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.

인두납땜(soldering iron brazing)

일반적으로 저온의 연 납땜에 널리 사용되는 가장 간단한 장치며 가열된 인두에서의 열전도에 의해 모재를 가열하고 땜납을 용융하여 납땜하는 방법이다. 납땜 온도가 높은 경 납땜이나 열용량이 너무 큰 피 용접물 등에는 부적당하다. 땜인두는 대부분 순동을 사용하며 특수한 것은 소량의 티타늄(Ti), 규소(Si)를 함유한 동합금 또는 니켈(Ni)이나 철(Fe) 등으로 도금하여 내식성 내구성을 좋게 한 것도 사용된다.

가스 납땜(gas brazing)

토치램프, 산소-아세틸렌 불꽃, 산소-프로판 불꽃 등으로 가열하여 납땜하는 방법이다. 일반적으로 가스 불꽃은 약간 환원성의 것이 좋으며 용제는 이음 면과 땜납의 양쪽에 도포하여 사용된다. 이음에는 불꽃의 외측을 대고 속불꽃은 닿지 않게 한다. 또 부품의 치수, 형상 및 열용량에 따라서 예열도 한다. 너무 과열하면 납땜의 확산 및 산화를 초래하기 쉬우며 용제의 녹는 정도를 보고 이음의 온도를 추정할 수 있다.

저항 납땜(resistance brazing)

납땜할 이음부에 용제를 바르고 납땜재를 삽입하여 저항 열로 가열하는 방법이다. 구조상 두 종류가 있으며 하나는 전극에 탄소 또는 흑연을 사용하여 전극에 발생한 저항 열로 납땜 부를 가열하는 간접가열법과 전극에 텅스텐, 동합금 등을 사용하여 납땜부의 저항 열을 이용하여 납땜하는 직접 가열법이 있다. 이 방법에서는 스폿 용접이 곤란한 금속의 납땜에 적당하다.

로내 납땜(Furnace brazing)

로내 납땜은 전열이나 가스 불꽃 등으로 가열된 로 내에서 납땜하는 방법이다. 이 방법은 온도 조절이 균일하므로 정밀 이음이 가능하며 납땜재는 미리 이음 면에 삽입하여 로 내에 넣는다. 비교적 작은 부품의 대량 생산에 적합하며 수소와 해리 암모니아 가스를 사용할 때가 많다.

침지 납땜(dip brazing)

침지 납땜은 이음 면에 땜납을 삽입하여 미리 가열된 염욕(salt bath)에 침지하여 가열하는 방법과 납땜 부를 용제가 들어 있는 용융 땜 조에 침지하여 납땜하는 두 방법이 있다.

고주파 납땜

땜납과 용제를 삽입한 틈을 고주파 전류를 이용하여 가열하는 납땜법이다. 자성이 있는 금속에서는 유도전류에 의한 가열이 주가 되며 비자성의 금속에서는 과전류에 의한 가열이 주가 된다. 가열 코일은 부품에 다라서 적당한 형상과 용량이 사용된다. 이 방법은 가열 시간이 짧고 작업이 용이하나 국부 가열에 의한 변형이 다르기 쉽다.

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.

경납 종류

은납(silver solder)

은납은 은-구리-아연(Ag-Cu-Zn) 합금 또는 카드뮴(Cd), 니켈(Ni) 및 주석(Sn)을 합금한 은 합금으로 경납 중 비교적 용융점이 낮아 작업이 쉽다. 또한 유동성이 좋고 강도 및 연신율이 우수하다. 알루미늄 및 마그네슘을 제외한 비철 합금과 철강과 동, 동합금 등의 납땜에 널리 사용된다.

황동납(brass solder)

황동납은 구리(Cu)와 아연(Zn) 60 % 이하를 합금한 동합금이며 동, 동합금과 일부 철강 등의 납땜에 널리 사용된다. 융점은 850∼1050 ℃ 정도이다. 황동납의 결점은 전기 전도도가 낮고 진동에 대한 저항이 적으며 전해 작용을 받기 쉽다. 또한 아연의 증기압이 높으므로 납땜 작업 중 과열하면 아연이 증발하여 이음부에 공공이 생겨서 이음부의 강도가 낮아진다. 따라서 1,000 ℃이상으로 가열하면 안 된다.

