ろう付けの最高使用温度は？高温用途の鍵とソリューション

ろう付けの最高使用温度は、使用するろうの種類、接合される母材、特定の用途要件など、いくつかの要因によって異なる。一般に、ろう付け温度は450°Cから1200°Cの範囲であるが、加工後のろう付け接合部の使用温度は一般に低くなる。高温用途には、ニッケル基合金や金基合金のような特殊なろう材を使用することができ、これらは1000℃以上の温度に耐えることができる。しかし、母材の熱安定性と接合部の設計も、最高使用温度を決定する上で重要な役割を果たす。ろう材とろう付けパラメーターを適切に選択することで、高温条件下での接合部の完全性と性能が保証されます。

重要ポイントの説明

ろう付け温度範囲:
- ろう付けは通常、ろう材と母材に応じて450℃～1200℃で行われる。
- ろう付け温度は、母材を溶かすことなくろう材を溶かし、強固な接合を確保するために選択される。
使用温度とろう付け温度:
- ろう付け継手の使用温度は、使用中に耐えられる最高温度であり、通常はろう付け温度より低い。
- 例えば、800℃でろう付けされた継手の使用温度は、材料の制限により600℃にとどまる場合がある。
フィラーメタルの選択:
- フィラーメタルの選択は最高使用温度に大きく影響する。一般的な金属フィラーは以下の通り：
  - 銀系合金：通常400℃までの低温用途に適する。
  - 銅ベースの合金：600℃までの中温用途に使用される。
  - ニッケル基合金：高温用途に最適で、1000℃以上の温度に耐える。
  - 金ベースの合金：高い熱安定性と化学的安定性を必要とする特殊用途に使用される。
基材に関する考察:
- 母材の熱安定性が最高使用温度を制限する。例えば、アルミニウム合金は、ステンレス鋼やニッケル基超合金に比べて熱安定性が低い。
- 高温での亀裂や破損を防ぐため、接合部の設計は母材と金属フィラーの熱膨張差を考慮しなければならない。
用途別要件:
- 航空宇宙産業や発電産業では、ろう付け接合部は極端な温度や応力に耐える必要があります。このような要求に応えるため、特殊合金や高度なろう付け技術が採用されている。
- 例えば、ニッケルベースのろう材は、その高温強度と耐酸化性により、ガスタービン部品によく使用される。
最高使用温度に影響する要因:
- 耐酸化性：耐酸化性の高いフィラーメタルは、高温下でも接合部の完全性を維持することができます。
- 耐クリープ性：高温に長時間さらされた場合の接合部の変形に対する抵抗力。
- 熱サイクル：加熱と冷却が繰り返されると、接合部の性能に影響を与える可能性があるため、そのような条件に耐えられる材料を選ぶ必要がある。
試験と検証:
- 高温での使用を目的としたろう付け接合は、多くの場合、熱サイクル、引張強度試験、冶金学的分析などの厳しい試験を行い、性能要件を満たしていることを確認します。

適切なろう材、母材、ろう付けパラメータを注意深く選択することで、要求の厳しい用途でも高温で確実に機能するろう付け継手を作ることができる。

総括表

ファクター	詳細
ろう付け温度	450℃～1200℃（ろう材および母材による
使用温度	通常、ろう付け温度より低い（例：800°Cろう付けの場合600°C）
フィラー金属	銀系（400℃まで）、銅系（600℃まで）、ニッケル系（1000℃以上）、金系（特殊品）
ベース素材	熱安定性が異なる（アルミニウム合金とステンレス鋼など）
アプリケーションのニーズ	航空宇宙、発電、その他の高温環境
主な検討事項	耐酸化性、耐クリープ性、熱サイクル、接合設計