貴金属接点のろう付け

貴金属とは、主にAu、Ag、PD、Ptなどの材料を指し、優れた導電性、熱伝導性、耐腐食性、高い融点を有しています。これらは電気機器の開回路および閉回路部品の製造に広く使用されています。

（1）接点材料としてのろう付け特性について、貴金属はろう付け面積が小さいという共通の特性を有しており、ろう付け接合部金属には優れた耐衝撃性、高い強度、一定の耐酸化性、アーク攻撃への耐性が求められますが、接点材料の特性や部品の電気特性に影響を与えません。接点ろう付け面積が限られているため、はんだの溢れ出しは許容されず、ろう付け工程のパラメータを厳密に管理する必要があります。

貴金属とその貴金属接点のろう付けには、ほとんどの加熱方法が使用できます。大型の接点部品には火炎ろう付けがよく使用され、大量生産には誘導ろう付けが適しています。抵抗ろう付けは通常の抵抗溶接機で行うことができますが、より小さな電流とより長いろう付け時間を選択する必要があります。電極にはカーボンブロックを使用できます。多数の接点部品を同時にろう付けする必要がある場合、または1つの部品に複数の接点をろう付けする必要がある場合は、炉ろう付けを使用できます。一般的な方法で大気中で貴金属をろう付けすると、接合部の品質が悪くなりますが、真空ろう付けでは高品質の接合部が得られ、材料自体の特性にも影響を与えません。

（2）ろう材としては、金ろうおよびその合金が選択される。銀系および銅系ろう材は主に接触部に使用され、ろう付け接合部の導電性を確保するだけでなく、濡れ性も向上させる。接合部の導電性要件を満たす場合は、Ni、Pd、Ptなどの元素を含むろう材を使用することができ、ニッケルろう、ダイヤモンド合金ろう、耐酸化性に優れたろう材も使用できる。Ag Cu Tiろう材を選択する場合、ろう付け温度は1000℃を超えてはならない。

銀表面に形成される銀酸化物は不安定で、ろう付けしやすい。銀のはんだ付けには、塩化亜鉛水溶液またはロジンをフラックスとして用いた錫鉛ろう材が用いられる。ろう付けでは銀ろう材が用いられることが多く、ろう付けフラックスとしてはホウ砂、ホウ酸、またはそれらの混合物が用いられる。銀および銀合金接点の真空ろう付けでは、主にb-ag61cun、b-ag59cu5n、b-ag72cuなどの銀系ろう材が用いられる。

パラジウム接点のろう付けには、固溶体を形成しやすい金系およびニッケル系のはんだ、あるいは銀系、銅系、マンガン系のはんだを使用できます。銀系は、プラチナおよびプラチナ合金接点のろう付けに広く使用されています。銅系、金系、またはパラジウム系のはんだ。b-an70pt30ろう材を選択すると、プラチナの色を変えることができるだけでなく、ろう付け接合部の再溶融温度を効果的に向上させ、ろう付け接合部の強度と硬度を高めることができます。プラチナ接点をコバール合金に直接ろう付けする場合は、b-ti49cu49be2はんだを選択できます。非腐食性媒体で動作温度が400℃を超えないプラチナ接点には、低コストでプロセス性能に優れた無酸素純銅はんだが優先されます。

（3）ろう付け前に、溶接部、特に接点アセンブリを検査する必要があります。薄板から打ち抜かれた接点、または帯板から切断された接点は、打ち抜き加工や切断によって変形してはなりません。据え込み加工、精密プレス加工、鍛造加工によって形成された接点のろう付け面は、支持体の平面との良好な接触を確保するために、直線でなければなりません。ろう付け時に適切な毛細管現象を確保するために、溶接される部品の曲面または任意の半径の表面は均一でなければなりません。

各種接点のろう付け前に、化学的または機械的な方法によって溶接部の表面の酸化膜を除去し、濡れや流れを妨げる油、グリース、ほこり、汚れを取り除くためにガソリンやアルコールで溶接部の表面を丁寧に洗浄する必要があります。

小型溶接部の場合、炉内への充填や溶加材の投入といった作業中に溶接部がずれないように、接着剤を用いて事前に位置決めする必要があります。また、使用する接着剤はろう付けに悪影響を与えてはなりません。大型溶接部や特殊な接合部の場合は、ボスまたは溝付きの治具を介して組み立てと位置決めを行い、溶接部を安定した状態に保つ必要があります。

貴金属材料は熱伝導性に優れているため、材料の種類に応じて加熱速度を決定する必要があります。冷却中は、ろう付け接合部の応力を均一にするために、速度を適切に制御する必要があります。加熱方法は、溶接部品が同時にろう付け温度に到達できるようにする必要があります。小型の貴金属接点の場合、直接加熱を避け、他の部品を伝導加熱に使用できます。はんだが溶融して流動するときに接点を固定するために、接点に一定の圧力を加えます。接点支持部または支持部の剛性を維持するために、焼鈍は避けてください。加熱は、火炎ろう付け、誘導ろう付け、または抵抗ろう付け中の位置を調整するなど、ろう付け面積に限定することができます。また、はんだが貴金属を溶解するのを防ぐために、はんだの量を制御する、過度の加熱を避ける、ろう付け温度でのろう付け時間を制限する、熱を均一に分散させるなどの対策を講じることができます。