1. ろう付け材料
（1）炭素鋼と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。軟ろう付けに広く使用されているはんだは、スズ鉛はんだです。このはんだの鋼に対する濡れ性はスズ含有量の増加に伴って増加するため、シーリングジョイントにはスズ含有量の多いはんだを使用する必要があります。スズ鉛はんだでは、スズと鋼の界面にFesn2金属間化合物層が形成される場合があります。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。いくつかの一般的なスズ鉛はんだでろう付けされた炭素鋼ジョイントのせん断強度を表1に示します。その中で、50% w（SN）でろう付けされたジョイント強度が最も高く、アンチモンフリーはんだで溶接されたジョイント強度はアンチモンを使用したものよりも高くなっています。
表1 スズ鉛はんだでろう付けされた炭素鋼接合部のせん断強度
炭素鋼と低合金鋼のろう付けには、主に純銅、銅亜鉛、銀銅亜鉛ろう材が使用されます。純銅は融点が高く、ろう付け中に母材を酸化しやすいため、主にガスシールドろう付けや真空ろう付けに使用されます。ただし、銅の良好な流動性により接合部隙間が埋まらないという問題を回避するために、ろう付け接合部間の隙間は0.05mm未満にする必要があります。純銅でろう付けされた炭素鋼と低合金鋼の接合部は高い強度を有します。一般に、せん断強度は150〜215mpa、引張強度は170〜340mpaの範囲にあります。
純銅と比較して、銅亜鉛はんだはZnの添加により融点が低下します。ろう付け中のZnの蒸発を防ぐために、銅亜鉛はんだに少量のSiを添加することができます。一方、火炎ろう付け、誘導ろう付け、ディップろう付けなどの急速加熱方法を使用する必要があります。銅亜鉛ろう材でろう付けした炭素鋼と低合金鋼の接合部は、優れた強度と可塑性を備えています。たとえば、b-cu62znはんだでろう付けし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く、針溶接に便利です。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、炉ろう付け時のZn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、良好な強度と可塑性を有する接合部が得られます。具体的なデータは表2に示されています。
表2 銀銅亜鉛ろう付け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必要があります。フラックスは通常、選択されたろう材とろう付け方法によって決定されます。スズ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をフラックスとして使用することも、その他の特殊なフラックスとして使用することもできます。このフラックスの残渣は一般に腐食性が強いため、ろう付け後は接合部を徹底的に洗浄する必要があります。
銅亜鉛ろう付けの場合は、fb301またはfb302フラックス、つまり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。炎ろう付けでは、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、その際、B2O3蒸気がフィルム除去の役割を果たします。
銀銅亜鉛ろう材を使用する場合は、fb102、fb103、fb104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の腐食性があるため、ろう付け後は除去する必要があります。
2. ろう付け技術
溶接面は、酸化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方法により洗浄するものとする。洗浄面は、粗すぎず、金属片やその他の汚れが付着しないようにする。
炭素鋼および低合金鋼は、様々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、中性炎または弱還元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によって直接加熱されることを可能な限り避けてください。誘導ろう付けやディップろう付けなどの急速加熱法は、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、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。低合金高強度鋼を保護雰囲気中でろう付けする場合は、高純度ガスだけでなく、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。
フラックス残渣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渣は、ガソリン、アルコール、アセトンなどの有機溶剤で拭き取ったり洗浄したりできます。塩化亜鉛や塩化アンモニウムなどの腐食性の強いフラックスの残渣は、まずNaOH水溶液で中和し、その後、温水と冷水で洗浄する必要があります。ホウ酸やホウ酸フラックスの残渣は除去が難しく、機械的な方法や長時間の浸水処理によってのみ解決できます。
投稿日時: 2022年6月13日