위한 부품과 부품 사이에 산화알루미늄 막은 반드시 제거되어야 한다.

- 이러한 산화막을 제거하고 납재의 원활한 유동성을 보장하고 Brazing이 되는 동안 알루미늄 표면에 재산화 되는 것을 방지해야 하기 때문에 FLUX는 반드시 필요하다.

 

3. 산화알루미늄 막과 FLUX의 작용 메커니즘

 

Al₂O₃ → [AlO₂]- + [AlO]+

 

- 상기 산화알루미늄은 FLUX에 의해 분해되어지며 FLUX 자체는 고체 및 액체 상태에서도 Al표면과 반응성은 없다.

- FLUX의 작용 메커니즘은 산화피막에 직접 작용하여 용융된 FLUX에 용해되며 모재와 산화 피막간에 국부전지를 구성하여 피막하의 모재가 일부 용해되면서 용해된 FLUX 중으로 산화피막이 박리 제거된다.

 

4. 온도별 모재, Clad재, FLUX의 작용 방법

 

1) Core Alloy Melting Point : 630~660℃

2) Al-Si Cladding Melting Point : 577~610℃

3) Flux Melting Point : 565~575℃

 

이상적인 Brazing을 위해서는 100ppm이하의 산소농도와 -40℃ 이하의 이슬점 온도 조건에서 Brazing 온도 범위 593~610℃(AA4343 경우)로 유지된 로내에서 제품 모재의 손상 없이 FLUX가 먼저 녹아 액체 상태로 유지되어 납재의 유동성이 확보되었을 때 납재인 Clad재가 녹아 모세관 현상에 의해 부품간 사이를 메워주고 급랭하여 용접이 되어야 한다.

(Flux의 M.P.가 Clad재 M.P. 577℃보다 높으면 안 됨)

 

또한 이상적인 부품간 Gap tolerance는 0.1 ~ 0.15mm 이다.

 

5. Brazing 후 잔류 FLUX 물질이 남는 경우

 

- FLUX가 과량 도포되었거나 FLUX가 뭉쳐있는 경우

- FLUX는 K, Al, F의 몰비에 의해 제조되는데 필요 이상의 원자재가 혼합 반응되어 녹지 않고 이물질로 남는 경우

  (KF, K₂Co₃의 경우 MP.가 858℃, 891℃ 임)

- FLUX중 K₃AlF6 가 많은 경우 완전 용융되지 않고 결정질 구조로 남게 됨

 

6. FLUX 잔사피막의 특성 및 구조

 

불소를 함유한 FLUX를 사용하는 Brazing 방법에서 Brazing 후 알루미늄 표면에는 물에 녹지 않는 잔사피막이 형성되고 이 FLUX 잔사피막은 다음과 같은 특징이 있다.

 

가. 흡습성이 없다.

나. 물의 용매 중에서는 가수분해 되지 않는다.

다. 잔사피막의 두께는 미세한 수 ㎛ 정도의 오목, 볼록 형태를 가진 판상구조로 겹쳐져 있다.

라. 친수성 및 친유성을 가지고 있다.

마. 가열, 냉각 및 건조, 습윤의 반복에도 내구성이 뛰어나다.

바. 부식성이 없다.

사. 불소계이므로 염소계 FLUX와 달리 세정이 불필요 하다.