ろう付けに使用できる材料とは？最適なろう材とろう付け方法を見つける

ろう付けは汎用性の高い接合プロセスであり、母材そのものを溶かすことなく、ろう材を溶かして2つ以上の母材を接合する。ろう付けに使用する材料の選択は、接合する母材、接合部に求められる特性、使用する特定のろう付け方法によって異なる。一般的なろう材には、アルミニウム-シリコン合金、銅、銅-銀、銅-亜鉛（黄銅）、銅-錫（青銅）、金-銀-ニッケル合金、銀などがある。さらに、ニッケル、鉄、銅、シリコン、ホウ素、リンからなるアモルファスろう材も使用される。さまざまな用途において、強度、耐久性、信頼性の高い接合部を確保するためには、材料の選択が非常に重要である。

ポイントを解説

ろう付けの母材:
- 接合される母材は、適切なろう材およびろう付け方法を決定する上で重要な役割を果たす。一般的な母材には、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンなどの金属、セラミック、特定の複合材料が含まれる。
- 母材とフィラーメタルの適合性は、適切な濡れ性、接合性、接合強度を確保するために不可欠です。
金属フィラー:
- アルミニウム-シリコン合金:アルミニウムおよびその合金のろう付けによく使用される。シリコンの含有はろうの融点を下げるのに役立ち、母材を溶かすことなくアルミニウムを接合するのに適している。
- 銅および銅合金:銅はその優れた熱伝導性と電気伝導性により、鋼やその他の金属のろう付けに広く使用されている。銅と銀の合金は、ステンレス鋼やその他の高温合金の接合に特に有用です。
- 銅-亜鉛（黄銅）および銅-錫（青銅）:これらの合金は、鋼、鋳鉄、その他の鉄系金属のろう付けによく使用される。強度と耐食性に優れている。
- 金-銀-ニッケル合金:航空宇宙産業やエレクトロニクス産業など、強靭で耐食性に優れた接合部が要求される高信頼性用途に使用される。
- 銀系フィラーメタル:銀は、ステンレス鋼、銅、ニッケル合金など、さまざまな材料のろう付けに広く使用されています。優れた流動特性と接合強度を提供する。
- アモルファスブレージングホイル:ニッケル、鉄、銅、シリコン、ホウ素、リンから成るこれらの箔は、ろう付けプロセスの精密な制御が要求される特殊な用途に使用される。真空ろう付けやその他の高精度接合プロセスで特に有用である。
ろう付け方法:
- トーチろう付け:ガス炎で接合部を加熱し、溶加材を溶かす方法。小規模作業や補修作業に適している。
- 炉内ロウ付け:この方法では、制御された雰囲気（発熱、水素、アルゴン、真空など）で部品を加熱し、酸化を防いでクリーンな接合部を確保します。大量生産や複雑な組立部品に最適である。
- 誘導ろう付け:電磁誘導によって接合部を加熱し、溶加材を溶融させる方法。高速で効率的なため、大量生産に適している。
- 浸漬ろう付け:この方法では、部品を溶融塩または金属浴に浸漬して接合部を加熱し、金属フィラーを溶融させる。アルミニウムやその他の非鉄金属の接合によく用いられる。
- 抵抗ろう付け:電気抵抗を利用して接合部に熱を発生させる方法。小さくデリケートな部品の接合に適している。
- 赤外線ろう付け:赤外線を利用して接合部を加熱し、溶加材を溶融させる方法。熱伝導率の低い材料の接合に適している。
- ブランケットろう付け:柔軟な加熱ブランケットを使用して接合部を加熱する方法。大型部品や不規則な形状の部品に適している。
- 電子ビームとレーザーろう付け:これらの高度な方法は、集束電子ビームまたはレーザービームを使用して接合部を加熱し、金属フィラーを溶融する。航空宇宙産業やエレクトロニクス産業など、高精度の用途に使用される。
ろう付けにおける歪みの防止:
- ストレス解消:部品は、ろう付け前に長時間加熱することで応力を緩和し、ろう付け工程で歪みの原因となる内部応力を軽減することができる。
- 硬質治具:剛性の高い固定具を使用することで、ろう付け中の部品の動きや歪みを防ぐことができます。
- より重く大きな部品:部品をより重く、より大きく設計することで、ろう付け時の歪みに対する抵抗力を高めることができる。しかし、このような対策を行っても歪みが発生する場合がある。
高温ろう材:
- グラファイト、モリブデン、タングステン:これらの材料は、ニッケルまたは銅合金の硬化、焼結、ろう付けなどの高温ろう付けプロセスで一般的に使用される。これらのプロセスで必要とされる高温に劣化することなく耐えることができる。

結論として、ろう付けに使用される材料は多様であり、用途の特定の要件に依存する。強度、耐久性、信頼性の高い接合部を実現するためには、ろう材、母材、ろう付け方法の選択を慎重に検討する必要がある。

総括表

カテゴリー	詳細
ベース素材	スチール、ステンレススチール、アルミニウム、銅、チタン、セラミックス、複合材料
フィラーメタル	アルミニウム-シリコン合金, 銅, 銅-銀, 黄銅, 青銅, 金-銀-ニッケル, 銀
ろう付け方法	トーチ、炉、誘導、浸漬、抵抗、赤外線、ブランケット、電子ビーム、レーザーろう付け
高温	グラファイト、モリブデン、タングステン
歪みの防止	応力緩和、硬い固定具、より重い/より大きい部品