ステンレス鋼のろう付け
1.ろう付け性
ステンレス鋼ろう付けの主な問題は、表面の酸化皮膜がはんだの濡れと広がりに深刻な影響を与えることです。さまざまなステンレス鋼にはかなりの量のCrが含まれており、Ni、Ti、Mn、Mo、Nbなどの元素も含まれているため、表面にさまざまな酸化物や複合酸化物を形成することがあります。その中で、CrとTiの酸化物Cr2O3とTiO2は非常に安定しており、除去が困難です。空気中でろう付けする場合は、アクティブフラックスを使用してそれらを除去する必要があります。保護雰囲気でろう付けする場合、露点が低く、温度が十分に高い高純度雰囲気でのみ酸化皮膜を還元することができます。真空ろう付けでは、良好なろう付け効果を得るには、十分な真空と十分な温度が必要です。
ステンレス鋼ろう付けの別の問題は、加熱温度が母材の構造に深刻な影響を与えることです。オーステナイト系ステンレス鋼のろう付け加熱温度は1150℃を超えてはなりません。高くしないと、結晶粒が著しく成長します。オーステナイト系ステンレス鋼に安定元素TiまたはNbが含まれておらず、炭素含有量が高い場合は、増感温度（500〜850℃）でのろう付けも避けてください。炭化クロムの析出による耐食性の低下を防ぎます。マルテンサイト系ステンレス鋼のろう付け温度の選択はより厳密です。1つは、ろう付け温度と焼入れ温度を一致させて、ろう付けプロセスと熱処理プロセスを組み合わせることです。もう1つは、ろう付け中に母材が軟化するのを防ぐために、ろう付け温度を焼戻し温度より低くする必要があるということです。析出硬化ステンレス鋼のろう付け温度の選択原理は、マルテンサイト系ステンレス鋼のそれと同じです。つまり、最高の機械的特性を得るには、ろう付け温度を熱処理システムと一致させる必要があります。
上記の2つの主な問題に加えて、オーステナイト系ステンレス鋼をろう付けする場合、特に銅亜鉛溶加材を使用してろう付けする場合、応力亀裂が発生する傾向があります。応力亀裂を回避するために、ワークピースはろう付け前に応力緩和焼鈍し、ろう付け中にワークピースを均一に加熱する必要があります。
2.ろう付け材
（1）ステンレス鋼溶接物の使用要件によれば、ステンレス鋼溶接物に一般的に使用されるろう付け溶加材には、錫鉛ろう付け溶加材、銀ベースのろう付け溶加材、銅ベースのろう付け溶加材、マンガンベースのろう付け溶加材、ニッケルベースが含まれます。ろう付け溶加材および貴金属ろう付け溶加材。
錫鉛はんだは主にステンレス鋼はんだ付けに使用され、錫含有量が多い場合に適しています。はんだのスズ含有量が高いほど、ステンレス鋼への濡れ性が向上します。いくつかの一般的なスズ鉛はんだでろう付けされた1Cr18Ni9Tiステンレス鋼接合部のせん断強度を表3に示します。接合部の強度が低いため、支持力の小さい部品のろう付けにのみ使用されます。
表3スズ鉛はんだでろう付けされた1Cr18Ni9Tiステンレス鋼接合部のせん断強度
銀ベースの溶加材は、ステンレス鋼のろう付けに最も一般的に使用される溶加材です。なかでも、ろう付け温度が母材の性質にほとんど影響を与えないため、銀銅亜鉛および銀銅亜鉛カドミウム溶加材が最も広く使用されています。いくつかの一般的な銀ベースのはんだでろう付けされたICr18Ni9Tiステンレス鋼ジョイントの強度を表4に示します。銀ベースのはんだでろう付けされたステンレス鋼ジョイントは、腐食性の高い媒体で使用されることはめったになく、ジョイントの動作温度は一般に300℃を超えません。 。ニッケルを含まないステンレス鋼をろう付けする場合、湿度の高い環境でろう付けされた接合部の腐食を防ぐために、b-ag50cuzncdniなどのより多くのニッケルを含むろう付け溶加材を使用する必要があります。マルテンサイト系ステンレス鋼をろう付けする場合、母材の軟化を防ぐために、b-ag40cuzncdなどのろう付け温度が650℃を超えないろう付け用溶加材を使用する必要があります。ステンレス鋼を保護雰囲気でろう付けする場合、表面の酸化皮膜を除去するために、b-ag92culiやb-ag72culiなどのリチウム含有自己ろう付けフラックスを使用できます。ステンレス鋼を真空でろう付けする場合、溶加材が蒸発しやすいZnやCDなどの元素を含まない場合でも良好な湿潤性を維持するために、Mn、Ni、RDなどの元素を含む銀溶加材は次のようになります。選択されました。
表4銀ベースの溶加材でろう付けされたICr18Ni9Tiステンレス鋼ジョイントの強度
さまざまな鋼のろう付けに使用される銅ベースのろう付け溶加材は、主に純銅、銅ニッケル、銅マンガンコバルトろう付け溶加材です。純銅ろう付け溶加材は、主にガス保護または真空下でのろう付けに使用されます。ステンレス鋼の接合部の作動温度は400℃以下ですが、接合部の耐酸化性は劣っています。銅ニッケルろう付け溶加材は、主に火炎ろう付けと誘導ろう付けに使用されます。ろう付けされた1Cr18Ni9Tiステンレス鋼接合部の強度を表5に示します。接合部は母材と同じ強度であり、使用温度が高いことがわかります。Cu Mn coろう付け溶加材は、主に保護雰囲気でマルテンサイト系ステンレス鋼をろう付けするために使用されます。接合強度と使用温度は、金ベースの溶加材でろう付けされたものに匹敵します。たとえば、b-cu58mncoはんだでろう付けされた1Cr13ステンレス鋼ジョイントは、b-au82niはんだでろう付けされた同じステンレス鋼ジョイントと同じ性能を持ちますが（表6を参照）、製造コストが大幅に削減されます。