인동납(Phosphorus copper solder)

인동납은 구리(Cu)에 인(P) 또는 구리(Cu)에 인(P)과 은(Ag)을 합금한 동합금이며 동이나 동합금의 납땜에 널리 사용된다. 이음부의 전기 전도도 및 기계적 성질이 좋고 황산 등에 대한 내식성도 우수하나 철강 또는 니켈을 10 % 이상 함유한 합금의 땜납에 사용하면 취약하므로 주의해야 한다. 동과 동을 납땜할 때에는 용제가 필요 없으나 동합금에는 용제를 사용하며 융점은 705-925 ℃ 정도이다.

양은납(german silver solder)

양은납은 구리-아연-니켈(Cu-Zn-Ni) 합금이며, 니켈(Ni) 함유량이 많을수록 융점이 높고 색깔이 희게 된다. 보통 성분은 47 % Cu-11 % Zn-42% Ni 이며, 융점이 높고 강인하므로 동, 황동, 니켈 합금 철강 등의 납땜에 널리 사용된다.

알루미늄납(Aluminum solder)

알루미늄납은 알루미늄(AL)을 주성분으로 하고 규소(Si), 구리(Cu) 등을 합금한 알루미늄 합금이며 융점은 600 ℃ 정도이며 모재와의 융점의 차이가 작으므로 납땜 작업의 온도관리를 주의해야 한다. 고력 알루미늄 합금은 융점이 낮으므로 납땜을 할 수 없다. 따라서 이들 합금은 보통 아연계 합금 등의 알루미늄 땜납이 사용된다.

내열 합금용 납

내열 합금용 납에는 니켈-크롬(Ni-Cr)계, 은-망간(Ag-Mn)계, 구리-금(Cu-Au)계 등이 있으나, Ni-Cr계 납이 가장 좋으므로 많이 사용된다. 니켈 및 코발트계는 내열, 내식 재료인 제트 엔진, 가스 터빈, 스텐레스강 등의 납땜에 사용된다.

땜납

납땜 보충물은 다양한 합금이 사용될 수 있다. 일반적으로 63 % 주석과 37 % 납 혹은 공융 혼합물에서 성능이 거의 동일한 60/40의 공융 혼합물 합금은 대부분의 구리 결합 납땜에 사용되는 합금이다. 공융 혼합물 공식을 적용한 납땜은 몇가지 장점이 있다, 가장 큰 장점은 가변 액상선과 고상선 온도의 일치이다. 즉 가변상이 없어진다. 이것은 땜납을 가열하고 식혀서 빠른 습윤과 고정이 가능하도록 한다. 비공융 혼합물 공식은 액상선과 고상선 온도를 낮추는 역할을 한다. 가변상이 사라지는 동안의 움직임은 이음새를 약하게 할 것이다. 또한 공용 혼합물 공식은 최소의 녹는점을 가능하게 하여 납땜 공정으로 인한 부품의 스트레스를 최소화시킨다. 환경적인 요인에 의하여 무납형 땜납을 일반적으로 사용하고 있다. 경우에 따라 비스무트를 포함한 저온 공식 땜납은 납땜 제거 과정이 필요 없는 공정에 보충물로 사용되고 일반적으로 은을 함유한 고온 공식은 고온 동작에 사용되거나 다음 과정의 납땜제거 공정에서 반듯이 붙어있어야 할 부품의 조립에 사용된다. 전문 합금은 고강도, 고전도, 고내식성 같은 특성이 가능하다.

용제

고온 금속 결합 과정(용접, 경납땜과 연납땜)에서 융제의 첫 번째 목적은 기본물과 보유물의 산화를 방지하는 것이다. 예시로 주석납 땜납은 구리에 잘 붙지만 납땜 온도로 인하여 빠르게 형성되는 산화구리에 잘 붙지 못한다. 융제는 상온에 일반적으로 비활성인 물질이지만 고온에서 강하게 산화·환원 반응하며 금속 산화를 방지한다. 두 번째로 융제는 납땜 과정에서 계면 활성제처럼 동작한다. 일반적으로 사용되는 융제는 수용성 융제와 충분히 부드럽기 때문에 전혀 제거할 필요가 없는 융제가 있다. 융제의 효과는 주의 깊게 평가할 필요가 있다. 매우 부드러운 깨끗하지 않는 융제는 생산설비에 완벽하게 적용될 수 있지만 일반적인 수작업 납땜에 비효율적이다.

