ろう付けには通常、接合される金属の酸化を防ぐため、酸素を含まない雰囲気が必要である。
酸化は溶融金属ろうの流れを妨げ、接合部の品質低下につながる。
そのため、一般的にろう付け環境から酸素を除去し、窒素または水素と窒素の混合ガスなどの中性ガスまたは不活性ガスで置換します。
ろう付けに酸素は必要か？考慮すべき5つのポイント
1.酸化とろう付けへの影響
酸化とは、金属が酸素と反応して起こる化学反応で、多くの場合、金属酸化物が形成される。
ろう付けにおいて酸化が特に問題となるのは、酸化が障壁を形成し、溶融金属フィラーが母材と濡れ、接合するのを妨げるからである。
このため、ろう付けを成功させるためには、酸素を含まない環境を維持することが極めて重要である。
2.ろう付けにおける管理された雰囲気
酸化を防ぐため、ろう付けは管理された雰囲気で行われることが多い。
この雰囲気は通常、窒素のような中性ガス、または水素と窒素の混合ガスで構成される。
これらの雰囲気中の酸素含有量は、ろう付けプロセス中に酸化が起こらないように、多くの場合100ppm以下に厳密に制御される。
さらに、ろう付けアセンブリを腐食するフッ化水素酸の生成を防ぐため、湿度も制御される。
3.無酸素環境におけるろう付けのメカニズム
ろう付けプロセスにはいくつかの段階があり、まず差動膨張により約400℃で酸化アルミニウム層が割れる。
無酸素環境では、母材、フラックス、ろう材が酸化の妨げを受けずに相互作用するため、ろう材の流動性と母材への密着性が向上する。
4.異なる金属に対する特定の雰囲気要件
効果的なろう付けには、金属によって特有の雰囲気が必要である。
例えば、窒素は銅に最適であり、ヘリウムやアルゴンのような不活性ガスは金属やセラミックに使用される。
雰囲気の選択は、ろう付けされる金属の特定の要件と接合部の望ましい品質によって決まる。
5.酸素ろう付けとその限界
酸素ろう付けは溶接ほど強度が高くなく、高温用途には適さないかもしれないが、溶接が困難な材料の補修や、部品が高荷重や高温にさらされない状況では、有効な選択肢となりうる。
しかし、より近代的な溶接技術の出現に より、酸素ろう付けのための装置やフィラー・ロッ ドの入手可能性は低下している。
まとめると、酸素の存在は酸化を引き起こし、ろう付け接合部の品質に悪影響を及ぼすため、ろう付けにおける酸素の必要性は最小限か、まったくない。
高品質のろう付け接合部を実現するには、制御された無酸素雰囲気が不可欠です。
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