ろう付けは、融点が840°F (450°C)以上で、接合する母材金属の融点以下の金属フィラーを使用する金属接合プロセスである。フィラーメタルの選択は、母材、用途、接合に要求される特性によって異なる。ろう付けに使用される一般的な金属フィラーには、アルミニウム-シリコン合金、銅、銅-リン合金、銀系合金、ニッケル系合金などがある。それぞれのろう材には、高温耐性、耐食性、導電性など、特定の用途に適した特性があります。
キーポイントの説明
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アルミニウム-シリコン合金:
- 構成:通常、ケイ素を7～12％含み、銅やマグネシウムなどの他の元素を少量含む。
- 用途:アルミニウムおよびその合金のろう付けに使用される。優れた耐食性と強度を必要とする用途に最適です。
- 特性:比較的融点が低く、母材を溶かさずにアルミニウムを接合するのに適している。
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銅および銅-リン合金:
- 構成:純銅または5～7％のリンを含む銅で、銀を添加することもある。
- 用途:銅や真鍮のろう付けによく使われる。銅-リン合金は、配管や冷凍システムに特に有用である。
- 特性:これらの合金は優れた流動性と濡れ特性を持ち、リンがフラックスとして機能するため、用途によってはフラックスを追加する必要性を減らすことができます。
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銀ベース合金:
- 構成:通常、銀を20～70％含み、銅、亜鉛、カドミウム（ただし、カドミウムは健康上の懸念から廃止されつつある）を含む。
- 用途:HVAC、電気、配管業界で広く使用されている。銀系合金は汎用性が高く、ステンレス、銅、ニッケル合金など様々な金属の接合に使用できる。
- 特性:強度、延性、耐食性に優れている。銀の添加は、フィラーメタルの流動性と濡れ性を向上させる。
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ニッケル基合金:
- 構成:ニッケルを主成分とし、クロム、ホウ素、ケイ素を添加。
- 用途:航空宇宙、発電、化学処理産業などの高温用途に使用される。ステンレス鋼、ニッケル合金、その他の高温材料のろう付けに適している。
- 特性:ニッケル基合金は、高温での優れた強度と耐酸化性を提供する。また、耐食性、耐摩耗性にも優れています。
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金ベース合金:
- 構成:通常、金に銅、ニッケル、パラジウムが添加されている。
- 用途:電子機器、宝飾品、医療機器などの特殊用途に使用される。金基合金は、その優れた耐食性と生体適合性からしばしば選択される。
- 特性:高強度、耐酸化性、耐食性に優れ、重要な用途に適しています。
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その他のフィラーメタル:
- マグネシウム基合金:マグネシウムおよびその合金のろう付けに使用される。これらのろう材は軽量で、優れた強度と耐食性を有する。
- チタン基合金:チタンおよびその合金のろう付けに使用されます。これらのフィラーメタルは、航空宇宙産業などの高強度で軽量な用途に適しています。
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フィラーメタル選択の考慮点:
- 卑金属の互換性:フィラーメタルは、接合される母材と相容 性がなければならない。これには、熱膨張係数を一致させ、良好な濡れ性と接合を確保することが含まれる。
- 使用条件:フィラーメタルは、温度、腐食、機械的応力など、接合部がさらされる環境条件に耐えなければならない。
- 継手設計:隙間の大きさや加熱方法など、接合部の設計は溶加材の選択に影響する。金属フィラーには、狭い隙間 でよく流動するものもあれば、大きな隙間 に適したものもある。
- 規制と安全に関する考慮事項:フィラーメタルの中には、カドミウムを含むも のなど、健康や環境に関する規制によって使 用が制限されているものがある。関連規制に準拠した金属フィラーを選択す ることが重要である。
要約すると、ろう付けに使用する金属フィラーの選択は、母材、使用条件、接合部に求められる特性など、用途の具体的要件によって決まる。適切な金属フィラーを注意深く選択することで、強度が高く、耐久性があり、信頼性の高いろう付け接合部を形成することができる。
まとめ表
| フィラーメタル | 組成 | アプリケーション | 主要特性 |
|---|---|---|---|
| アルミニウム-シリコン | 7-12%シリコン、少量のCu/Mg | アルミニウムおよび合金のろう付け | 低融点、耐食性 |
| 銅/銅-リン | 純銅または5-7%リン | 配管、冷凍システム | 優れた流動性、自己融解性 |
| 銀ベース | 20-70% 銀、Cu、Zn、Cd (段階的廃止) | 空調、電気、配管 | 優れた強度、延性、耐食性 |
| ニッケルベース | ニッケル、Cr、B、Si | 航空宇宙、発電 | 高温強度、耐酸化性 |
| 金ベース | 金、銅、ニッケル、パラジウム | 電子機器、宝飾品、医療機器 | 耐食性、生体適合性 |
| マグネシウムベース | マグネシウム合金 | マグネシウム合金のろう付け | 軽量、耐食性 |
| チタンベース | チタン合金 | 航空宇宙、高強度用途 | 高強度、軽量 |
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