왠지 모르겠지만, 금과 인듐의 조합이 무척 흥미롭습니다. 사실 이건 그리 놀라운 일도 아닙니다. 알래스카 여행 중에 금을 채취하며 ‘금 열병’에 걸린 적이 있고, ‘인듐 열병’은 제 직업. 글쎄, 그렇지 않다면 – 그래야 마땅하죠.
이 원소들은 그 자체로도 흥미롭지만, 아마도 이 원소들의 가장 독특한 점은 금과 인듐의 조합일 것입니다. 금과 인듐은 각각 단독으로 볼 때 대부분의 금속에 비해 매우 부드럽지만, 제가 경험한 이 두 원소의 모든 합금은 매우 단단했습니다. (말 그대로 “연질 솔더의 영역을 완전히 벗어난” 수준의 경도입니다…) 이 때문에 Au/In 합금은 가공하기가 매우 어렵습니다. (이에 대해서는 나중에 더 자세히 다루겠습니다)
또한, 금과 인듐의 모든 조합이 합금을 이루는 것은 아니며, 이 원소들은 금속간 화합물을 형성하기도 합니다. 모든 조합과 그로 인해 형성되는 야금학적 구조에 대한 정보는 이 상도표와 함께 제공되는 설명을 참고하시기를 권장합니다.
제 관심은 Au/In 합금과 금속간 화합물의 물성에만 그치지 않습니다. 이러한 조합은 때로는 미적으로도 매력적이기 때문이죠! 조합에 따라 이 재료들은 특유의 색조를 띠기도 합니다. 지식이 풍부한 보석 세공사나 야금학자들에게 ‘블루 골드’는 흥미로운 재료로 알려져 있지만, 몇 가지 요인으로 인해 생산되는 경우는 매우 드뭅니다. 1) 대부분의 보석 세공인들은 이 소재를 가공할 수 있는 적절한 장비나 야금학적 지식을 갖추고 있지 않습니다. 2) 물리적 특성상 금속이라기보다는 보석에 가깝기 때문에 가공하기 어렵습니다. 3) 미묘한 색조를 얻기 위해 드는 비용과 수고를 감수할 만한 가치가 있다고 생각하는 사람은 거의 없습니다.
Au-In을 주조하는 것이 가능하며, 그게 아마도 가장 좋은 방법일 겁니다. 저도 Au/In이 주조된 반지를 끼고 다니는데, 가끔은 그 푸른 빛이 과연 눈에 띄는지 의문이 들기도 합니다.
또 다른 색조로는 장미색이 있습니다. 아래 이미지는 82%Au/18%In의 혼합물입니다. 이 색조 역시 상당히 희미하지만, 인듐이나 대부분의 무색 솔더와 비교하면 눈에 띕니다.
Au/In 합금은 브레이징 분야에서도 사용됩니다. 금-인듐 결합은 200°C 미만의 온도에서도 형성될 수 있으며, 400°C 이상의 온도에 도달할 때까지 재용융되지 않습니다! 금이 함유되어 있어 비용이 비싼 브레이징 재료임은 분명하지만, 낮은 가공 온도, 높은 강도, 그리고 높은 공정 내 열 저항성이 요구되는 응용 분야에서는 매우 매력적인 소재입니다. 특정 응용 분야에서는 이 합금이 그 비용을 충분히 치를 만한 가치가 있습니다.
브레이징에 대해 이야기하고 있는 김에, 제가 제공할 수 있는 정보보다 더 자세한 내용을 찾고 계신 분들을 위해 참고할 만한 자료를 하나 소개해 드리고자 합니다. 버나드 리빗(Bernard Leavitt) 씨는 인듐 코퍼레이션(Indium Corporation)의 고온 응용 분야 제품 전문가입니다. (‘고온’이라는 표현은 솔더 제조사의 관점에서 상대적인 개념이며, 이 용어에는 저온 브레이징도 포함됩니다.) 참고로, 버니 씨는 블로그를 운영하고 있으며, 브레이징에 대한 더 자세한 정보를 원하시면 [email protected]으로 직접 연락하실 수 있습니다.
오늘 제가 이 모든 Au/In 관련 정보를 언급한 데에는 분명한 이유가 있습니다. 과거에는 금-인듐 합금이 상당히 취성이 강해, 균열 없이 부품을 성형하고 패키징하며 출하하기가 어려웠습니다. 제가 이 합금에 관심을 가져온 동안, 제조가 워낙 까다로워서 항상 언급해서는 안 될 소재처럼 느껴졌습니다. 그렇다면 무엇이 달라진 것일까요? 글쎄요, 대부분의 솔더/브레이즈 공급업체에게는 변한 것이 없습니다. 많은 기업이 이러한 독특한 합금을 공급할 의향이 없으며, 공급하는 기업들조차도 과거 우리가 겪었던 것과 동일한 어려움에 직면해 있습니다. 인듐 코퍼레이션(Indium Corporation)은 최근 금-인듐 합금 가공 분야에서 획기적인 진전을 이루었기 때문에, 더 이상 여러분과 이 소재에 대해 논의하는 것을 미루지 않겠습니다. 저희는 다양한 리본 및 프리폼 크기로 놀라운 82%Au/18%In 합금을 제공하고 있으니, 다음 Au/In 응용 분야에 대해 논의하기 위해 저에게 연락하는 것을 주저하지 않으시길 바랍니다.
~Jim
