ろう付けは、2種類以上の母材をろう材で接合する汎用性の高い接合プロセスである。ろう付け材料の選択は、接合される母材、用途要件、使用環境によって異なります。ろう付けに使用される材料には、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタルなどのエキゾチックな母材、アルミニウムやチタンを含むニッケルや鉄ベースの合金などがあります。金系ろう材は、銅、ニッケル、ステンレス鋼の接合に特に適しており、特に電気真空装置や航空エンジンのような高性能用途に適している。さらに、ろう付けは耐火金属、反応性金属、セラミック、さらにはベリリウムにも使用できます。ろう付け、特に真空ろう付けを成功させるためには、応力除去、剛性の高い治具の使用、歪みにくい部品の設計などの対策がしばしば採用されるが、それでも多少の歪みが生じることがある。
重要ポイントの説明
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エキゾチック・ベースメタル:
- アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタルなどの材料は、そのユニークな特性によりろう付けに使用される。これらの金属は、高い強度、耐食性、極端な温度への耐性のために選択されることが多く、航空宇宙、エレクトロニクス、その他のハイテク産業における特殊な用途に最適です。
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ニッケルおよび鉄基合金:
- ろう付けには、アルミニウムまたはチタンを含む合金が一般的に使用される。これらの合金は、優れた機械的特性と耐酸化性を備えており、ガスタービンや化学処理装置などの過酷な環境における部品の接合に適しています。
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金系ろう材:
- 金系ろう材は、銅、ニッケル、ステンレス鋼の接合に特に有効である。優れた濡れ特性、高温安定性、耐酸化性により、電気真空装置や航空エンジンのような重要な用途に広く使用されている。そのため、航空産業やエレクトロニクス産業で好んで使用されている。
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耐火物および反応性金属:
- タングステンやモリブデンなどの耐火性金属や、チタンやジルコニウムなどの反応性金属は、極端な温度や腐食環境に耐えることができるため、ろう付けに使用される。これらの材料は、原子炉や化学処理プラントなど、高い熱的・化学的安定性を必要とする用途でよく使用される。
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セラミックスとベリリウム:
- セラミックスとベリリウムのろう付けは、その独特な特性のため、特殊な技術と材料を必要とする。セラミックは、セラミック表面を濡らすことができる活性金属合金を使用してろう付けされることが多く、一方、ベリリウムはその毒性と脆さのために慎重な取り扱いを必要とします。これらの材料は、半導体製造や航空宇宙部品などの高度な用途で使用されています。
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真空ろう付けにおける歪みの防止:
- 真空ろう付けは精密なプロセスであり、歪みを防ぐには慎重な管理が必要である。一般的な方法としては、ろう付け前に部品の応力除去を行う、部品を所定の位置に固定するために剛性の高い固定具を使用する、変形に耐えるように部品を重く大きく設計する、などがある。このような対策にもかかわらず、多少の歪みが生じることがあり、ろう付け工程における慎重な計画と実行の必要性が浮き彫りになる。
ろう付けに関わる材料と技術を理解することで、メーカーは適切なろう付け材料と方法を選択し、特定の用途に適した強度と信頼性の高い接合部を実現することができる。
総括表
| カテゴリー | 材料 | アプリケーション |
|---|---|---|
| エキゾチック卑金属 | アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル | 航空宇宙、エレクトロニクス、ハイテク産業 |
| ニッケル/鉄基合金 | アルミ・チタン合金 | ガスタービン、化学処理装置 |
| 金系材料 | 銅、ニッケル、ステンレス用金系フィラー | 電気真空機器、航空エンジン |
| 耐火物/活性金属 | タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニウム | 原子炉、化学処理プラント |
| セラミックス、ベリリウム | セラミックス、ベリリウム（特殊技術あり） | 半導体製造、航空宇宙部品 |
| 歪みの防止 | 応力緩和、剛性治具、重量/大型部品設計 | 真空ろう付けプロセス |
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