간단히 말해서 핫 프레싱에는 특수 접착제와 플럭스가 활성 접착제 또는 표면 촉진제 역할을 하는 데 사용됩니다.더 정확하게는 열경화성 접착제라고 불리는 접착제는 열과 압력 하에서 화학 반응을 일으켜 강력한 구조적 결합을 형성합니다.반면 플럭스는 금속 표면에서 산화물 층을 제거하여 땜납과 같은 필러 금속이 견고한 금속학적 연결을 형성할 수 있도록 하는 화학 세정제입니다.
핵심 원리는 이러한 첨가제는 수동적인 필러가 아니라는 점입니다.열과 압력에 의해 변형되어 결합 자체를 생성하거나(접착제) 오염 물질이 없는 완벽한 금속 결합을 위해 표면을 준비하는(플럭스) 능동적인 재료입니다.
두 가지 주요 메커니즘:경화 대 세척
핫 프레싱은 온도와 힘을 사용하여 재료를 결합합니다.일부 재료는 이 공정을 통해 직접 접착할 수 있지만(확산 접착), 많은 응용 분야에서는 안정적인 연결을 보장하기 위해 중간 매개체가 필요합니다.이때 접착제와 플럭스가 등장하지만 근본적으로 다른 방식으로 문제를 해결합니다.
접착제의 역할:구조적 결합 만들기
많은 기술 분야에서 \"접착제\"는 다음을 의미합니다. 열경화성 접착제 또는 수지를 사용합니다.이러한 폴리머는 가열하면 돌이킬 수 없는 화학 반응인 경화 .
열간 프레스 중에 가해지는 열은 이 경화 과정을 시작하여 액체 또는 반고체 수지를 단단한 가교 고체로 변형시킵니다.
압력은 두 가지 중요한 기능을 수행합니다. 접착되는 표면 사이에 빈틈없이 밀착된 접촉을 보장하고 접착제가 경화되면서 최종 부품의 모양과 균일한 두께를 유지합니다.
일반적인 예로는 목재 베니어를 접착하여 합판을 만들거나 에폭시 수지가 주입된 탄소 섬유 직물(\"프리프레그\") 층을 통합하여 고강도 항공우주 부품을 만드는 것 등이 있습니다.
플럭스의 역할: 금속 결합을 가능하게 하는 플럭스
플럭스는 화학 세정제 는 본딩제 자체가 아닙니다.납땜이나 브레이징을 위해 금속 표면을 준비하는 것이 유일한 목적입니다.
구리 및 주석과 같은 모든 반응성 금속은 공기에 노출되면 즉시 눈에 보이지 않는 얇은 산화물 층을 형성합니다.이 산화물 층은 용융된 땜납이 '젖어' 모재 금속에 달라붙는 것을 방지하여 접합 불량으로 이어지는 것을 방지합니다.
가열되면 플럭스가 활성화되어 이러한 산화물을 적극적으로 용해시킵니다.열간 프레스 중에 가해지는 압력은 부품을 제자리에 고정하고 액체 상태의 땜납을 조인트에 압착하여 더 가벼운 플럭스를 대체합니다.그 결과 깨끗하고 순수한 금속과 금속이 연결됩니다.
이는 전자 제품 제조에서 작은 납땜 구와 플럭스의 혼합물인 솔더 페이스트를 사용하여 인쇄 회로 기판(PCB)에 부품을 부착하는 데 사용되는 정확한 공정입니다.
장단점 및 공정 제어에 대한 이해
접착제와 플럭스 중 하나를 선택하거나 둘 다 사용하지 않는 것은 전적으로 재료와 최종 조립품의 성능 요구 사항에 따라 달라집니다.잘못된 선택은 즉각적인 또는 잠재적인 고장으로 이어질 수 있습니다.
접착제의 한계:온도 및 환경
접착식 본딩의 주요 단점은 다음과 같습니다. 제한된 사용 온도 .경화된 폴리머 결합은 거의 항상 결합하는 재료(예: 금속 또는 세라믹)보다 융점 또는 분해점이 낮습니다.
또한 접착제는 화학 물질, 습기 또는 자외선에 의해 성능이 저하될 수 있으므로 설계 단계에서 이를 고려해야 합니다.
플럭스 위험:잔류물 및 부식
플럭스의 가장 큰 위험은 부식성 잔류물 .납땜 공정이 끝나면 어셈블리에 남아있는 활성 플럭스를 철저히 청소해야 합니다.
잔여물을 그대로 두면 공기 중의 수분을 끌어당겨 금속 접점을 서서히 부식시켜 전기적 고장을 일으킬 수 있습니다."무청소" 플럭스는 존재하지만, 미션 크리티컬 애플리케이션에서는 허용되지 않을 수 있는 양성 잔류물을 남깁니다.
프로세스 제어는 타협할 수 없음
두 방법 모두 핫 프레스 사이클에 대한 정밀한 제어가 필요합니다.온도 프로파일, 압력 수준 또는 가열 시간이 잘못되면 접착제가 불완전하게 경화되거나 솔더 조인트에 활성화되지 않은 플럭스가 갇히게 될 수 있습니다.두 가지 결과 모두 접착의 무결성을 손상시킵니다.
용도에 맞는 올바른 선택하기
올바른 접근 방식을 선택하려면 먼저 재료와 본딩 목표를 정의해야 합니다.
- 목재, 폴리머 또는 섬유 합성물을 주로 접착하는 경우: 열과 압력으로 경화되어 최종 부품을 형성하는 열경화성 접착제(에폭시, 페놀 또는 폴리에스테르 수지 등)를 사용합니다.
- 저온 필러(납땜/용접)를 사용하여 금속을 결합하는 것이 주된 작업인 경우: 강력한 금속 결합을 위해서는 가열 공정 전과 도중에 플럭스를 사용하여 표면을 화학적으로 세척해야 합니다.
- 고온에서 순수 금속이나 세라믹을 결합하는 것이 주된 목적이라면: 진공 핫 프레스에서의 확산 본딩과 같은 공정을 통해 재료 자체의 원자가 서로 섞여 결합을 형성할 수 있으므로 첨가제가 전혀 필요하지 않을 수 있습니다.
궁극적으로 새로운 결합을 만들어야 하는지 아니면 단순히 기존 결합을 활성화해야 하는지를 이해하는 것이 핫 프레스 공정을 마스터하는 열쇠입니다.
요약 표:
| 측면 | 접착제(열경화성) | 플럭스 |
|---|---|---|
| 주요 역할 | 경화를 통한 구조적 결합 형성 | 납땜을 위해 금속 표면을 청소합니다. |
| 메커니즘 | 열/압력 하에서의 화학 반응 | 산화물을 용해하여 야금 결합을 가능하게 합니다. |
| 일반적인 용도 | 목재, 폴리머, 복합재(예: 항공우주) | 전자, 솔더를 사용한 금속 접합 |
| 주요 이점 | 강력하고 공극 없는 결합 | 오염 방지, 습윤성 보장 |
| 제한 사항 | 제한된 서비스 온도, 환경 민감도 | 세척하지 않을 경우 부식성 잔류물 발생 위험 |
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