납땜

납접

납접(Soldering, 锡焊) 혹은 납땜은 모재의 용융 온도보다 낮은 땜납(solder)을 용가재로 사용하는 용접이며 땜납은 용융 온도에 따라 대체로 450℃ 이하인 연납(軟납, soft solder)과 450℃ 이상인 경납(硬납, hard solder)으로 분류한다. 솔더링이라고도 한다.

개요

납접은 모재를 용융하지 않고 모재보다 낮은 융점의 금속 또는 합금을 용가재로 사용한다. 용가재를 가열 및 용융하여 모재에 젖게 하고 모세관 효과를 이용해 접합부에 유입시켜 접합하는 방법이다. 정밀 접합이나 이종 재료의 접합이 가능하고 대량생산이 가능하여 활용도가 매우 크다. 납땜은 일반적으로 전자 부품 인쇄 회로 기판(PCB)의 조립에 사용된다. 또한 배관 설비 체계에서 구리관을 서로 연결할 때도 사용된다. 식품용 캔, 지붕 방수, 배수로, 자동차 라디에이터같은 판금 객체의 이음새는 과거부터 납땜을 사용하였고 일부는 여전히 납땜을 이용한다. 그리고 보석은 납땜으로 조립되거나 수리되기도 한다. 납땜은 착색 유리 가공에서 납 캐임과 동박을 결합하는 데 사용된다. 또한 납땜은 그릇이나 용기의 구멍을 반영구적으로 막는 데 사용되기도 한다.

납접은 보통 인두를 사용하여 납을 녹여서 하지만 납이 아닌 다른 금속을 사용하기도 한다. 아직 기술이 발달하였다고 하지만 전자 부품을 개발하거나 수리하거나 개조할 때는 아직까지 필수적인 작업이다. 특히 클래식한 부품을 개조하거나 제작할 때는 납땜 기술이 필수적이다. 납땜은 고온으로 가열된 인두를 사용하기 때문에 화상을 입을 수도 있는 위험한 작업이다. 하지만 조금만 주의하여 사용한다면 누구나 쉽게 익혀서 사용할 수 있다.

종류

경납접 연납접

연납접(soft soldering)

450℃ 이하에서 용융되는 연납을 이용한 접합이다. 접합 강도가 크지 않은 경우에 사용된다. 샌드페이퍼 등으로 접합 부분의 산화물과 불순물을 제거하고 가열된 납땜 인두로 연납을 용융시켜 접합한다. 연납은 주석과 납의 합금으로 주석이 많을수록 접착력이 증가한다. 연납은 강도가 낮기 때문에 큰 접합 강도를 요하지 않는 전기부품의 결선 또는 수밀(水密) 및 기밀(氣密)을 요하면서 큰 강도를 필요로 하지 않는 곳의 접합에 많이 사용된다. 연납의 강도가 낮기 때문에 겹치기 납접을 하거나 기계적으로 물린 상태에서 납접는 경우가 많다.

경납접(hard soldering)

450℃ 이상에서 용융되는 연납을 이용한 접합이다. 접합 강도가 큰 경우에 사용된다. 경납 분말과 용제 분말을 물로 반죽하여 접합부에 바른 뒤 토치 등으로 가열하여 경납을 용융시켜 접합한다. 경납에는 황동납, 은납, 금납, 양은납 등이 있다.

방법

납땜은 녹은 땜납을 보관하는 용기에 소량을 통과시키는 파동 납땜, 적외선 램프를 사용한 납땜, 전기 납땜 인두같은 가열에 의한 납땜, 토치를 사용한 경납땜, 뜨거운 공기를 사용하는 방법이 있다. 최근에 역류 납땜은 표면실장 인쇄 회로 기판 조립에 대부분 사용되며 경우에 따라 파동 납땜으로 조립하거나 핀이 많은 커넥터나 기묘한 크기의 뾰족한 부품은 수동 납땜을 한다. 기본 금속이 납땜 과정에 녹지 않더라도 일부 원자는 액체 땜납에 녹게 된다. 이러한 용해 과정은 납땜된 이음새의 기계적 및 전기적 특성을 향상시킨다. 냉납된 이음새는 기본 금속이 땜납을 녹이고 이러한 용해 과정이 발생되도록 충분히 가열되지 않았기 때문이다.

연납땜과 경납땜을 구분하는 방법은 보충물의 녹는점에 의하여 결정된다. 450°C 온도는 일반적으로 경납땜의 최소온도로 사용된다. 경납땜은 연납땜 이외의 장비나 고정물이 추가적으로 필요하다. 왜냐하면 일반적인 납땜 인두는 경납땜 하기에 충분히 높은 온도로 가열될 수 없기 때문이다. 실제로 두 과정은 상당한 차이가 있다. 경납땜 보충물은 땜납보다 구조적으로 훨씬 강하며 전기 전도도 또한 우수하다. 경납땜 연결은 기본 금속으로 연결된 것처럼 충분히 강하고 심지어 고온에도 잘 견딘다.

장점

• 거의 모든 금속을 납접 할 수 있다.
• 융점이 다른 이종금속을 납접 할 수 있다.
• 가열 온도가 낮기 때문에 접합시간이 짧고 에너지 소비가 적으며 열영향의 정도와 범위가 적다.
• 자동화가 용이하다.
• 접합부를 재가열하여 납을 용융시키면 접합부의 분리가 가능하다.

단점

• 용가재인 납의 강도가 모재의 것보다 낮기 때문에 접합 강도가 낮다.
• 가열에 의하여 접합부가 약화되거나 파손되는 경우가 있다.

참고자료

• 〈납땜〉, 《위키백과》

같이 보기

• 모재
• 용가재
• 용접

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