ろう付けは広く使用されている接合プロセスで、2つ以上の金属部品間の接合部にろう材を溶融させる。ろう付け金属および合金の選択は、接合される材料、要求される強度、および最終組立品の動作条件によって決まる。一般的に使用されるろう材には、銀-銅、銅-亜鉛、銅-リン、パラジウム、ニッケルなどがある。ステンレス鋼のろう付けには、錫-鉛はんだ、マンガン系、貴金属系などの追加オプションも採用される。各ろう材は、融点、流動特性、母材との相溶性な ど特有の特性を持ち、特定の用途に適している。これらの材料とその特性を理解することは、ろう付け作業に適したろう材を選択するために不可欠である。
重要ポイントの説明
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銀銅合金:
- 銀-銅合金は、その優れた流動特性、良好な濡れ特性、適度な溶融温度により、最も広く使用されているろう材のひとつである。
- これらの合金は銅、黄銅、ステンレス鋼の接合によく使用され、強靭で耐食性のある接合部を提供する。
- 亜鉛やカドミウムなどの他の元素を加えることで、さらに特性を高めることができるが、カドミウムは環境への懸念から避けられる傾向にある。
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銅亜鉛合金:
- 銅-亜鉛(黄銅)系ろう材は、強度が高く比較的安価なため、鋼や鋳鉄のろう付けによく使用される。
- これらの合金は銀系フィラーに比べて融点が高く、より高い耐熱性を必要とする用途に適しています。
- しかし、アルミニウムやマグネシウムのような非鉄金属の接合には、相溶性の問題から理想的ではないかもしれません。
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銅-リン合金:
- 銅-リン合金は、銅および銅合金のろう付け用に特別に設計されており、自溶性で追加のフラックスを必要としません。
- これらのフィラーメタルはコスト効率が高く、電気伝導性に優れているため、電気および配管用途に理想的です。
- しかし、脆いリン化物が形成されるため、 鉄系金属やニッケルを含む合金には適さない。
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パラジウム基合金:
- パラジウムベースの金属フィラーは、高い強度と耐食性が重要な航空宇宙や電子機器などの高性能用途に使用されています。
- これらの合金は優れた濡れ性を有し、ステンレス鋼、ニッケル、チタンを含む広範囲の金属を接合することができる。
- コストが高いため、特殊な用途に限定される。
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ニッケル基合金:
- ニッケル基フィラーメタルは、その卓越した強度と耐酸化性、耐腐食性により、ガスタービンや化学処理装置などの高温用途に好まれています。
- これらの合金は、ニッケル基超合金、ステンレ ス鋼、その他の高温材料の接合に適している。
- 最適な結果を得るためには、真空ろう付けや制御雰囲気ろう付けなどの特殊なろう付け技術が必要となる場合が多い。
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ステンレス鋼用ろう材:
- ステンレス鋼のろう付けには、高いクロム含有量や低い熱伝導率といったステンレス鋼特有の特性に耐えるろう材が必要である。
- 一般的な選択肢としては、銀系、銅系、マンガン系、ニッケル系フィラーのほか、金やプラチナなどの貴金属フィラーがある。
- 錫鉛はんだも低温用途に使用されますが、環境規制のためあまり一般的ではありません。
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歪み防止のための配慮:
- ろうの選択とは直接関係ないが、ろう付け中の歪みを防止することは、接合部の完全性を維持する上で極めて重要である。
- ろう付け前の部品の応力除去、剛性の高い治具の使用、変形しにくい部品の設計などの技術により、歪みを最小限に抑えることができる。
- このような対策にもかかわらず、特に複雑な組立部品や薄肉部品では歪みが生じることがあります。
これらのろう材の特性と用途を理解することで、メーカーやエンジニアは、特定のニーズに合わせた強靭で信頼性が高く、耐久性のある接合部を実現するために、十分な情報に基づいた決定を下すことができます。
総括表
| フィラーメタル | 主要特性 | 一般的な用途 |
|---|---|---|
| 銀-銅 | 優れた流動性、良好な濡れ性、適度な融点 | 銅、黄銅、ステンレス鋼 |
| 銅-亜鉛 | 高強度、低コスト、高融点 | 鋼、鋳鉄 |
| 銅-リン | 自溶性、コスト効率、良好な導電性 | 銅および銅合金 (電気、配管) |
| パラジウムベース | 高強度、耐食性、優れた濡れ性 | 航空宇宙、エレクトロニクス（ステンレス、ニッケル、チタン） |
| ニッケルベース | 耐高温性、耐酸化性、耐食性 | ガスタービン、化学処理（ニッケル超合金、ステンレス鋼） |
| ステンレス鋼 | 高クロム含有、低熱伝導率に対応 | 銀、銅、マンガン、ニッケル、貴金属フィラー（金、プラチナ） |
| 錫-鉛はんだ | 低温用途（環境への配慮からあまり一般的ではない） | 低温ステンレスろう付け |
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