포밍 가스는 복잡한 주제이므로 이 섹션에서는 몇 가지 사전 배경 지식을 제공하고 다음 번에 납땜 부분에 대해 설명하겠습니다.
"형식적"이라는 뜻이 아닌가요?
포밍 가스는 금속 표면의 산화물을 물로 환원하는 데 사용되는 수소(H2)와 불활성 가스(보통 질소, N2)의 혼합물입니다. 올해 후반에 다른 포스팅에서 다룰 포름산(HCO2H)과 혼동하지 마시기 바랍니다.
안전
불활성 가스에 의해 수소가 희석되는 이유는 수소가 자연 연소할 수 있는 지점이기 때문에 수소를 5.7%(부피 기준) 이하로 유지하기 위해서입니다. 린데, 에어프로덕츠와 같은 가스 회사에서는 이 이하의 포밍 가스를 불활성 혼합물로 간주하기 때문에 가스 실린더 연결에 사용되는 피팅은 질소, 아르곤, 헬륨 등에 사용되는 표준 CGA580 타입입니다. 가스 공급업체에 따라 안전 마진 범위 내에서 최대 5.0% 또는 4.0%의 수소를 허용할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 전 세계적으로 다양한 공정에서 100% 수소 용광로가 사용되고 있으며, 10%, 심지어 20% 수소/질소 성형 가스를 사용하는 납땜 공정도 전 세계에서 보았습니다. 5% 이상의 H2/N2를 안전하게 사용할 수 없다는 말은 아니지만, 사용 시 주의해야 합니다.
가스 공급
가스 기반 납땜 공정에 가스를 공급하는 방법에는 세 가지가 있습니다:
1/ 특수 패널에서 수소와 질소를 혼합합니다 . 때때로 여기에는 미량의 산소와 수소를 반응시켜 물을 형성하는 촉매 반응기가 포함될 수도 있는데, 이 때 물은 흡착을 통해 제거됩니다. 이 공정은 최적의 환원 특성을 갖는 매우 "깨끗한" 포밍 가스를 만듭니다. 일반적으로 질소 공급원은 기화된 극저온 N2를 사용하고 수소는 실린더 또는 "튜브" 기반 공급원을 사용합니다.
2/ 실린더 공급. 단일 실린더 또는 여러 개의 실린더로 구성된 매니폴드 뱅크를 사용하여 혼합 가스를 공급할 수 있습니다. 일반적으로 이것은 청소하지 않고 받은 그대로 사용됩니다.
3/ 암모니아 크래킹. 기본적으로 NH3 -> 3N2 + H2. 이 방법은 가능하지만 N2와 H2의 비율이 3:1로 고정되며 납땜에는 (제가 아는 한) 절대 사용되지 않습니다. 또한 암모니아를 만드는 데 드는 비용과 전력 사용량 측면에서 매우 비효율적이며 암모니아는 일반적으로 질소+수소 가스 혼합물보다 수분 함량이 훨씬 높습니다.
납땜에서 어떤 역할을 하나요? 그 얘기는 다음에 하도록 하겠습니다: 열역학과 동역학에 대해 이야기할 것이고, 테스트가 있을 것입니다.
건배! Andy
