アルミニウム合金のろう付けに関しては、適切な材料を選択することが非常に重要です。
ろう付けに最適なアルミニウム合金は、一般的にシリコン含有量が約11.7%のAl-Si系をベースとする合金です。
この組成は共晶系を形成し、共晶温度は577℃です。
この合金は、優れたろう付け性、強度、色の均一性、耐食性により広く使用されている。
3A21のような比較的高融点の様々なアルミニウム合金のろう付けに適しています。
ろう付けに最適なアルミニウム合金とは？考慮すべき5つのポイント
1.Al-Si系ろう材の組成と特性
シリコン含有量11.7%のAl-Si系は共晶系である。
これは、同じ系内の他の組成よりも融点が低いことを意味する。
577℃の共晶温度は、加熱プロセス中に母材を損傷するリスクを低減するため、ろう付けに有利である。
これらの合金は優れたろう付け性で知られている。
ろう付け性とは、ろう材が母材と流動・接合する能力を指す。
共晶組成は母材の良好な流動性と濡れ性を保証し、強靭で耐久性のある接合につながる。
ろう付け接合部の強度と耐食性は、これらの合金に適用できる緻密化プロセスによっても向上する。
このプロセスにより、靭性と曲げ強度が向上する。
2.マグネシウムと他の元素の添加
Al-Si系ろう材にマグネシウムやその他の元素を添加することで、その特性をさらに向上させることができる。
例えば、マグネシウム含有量の高い4004や4104のような合金は、「ゲッター」効果による酸化皮膜の減少を促進する。
表面の濡れ性は若干低下するが、これらのグレードはフラックスなしの真空ろう付けに一般的に使用されている。
3.ろう付けプロセスと技術
真空ろう付けおよび不活性雰囲気中での非腐食性フラックスによるろう付けは、アルミニウム合金に好ましい方法である。
これらの方法は、腐食性フラックスに伴う欠点を回避し、ろう付け温度と環境を正確に制御することができる。
6xxxシリーズ(Al-Si-Mg)のような析出硬化合金は、ろう付け後に熱処理を施すことで、機械的特性を回復または向上させることができる。
これは、ろう付けプロセス中に熱変化を受ける合金に特に有効である。
4.アルミニウム合金のろう付けにおける課題
アルミニウムは非常に酸化しやすく、安定した酸化アルミニウム層を形成し、ろう材による濡れを妨げる。
この酸化層を抑制するために、化学的作用（腐食性フラックス、塩基または酸による攻撃、マグネシウムの使用など）や機械的作用（やすりがけなど）を利用する技術が採用されている。
アルミニウムろう付けでは、母材とろう材の融点範囲が近いため、ろう付けを成功させるためには、正確な温度制御と均一な熱分布が必要となる。
5.結論
シリコン含有量11.7%のAl-Si共晶合金は、アルミニウム合金のろう付けに最適である。
最適な融点、優れたろう付け性、強靭で耐食性に優れた接合部を形成できる。
マグネシウムのような元素を添加することで、特定の特性をさらに高めることができ、これらの合金は様々なろう付け用途に汎用性があります。
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