原則として、ろう付けはほぼすべての金属の接合に使用できます。適合する材料の広範なリストには、軟鋼、ステンレス鋼、鋳鉄などの一般的な鉄系金属と、銅、真鍮、青銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、マグネシウムなどの非鉄金属が含まれます。このプロセスは、金属とセラミックを接合するためにも有効です。
ろう付けの成功は、選択する特定の金属よりも、適切な科学的条件が満たされていることを確認することにかかっています。鍵となるのは、フィラーメタルが母材に「濡れ」て接合することを可能にする表面を作り出すことであり、このプロセスには表面酸化物の完全な除去が必要です。
基本原理：「濡れ」た表面の実現
ろう付けは、毛細管現象によって溶融したフィラーメタルを接合部に引き込むことによって機能します。これが起こるためには、フィラーが接合される部品の表面上を自由に流れることができなければならず、これは濡れとして知られる現象です。
濡れとは？
濡れを、完全にきれいなガラス板の上を水が広がる様子だと考えてください。液体は均一に流れ、表面全体に付着します。ろう付けでは、溶融したフィラー合金がこのように振る舞い、冷却されるにつれて連続的で強力な接合を形成する必要があります。
ろう付けの敵：表面酸化物
ほとんどすべての金属は空気と反応して、表面に薄い目に見えない酸化物の層を形成します。この酸化物層はバリアとして機能し、フィラーメタルが純粋な母材に直接接触するのを防ぎ、濡れを完全に妨げます。これは、ほこりの多い表面に接着剤を塗ろうとするようなもので、接合は弱く信頼できないものになります。
酸化物を除去する2つの方法
強力なろう付けを確実にするためには、この酸化物層を除去し、加熱プロセス中に再形成するのを防ぐ必要があります。これは次の2つの方法のいずれかで達成されます。
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フラックス： 加熱前に接合部に塗布される化学化合物。フラックスが溶け、酸化物を溶解し、接合部を空気から遮蔽し、フィラーメタルがきれいな表面を濡らすことを可能にします。
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制御雰囲気： 炉ろう付けでは、部品は空気が特定のガス混合物に置き換えられたチャンバー内で加熱されます。この雰囲気は、酸化物を化学的に還元するか、不活性であるため、そもそも酸化物が形成されるのを防ぎます。
ろう付け可能な金属の実用ガイド
適切なプロセス制御により、ろう付けの汎用性は驚くべきものです。適合する材料は、いくつかの主要なカテゴリに分類できます。
鉄系金属（鉄ベース）
これらは最も一般的にろう付けされる材料の1つです。リストには以下が含まれます。
- 炭素鋼および合金鋼
- ステンレス鋼
- 鋳鉄
非鉄金属
ろう付けは、幅広い非鉄金属とその合金に対して非常に効果的です。
- 銅
- 真鍮（銅亜鉛合金）
- 青銅（銅錫合金）
- ニッケルおよびニッケル基合金
- アルミニウム
高度な特殊材料
ろう付けの精度により、より困難または特殊な材料にも使用できます。
- チタン
- マグネシウム
- セラミック（金属へのろう付けの場合）
トレードオフの理解：母材とフィラーメタル
一般的な混乱の原因は、接合される金属（母材）と、それらを接合するために使用される合金（フィラーメタル）との区別です。フィラーの選択は、母材自体と同じくらい重要です。
フィラーメタルの役割
フィラーメタルは、母材よりも低い温度で溶けるように設計されています。一般的なフィラー合金には、銀、銅、亜鉛、ニッケル、パラジウムの組み合わせが含まれます。これにより、接合される部品が溶けることがなくなり、元の形状と強度が維持されます。
母材へのフィラーの適合
すべての作業に任意のフィラーを使用できるわけではありません。フィラーメタルは、特定の母材との互換性のために設計されています。たとえば、一部のフィラーはステンレス鋼の強靭な酸化物に対処するために設計されており、他のフィラーは銅合金の接合のために配合されています。
異種金属接合の利点
ろう付けの最大の強みの1つは、銅と鋼、またはステンレス鋼と真鍮など、異なる種類の金属を接合できることです。母材が溶融しないため、冶金的な不適合の問題が回避され、ユニークで複雑なアセンブリが可能になります。
目的のための正しい選択
この知識を適用するために、接合しようとしている特定の材料を検討してください。
- 一般的な鋼または銅合金の接合に重点を置いている場合： これらは簡単な用途であり、標準的なフラックスと銀または銅ベースのフィラーメタルを使用すると優れた結果が得られます。
- アルミニウムまたはステンレス鋼の接合に重点を置いている場合： これらの材料のタフな酸化物層用に設計された特殊なフラックスを選択するか、最高品質のために制御雰囲気ろう付けを検討する必要があります。
- 異種金属または特殊金属の接合に重点を置いている場合： ろう付けは理想的な候補ですが、成功するには、関与するすべての母材と化学的に互換性のあるフィラーメタルを選択するために慎重な調査が必要です。
結局のところ、問題は金属がろう付けできるかどうかではなく、強力な接合のためにそれをどのように準備するかということです。
要約表：
| 金属カテゴリ | 一般的な例 | 重要な考慮事項 |
|---|---|---|
| 鉄系金属 | 軟鋼、ステンレス鋼、鋳鉄 | 適切なフィラーメタルを使用した標準プロセス。 |
| 非鉄金属 | 銅、真鍮、青銅、ニッケル、アルミニウム | タフな酸化物（例：アルミニウム上の酸化物）には特定のフラックスが必要。 |
| 高度な材料 | チタン、マグネシウム、セラミック | 特殊なフィラーメタルと制御雰囲気がしばしば必要。 |
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