1.ろう付け材料
（１）炭素鋼および低合金鋼のろう付けには、軟ろう付けと硬ろう付けがあります。軟ろう付けで広く使用されているはんだは、錫鉛はんだです。このはんだの鋼に対する濡れ性は錫含有量の増加とともに増加するため、接合部の封止には錫含有量の多いはんだを使用する必要があります。錫鉛はんだでは、錫と鋼の界面にFesn2金属間化合物層が形成される可能性があります。この層での化合物の形成を避けるために、ろう付け温度と保持時間を適切に制御する必要があります。いくつかの代表的な錫鉛はんだでろう付けした炭素鋼接合部のせん断強度を表1に示します。その中で、50% w (SN)でろう付けした接合部の強度が最も高く、アンチモンを含まないはんだで溶接した接合部の強度はアンチモンを含むはんだで溶接した接合部の強度よりも高くなっています。
表1 錫鉛はんだでろう付けされた炭素鋼接合部のせん断強度
炭素鋼や低合金鋼のろう付けには、純銅、銅亜鉛、銀銅亜鉛のろう付け用充填材が主に用いられます。純銅は融点が高く、ろう付け中に母材を酸化しやすい性質があります。主にガスシールドろう付けや真空ろう付けに用いられます。ただし、銅は流動性が高いため、接合部の隙間が埋まらないという問題を避けるため、接合部間の隙間は0.05mm未満にする必要があります。純銅でろう付けした炭素鋼や低合金鋼の接合部は強度が高く、一般的にせん断強度は150～215MPa、引張強度は170～340MPaの範囲に分布します。
純銅と比較して、銅亜鉛はんだの融点はZnの添加により低下します。ろう付け中のZnの蒸発を防ぐために、一方では銅亜鉛はんだに少量のSiを添加することができ、他方では、火炎ろう付け、誘導ろう付け、浸漬ろう付けなどの急速加熱法を使用する必要があります。銅亜鉛ろう材でろう付けされた炭素鋼と低合金鋼の接合部は、強度と塑性に優れています。例えば、b-cu62znはんだでろう付けされた炭素鋼接合部の引張強度とせん断強度は、それぞれ420MPaと290MPaに達します。銀銅ステーションはんだの融点は銅亜鉛はんだよりも低いため、ニードル溶接に適しています。このろう材は、炭素鋼と低合金鋼の火炎ろう付け、誘導ろう付け、炉ろう付けに適していますが、炉ろう付けの場合はZnの含有量をできるだけ減らし、加熱速度を上げる必要があります。炭素鋼および低合金鋼を銀銅亜鉛ろう材でろう付けすると、強度と塑性に優れた接合部が得られる。具体的なデータは表2に示す。
表2 銀銅亜鉛ろう付けされた低炭素鋼接合部の強度
（２）フラックス：炭素鋼および低合金鋼のろう付けには、フラックスまたはシールドガスを使用する。フラックスは通常、選択したろう材とろう付け方法によって決まる。錫鉛はんだを使用する場合は、塩化亜鉛と塩化アンモニウムの混合液またはその他の特殊フラックスをフラックスとして使用できる。このフラックスの残留物は一般的に腐食性が高いため、ろう付け後は接合部を厳密に洗浄する必要がある。
銅亜鉛ろう材を用いたろう付けの場合、FB301またはFB302フラックス、すなわちホウ砂またはホウ砂とホウ酸の混合物を選択する必要があります。火炎ろう付けの場合、ホウ酸メチルとギ酸の混合物もろう付けフラックスとして使用でき、この場合、B2O3蒸気が皮膜除去の役割を果たします。
銀銅亜鉛ろう付け用フィラーメタルを使用する場合、fb102、fb103、fb104のろう付けフラックス（ホウ砂、ホウ酸、およびフッ化物混合物）を選択できます。このフラックスの残留物はある程度腐食性があるため、ろう付け後に除去する必要があります。
2.ろう付け技術
溶接する表面は、酸化皮膜および有機物が完全に除去されるよう、機械的または化学的な方法で洗浄しなければならない。洗浄後の表面は粗すぎず、金属片やその他の汚れが付着しないものでなければならない。
炭素鋼および低合金鋼は、さまざまな一般的なろう付け方法でろう付けできます。炎ろう付けでは、中性または弱還元性の炎を使用する必要があります。作業中は、ろう材とフラックスが炎で直接加熱されることをできるだけ避ける必要があります。誘導ろう付けや浸漬ろう付けなどの急速加熱方法は、焼入れ焼戻し鋼のろう付けに非常に適しています。同時に、母材の軟化を防ぐために、焼入れまたは焼戻し温度よりも低い温度でのろう付けを選択する必要があります。保護雰囲気で低合金高強度鋼をろう付けする場合は、ガスの高純度が必要なだけでなく、母材表面へのろう材の濡れと広がりを確保するためにガスフラックスを使用する必要があります。
残留フラックスは、化学的または機械的な方法で除去できます。有機ろう付けフラックスの残留物は、ガソリン、アルコール、アセトンなどの有機溶剤で拭き取るか洗浄できます。塩化亜鉛や塩化アンモニウムなどの腐食性の高いフラックスの残留物は、まずNaOH水溶液で中和してから、温水と冷水で洗浄します。ホウ酸およびホウ酸フラックスの残留物は除去が難しく、機械的な方法または長時間の浸漬によってのみ解決できます。
投稿日時：2022年6月13日