ろう付けは特殊なフィラーメタル（ろう合金とも呼ばれる）に依存しており、これは溶融されて、密接に嵌合した2つの部品間の隙間に引き込まれます。一般的なフィラーメタルには、銀、銅、ニッケル、パラジウムをベースにした合金が含まれます。特定の材料は、その融点と接合される母材との化学的適合性に基づいて選択されます。
ろう付けの核となる原理は、単に隙間を埋めることではなく、接合される部品よりも低い温度で溶融し、それらの表面を「濡らす」能力を持って永久的な冶金結合を形成するフィラーメタルを選択することです。
フィラーメタルの役割：単なる接着剤以上のもの
ろう付けフィラーの選択は、最終的なアセンブリの強度、導電性、耐久性を決定する技術的な決定です。フィラーメタルの特性は、母材と意図されたサービス条件の両方に注意深く適合させる必要があります。
濡れ（Wetting）の原理
ろう付けを成功させるためには、溶融したフィラーメタルが母材の表面を濡らし、広がる必要があります。これは、フィラー合金が接合される部品と密接な結合を形成する化学的相互作用です。
この濡れ作用は、表面が完全にきれいで酸化物がない場合にのみ発生します。そのため、ろう付けは常に化学フラックスまたは制御された酸素フリーの炉雰囲気を使用して行われます。
毛細管現象がフィラーを引き込む
フィラーメタルが表面を濡らすと、毛細管現象によって溶融した合金がワークピース間の狭い空間に自動的に引き込まれます。これにより、接合部が完全に充填され、冷却時に強固でボイドのない接続が作成されます。
重要な融点
すべてのろう付けフィラーメタルに不可欠な要件は、その融点が接合される母材の融点よりも低いことです。ただし、完成品の動作温度に耐えられるほど十分に高い必要もあります。
ろう付けフィラーメタルの一般的なカテゴリ
フィラーメタルは通常、その主要な元素成分によって分類されます。各カテゴリは、性能、コスト、および用途の適合性の異なるバランスを提供します。
銅ベースの合金
銅-亜鉛や銅-リンなどの銅合金は、優れた強度、耐食性、良好な電気的・熱的導電性のため、広く使用されています。
これらは、銅、真鍮、青銅、炭素鋼、ステンレス鋼のろう付けの頼りになる選択肢です。銅-リン合金は、フラックスを必要とせずに銅同士を接合するのに特に有用です。
銀ベースの合金
銀ベースの合金は、その汎用性と比較的低い融点のため、非常に人気があります。これらは、鋼、ステンレス鋼、銅、真鍮を含む幅広い金属を接合できます。
銀の添加は、合金が異なる母材を濡らす能力を向上させ、異種材料の接合に優れた選択肢となります。
ニッケルおよびパラジウム合金
高性能アプリケーションでは、ニッケルおよびパラジウム合金が標準となります。これらのフィラーは、高温で優れた強度、耐熱性、耐食性を提供します。
これらは主に、航空宇宙や産業用タービンアプリケーションで見られるステンレス鋼、チタン、その他の高温「スーパーアロイ」のろう付けに使用されます。
アルミニウムベースの合金
アルミニウムのろう付けには、通常アルミニウム-ケイ素合金である特殊なフィラーメタルが必要です。これらのフィラーはアルミニウム母材の融点よりわずかに低い融点を持ち、正確な温度制御が必要です。このプロセスは、ラジエーターやコンデンサーなどの自動車用熱交換器の製造で一般的です。
トレードオフの理解
ろう付けフィラーの選択は、常にエンジニアリング要件と実際的な制約のバランスです。
コスト対性能
コストと性能の間には直接的な相関関係があります。銅ベースの合金は一般的に最も経済的ですが、銀、ニッケル、またはパラジウムを相当量含むフィラーは大幅に高価です。選択は、アプリケーションがより高い材料費に見合うかどうかによります。
母材の適合性
すべてのフィラーがすべての母材に適合するわけではありません。例えば、リンを含むフィラーは、脆い化合物を形成し接合部の破壊につながる可能性があるため、鉄系合金やニッケル系合金には使用すべきではありません。フィラーと母材の適合性を常に確認してください。
フラックスまたは雰囲気の必要性
フラックスなしで外気中で適切なろう付け接合を達成することはできません。フラックスは、加熱中の接合部を酸素から保護し、酸化物を溶解し、濡れを促進します。あるいは、真空または制御された雰囲気（水素や窒素など）での炉ろう付けは、フラックスの必要性を排除し、よりクリーンな接合部をもたらします。
プロジェクトに最適な選択を行う
あなたの選択は、接合する材料と最終的なアセンブリに求める性能によって導かれるべきです。
- 費用対効果の高い鋼または銅合金の接合を主な焦点とする場合： 銅-亜鉛または銅-リンなどの銅ベースのフィラーメタルが最も信頼できる選択肢です。
- 異種金属の接合やより低いろう付け温度を主な焦点とする場合： 銀ベースの合金は、幅広い材料に対して優れた汎用性と濡れ特性を提供します。
- 高温強度と耐食性を主な焦点とする場合： ニッケルまたはパラジウムベースの合金は、ステンレス鋼やスーパーアロイを扱う要求の厳しいアプリケーションの必須基準です。
- アルミニウム部品の接合を主な焦点とする場合： 特殊なアルミニウム-ケイ素フィラー合金と精密に制御されたプロセスを使用する必要があります。
結局のところ、成功するろう付け接合は、母材、フィラー材料、およびプロセス環境の意図的な一致の結果です。
要約表：
| フィラーメタルカテゴリ | 主な用途 | 主な特徴 |
|---|---|---|
| 銅ベースの合金 | 銅、鋼、真鍮のろう付け | 費用対効果が高い、良好な強度と導電性 |
| 銀ベースの合金 | 異種金属、鋼の接合 | 汎用性が高い、優れた濡れ性、低い融点 |
| ニッケル/パラジウム合金 | 航空宇宙、高温アプリケーション | 優れた強度と耐熱性 |
| アルミニウムベースの合金 | 自動車用熱交換器 | アルミニウム部品の接合用 |
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