전통적인 로진 융제는 비활성화 (R), 부드러운 활성화 (RMA)와 활성화 (RA) 공식에 적용할 수 있다. 활성제와 로진이 혼합된 RA와 RMA 융제는 일반적으로 산성이기 때문에 주변 산소를 제거하여 금속이 수분에 노출되는 빈도가 증가된다. RA 융제의 사용으로 초래하는 잔여물은 부식성이 강하기 때문에 반드시 납땜된 부분을 깨끗이 해야 한다. RMA 융제는 잔여물이 심각한 부식을 발생시키지 않도록 공식화되어 있기 때문에 깨끗하다.

참고자료

• 〈납땜〉, 《위키백과》

같이 보기

• 모재
• 용가재
• 용접

이 납땜 문서는 자동차 제조에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조 □■⊕, 자동차 부품, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물 자동차 제조 기술 • 기술력 • 단종 • 마이너체인지 • 모델체인지 • 배지 엔지니어링(리뱃징) • 아이코닉 모델 • 연식변경 • 자동차 • 자동차 제조 • 제조 • 페이스리프트 • 풀체인지 • 플래그십 설계 CMF • VR모델 • 공기역학 • 기능 • 기능디자인 • 기능성 • 드로잉 • 디자이너 • 디자인 • 라인업 • 러기드 • 럭셔리 • 렌더링 • 리뷰 • 마닐라지 • 모델 • 모형 • 목업 • 미니멀리즘 • 비스포크 • 산업 디자이너 • 산업디자인 • 샘플 • 샤시디자인 • 설계 • 스케치 • 스타일 • 스타일리시 • 스포티 • 시각디자인 • 시제품 • 실내디자인 • 실루엣 • 실물 • 실외디자인 • 심미성 • 에어로 다이내믹 • 오퍼짓 유나이티드 • 인디오더 • 인사이드 아웃 • 자동차 디자인 • 자동차 디자이너 • 자동차 설계 • 제품디자인 • 제품 디자이너 • 클레이 • 클레이모형 • 테이프 • 테이프 드로잉 • 트라이아웃카 • 트렌디 • 패밀리룩 • 흐름도 프레스 가스절단 • 강 • 강도 • 강철 • 강판 • 고장력 • 고장력강 • 관재 • 구멍 • 굽힘 • 균열 • 금속 • 금속판 • 금형 • 금형기 • 납땜(납접) • 네킹 • 노칭 • 단조 • 드로잉 • 리스트라이킹 • 마킹 • 모양 • 모재 • 버링 • 벌징 • 벤딩 • 변형 • 보론강(붕소강) • 봉재 • 부재 • 블랭킹 • 비딩 • 사출 • 사출금형 • 사출금형기 • 사출기 • 성형 • 세퍼레이팅 • 셰이빙 • 소성 • 소성가공 • 소성변형 • 쇠 • 쇳물 • 스웨이징 • 슬로팅 • 슬리팅 • 시밍 • 아이어닝 • 아크절단 • 알루미늄 • 압연 • 압인 • 압접 • 압착 • 압축 • 압축가공 • 압축력 • 압출 • 업세팅 • 엠보싱 • 용가재 • 용접 • 용접봉 • 융접 • 익스팬딩 • 인발 • 인장력 • 장력 • 재드로잉 • 재료 • 전단 • 전단기 • 전단력 • 전단면 • 절단 • 정밀 블랭킹 • 제련 • 제련소 • 제진강판 • 제철 • 제철소 • 주름 • 철 • 철강 • 철강업 • 철판 • 초고장력 • 초고장력강 • 충격압출 • 컬링 • 컷오프 • 클래딩 • 탄성 • 탄성변형 • 트리밍 • 틀 • 판 • 판금 • 판재 • 패널 • 퍼포레이팅 • 펀치 • 펀칭 • 프레스 • 프레스가공 • 플래팅(스트레이트닝) • 플랜징 • 피어싱 • 합금 • 헤딩 • 형상 • 형재 • 형체 • 형태 • 형틀 도장 CMYK • RGB • 건조 • 고온도장 • 광선 • 광원 • 광택 • 광택제 • 구도막 • 구도막 제거 • 굽기 • 그림자 • 기포 • 농담 • 도금 • 도료 • 도료컵 • 도막 • 도막두께 • 도막두께 측정기 • 도색 • 도장 • 도장막 • 도장면 • 도장부위 • 도장장비 • 도포 • 독성 • 두께 • 롤러 • 마스킹 • 마스킹 테이프 • 명도 • 명암 • 무광 • 무광크롬 • 무늬 • 물감 • 미술 • 박리 • 반광 • 반사 • 반투명 • 발색 • 방청 • 배색 • 배합 • 백화현상 • 변색 • 보수도막 • 부식 • 분말 • 분무기 • 분사 • 분사장치 • 분진 • 분체도장(파우더코팅) • 불투명 • 불투명도 • 붓 • 붓펜 • 블렌딩 • 블렌딩 도장 • 빛 • 상도 • 상도도장 • 상수 • 상수도 • 색 • 색깔 • 색배합표(조색표) • 색상 • 색소 • 색조 • 색채 • 서페이서 • 소부 • 소부도장 • 스월마크 • 스크래치 • 스프레이 • 스프레이건 • 시너 • 실러 • 실러공정 • 아노다이징 • 안료 • 액체도장 • 액체소부도장 • 양감 • 언더코팅 • 에어브러시 • 열처리 • 염료 • 염색 • 오수 • 오폐수 • 오픈포어 • 용매(솔벤트) • 용액 • 용제 • 외관 • 요철 • 워터스팟 • 원색 • 유광 • 은폐력 • 음영 • 자연건조 • 재도장 • 저온도장 • 전색제 • 전착 • 전착도료 • 전착도장 • 전처리공정 • 점도 • 접착 • 접착력 • 조색 • 조색제 • 중도 • 중도도장 • 질감 • 착색 • 착색제 • 채도 • 채색 • 칠 • 침적 • 코팅 • 코팅막 • 크롬도금 • 클리어코트 • 탈색 • 투명 • 투명코팅막 • 트리거 • 틴팅(썬팅) • 팔레트 • 퍼티 • 페인트 • 페인팅 • 펜 • 폐수 • 표면 • 표면경화 • 표면처리 • 프라이머 • 피도물 • 피막 • 하도 • 하도도장 • 하수 • 하수도 • 하이그로시 • 화성처리 • 환풍기 • 희석 부품제작 3D 프린터 • 3D 프린팅 • 금속가공 • 기가캐스팅 • 기계가공 • 드릴링 • 리밍 • 메가캐스팅 • 모듈 • 모듈화 • 부품제작 • 소결 • 스폿페이싱 • 엔진조립 • 연마 • 옵션 • 절삭 • 절삭가공 • 절삭공구 • 주물(다이캐스팅) • 주조(캐스팅) • 주형 • 치수 • 카운터보어 • 카운터싱크 • 탭핑(탭가공) • 하이퍼캐스팅 의장조립 CKD • JIS • JIT • SKD • 골격 • 밀봉 • 반조립 • 배관 • 배선 • 부품조립 • 의장 • 의장라인 • 의장모듈 • 의장부품 • 의장조립 • 이동조립 • 장착 • 재조립 • 접합 • 조립 • 조립공장 • 조립라인 • 조립품 • 차체 • 차체조립 • 컨베이어 벨트 • 탑재 • 토요타 생산 시스템(TPS) • 패키징 • 포드시스템 • 프레임 • 회선 시험 강설시험 • 강우시험 • 계측 • 계측기 • 고온시험 • 더미 • 먼지터널시험 • 벨지언로 주행시험 • 사막주행시험 • 사이드 폴 테스트 • 성능 • 성능시험 • 수밀 • 시험 • 실험 • 오류 • 오작동 • 오차 • 작동 • 재시험 • 재실험 • 저마찰로 주행시험 • 저온시험 • 주행시험 • 진동시험 • 충돌시험 • 측정 • 측정기 • 타이어시험 • 테스트 • 평가 • 풍동시험 • 휠 밸런스 • 휠 얼라인먼트 검수 PDI • PDI센터 • 검사 • 검수 • 검증 • 검토 • 규격 • 기능검사 • 납기 • 납품 • 리콜 • 반품 • 발견 • 불량 • 불합격 • 비정상 • 사양 • 상세사양 • 수밀검사 • 수정 • 양호 • 완성 • 이상 • 자동차 안전도 평가 • 재검사 • 점검 • 정상 • 타각 • 품질 • 품질관리 • 품질보장 • 품질보증 • 하자 • 합격 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반