原則として、ろう付けできない金属はほとんどありません。 真の課題は金属自体ではなく、その表面特性、特に頑固な酸化層の形成にあります。したがって、問題は「ろう付けできないものは何か？」から「高度に専門化されたプロセスなしではろう付けが非常に難しいものは何か？」へと変化します。
ろう付け作業の成功は、バルク金属ではなく、溶融したろう材が表面を「濡らす」能力によって決まります。この濡れ作用は、ほとんどの場合、金属酸化物の層によって妨げられ、その酸化物を取り除くことの難しさがろう付けの主要な障壁となります。
真の障壁：表面化学の理解
ろう付けは、ろう材と2つの母材との間の冶金学的結合に依存しています。この結合が形成されるためには、ろう材が母材の表面全体に均一に流れることができなければなりません。
「濡れ」とは？
濡れとは、液体が固体の表面に接触して流れる能力のことです。ワックスを塗った車に水が玉になって弾かれるのを考えてみてください。これは濡れが悪い状態です。同じ水が、きれいでワックスが塗られていないボンネットの上で滑らかなシート状に流れるのは、良い濡れの例です。
ろう付けでは、毛細管現象によって強力で連続的な接合を作成するために、溶融したろう材が母材を完全に濡らす必要があります。
頑固な酸化物の役割
ほとんどすべての金属は空気中の酸素と反応して、薄くて目に見えない金属酸化物の層を形成します。この酸化層は、ろう材が純粋な母材と直接接触するのを妨げ、濡れプロセスを阻害します。
標準的なろう付けでは、この酸化層を溶解して除去するためにフラックスまたは制御雰囲気炉を使用します。しかし、一部の金属は、標準的な方法では除去できないほど安定していて丈夫で、すぐに再形成される酸化物を形成します。
ろう付けに大きな課題をもたらす金属
実験室または高度に専門化された産業条件下では技術的に可能ですが、以下の金属は、その表面化学またはその他の特性のために、ろう付けが非常に難しいことで知られています。
反応性金属：チタンとマグネシウム
これらの金属は軽量で強度があるため高く評価されていますが、酸素と非常に反応性が高く、非常に安定した酸化層を瞬時に形成します。
これらをろう付けするには、強力で特殊なフラックスが必要であり、酸化物がすぐに再形成されるのを防ぐために、真空または不活性ガス雰囲気（アルゴンなど）で行う必要があることがよくあります。
アルミニウムとその合金
アルミニウムの酸化物（アルミナ、Al₂O₃）は非常に丈夫で、アルミニウム自体（約660°Cまたは1220°F）よりもはるかに高い融点（約2072°Cまたは3762°F）を持っています。
アルミニウムをろう付けするには、金属の融点よりわずかに低い温度でこのアルミナ層を積極的に攻撃するように、フラックスを化学的に設計する必要があります。これには非常に正確な温度制御が必要です。
耐火金属：タングステンとモリブデン
これらの金属は、非常に高い融点によって定義されます。これにより、ろう付け中に溶融することはありませんが、ろう付け温度で非常に安定した酸化物を形成します。
チタンと同様に、表面を酸素から保護するために、通常、還元雰囲気（乾燥水素など）または高真空下でのろう付けが必要です。
真の限界を理解する
表面酸化物以外にも、いくつかの基本的な原理により、特定の組み合わせが非実用的または不可能になります。
融点の競合
最も基本的な制限は温度です。ろう付けは、定義上、母材の融点より低い温度で行われます。
金属の融点がろう材の流動点よりも低い場合、ろう付けはできません。これにより、鉛、錫、および多くの亜鉛ベースの合金などの低温金属は、標準的なろう付けプロセスで接合することが事実上除外されます。これらには、はんだ付けが適切な方法です。
冶金学的非互換性
濡れが達成されたとしても、ろう材と母材が反応して、接合部内に脆い金属間化合物を形成することがあります。
これにより、機械的に弱く、応力や振動によって破損しやすい接合部が作成され、強力な接合を作成するという目的が損なわれる可能性があります。これは、慎重なろう材の選択なしに異種金属をろう付けする際の懸念事項です。
実用的および経済的非実用性
チタンや耐火金属などの材料の場合、必要な設備（例：真空炉）、特殊な消耗品、および高度なプロセス制御により、多くの用途でろう付けが法外に高価で複雑になる可能性があります。
このような場合、ガスタングステンアーク溶接（GTAW/TIG）などの他の接合方法の方が、多くの場合、実用的で信頼性があります。
目標に合った適切な選択をする
適切なアプローチを選択するには、母材の性質を考慮してください。
- 一般的な鋼、ステンレス鋼、銅、または真鍮の接合が主な焦点である場合： ろう付けは優れた広く使用されている方法です。成功は標準的な洗浄と適切なフラックスまたは雰囲気の選択に依存します。
- アルミニウム、チタン、またはその他の反応性金属の接合が主な焦点である場合： ろう付けは技術的に可能ですが、特殊なフラックス、正確な温度制御、および多くの場合、制御雰囲気炉が必要であり、専門家レベルの作業となります。
- 母材が800°F（425°C）未満で溶融する場合： ろう付けは正しいプロセスではありません。より低温のろう材ではんだ付けを使用する必要があります。
最終的に、ろう付けの成功は、特定の金属よりも、その表面を接合のために準備するために必要な化学を習得することにかかっています。
要約表：
| 金属カテゴリ | 主な課題 | 典型的な解決策 |
|---|---|---|
| 反応性金属（チタン、マグネシウム） | 非常に安定し、素早く形成される酸化物 | 真空または不活性雰囲気ろう付け |
| アルミニウムおよび合金 | 強固なアルミナ（Al₂O₃）層 | 特殊な強力フラックス |
| 耐火金属（タングステン、モリブデン） | 高温で安定した酸化物 | 還元雰囲気または高真空 |
| 低融点金属（鉛、錫、亜鉛） | ろう材との融点競合 | はんだ付け（ろう付けではない） |
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