表5高温銅ベース溶加材でろう付けされた1Cr18Ni9Tiステンレス鋼ジョイントのせん断強度
表61Cr13ステンレス鋼ろう付け継手のせん断強度
マンガン系ろう付け用金属は主にガスシールドろう付けに使用され、ガスの純度を高くする必要があります。母材の結晶粒成長を防ぐために、ろう付け温度が1150℃未満の対応するろう付け溶加材を選択する必要があります。表7に示すように、マンガン系はんだでろう付けしたステンレス鋼の接合部では、十分なろう付け効果が得られます。接合部の作動温度は600℃に達する可能性があります。
表7マンガンベースの溶加材でろう付けされたlcr18ni9fiステンレス鋼ジョイントのせん断強度
ステンレス鋼をニッケルベースの溶加材でろう付けすると、接合部は良好な高温性能を発揮します。この溶加材は、一般的にガスシールドろう付けまたは真空ろう付けに使用されます。接合部の形成中にろう付けされた接合部でより多くの脆性化合物が生成され、接合部の強度と可塑性が大幅に低下するという問題を克服するには、接合部のギャップを最小限に抑えて、要素が脆性相を形成しやすいようにする必要があります。はんだは母材に完全に拡散します。ろう付け温度での保持時間が長いことによる母材の成長を防ぐために、溶接後の低温（ろう付け温度と比較して）での短時間保持と拡散処理のプロセス対策を講じることができます。
ステンレス鋼のろう付けに使用される貴金属ろう付け溶加材には、主に金系溶加材とパラジウム含有溶加材があり、その中で最も代表的なものは、湿潤性に優れたb-au82ni、b-ag54cupd、b-au82niです。ろう付けされたステンレス鋼の接合部は高い高温強度と耐酸化性を持ち、最高作動温度は800℃に達することができます。B-ag54cupdはb-au82niと同様の特性を持ち、価格も安いため、b-au82niに取って代わる傾向があります。
（2）フラックスおよび炉雰囲気中のステンレス鋼の表面には、Cr2O3やTiO2などの酸化物が含まれています。これらの酸化物は、強力な活性を持つフラックスを使用することによってのみ除去できます。ステンレス鋼をスズ鉛はんだでろう付けする場合、適切なフラックスはリン酸水溶液または酸化亜鉛塩酸溶液です。リン酸水溶液の活性時間は短いため、急速加熱ろう付け法を採用する必要があります。Fb102、fb103、またはfb104フラックスは、銀ベースの溶加材でステンレス鋼をろう付けするために使用できます。ステンレス鋼を銅ベースの溶加材でろう付けする場合、ろう付け温度が高いため、fb105フラックスが使用されます。
ステンレス鋼を炉内でろう付けする場合、真空雰囲気または水素、アルゴン、分解アンモニアなどの保護雰囲気がよく使用されます。真空ろう付け中は、真空圧を10-2Pa以下にしてください。保護雰囲気でろう付けする場合、ガスの露点は-40℃を超えてはなりません。ガスの純度が不十分であるか、ろう付け温度が高くない場合、三フッ化ホウ素などの少量のガスろう付けフラックスが可能です。雰囲気に追加されます。
2.ろう付け技術
ステンレス鋼は、グリースや油膜を除去するためにろう付けする前に、より厳密に洗浄する必要があります。洗浄後すぐにろう付けすることをお勧めします。
ステンレス鋼ろう付けは、火炎、誘導および炉中加熱法を採用することができます。炉内ろう付け用の炉は、良好な温度制御システム（ろう付け温度の偏差は±6℃である必要があります）を備えている必要があり、急速に冷却することができます。水素をろう付けのシールドガスとして使用する場合、水素の要件は、ろう付け温度と母材の組成によって異なります。つまり、ろう付け温度が低いほど、母材に安定剤が多く含まれ、露が少なくなります。水素のポイントが必要です。たとえば、1Cr13やcr17ni2tなどのマルテンサイト系ステンレス鋼の場合、1000℃でろう付けする場合、水素の露点は-40℃未満である必要があります。安定剤を含まない18-8クロムニッケルステンレス鋼の場合、水素の露点は1150℃でのろう付け時に25℃より低くなければなりません。ただし、チタン安定剤を含む1Cr18Ni9Tiステンレス鋼の場合、1150℃でろう付けするときの水素露点は-40℃より低くなければなりません。アルゴン保護付きろう付けの場合、アルゴンの純度を高くする必要があります。ステンレス鋼の表面に銅またはニッケルをめっきすると、シールドガスの純度に対する要件を減らすことができます。ステンレス鋼の表面の酸化皮膜を確実に除去するために、BF3ガスフラックスを追加することもできます。また、リチウムまたはホウ素を含むセルフフラックスはんだを使用することもできます。ステンレス鋼を真空ろう付けする場合、真空度の要件はろう付け温度によって異なります。ろう付け温度の上昇に伴い、必要な真空度を下げることができます。
ろう付け後のステンレス鋼の主な工程は、残留フラックスと残留流動抑制剤を洗浄し、必要に応じてろう付け後の熱処理を行うことです。使用するフラックスとろう付け方法に応じて、残留フラックスは水で洗浄するか、機械的に洗浄するか、化学的に洗浄することができます。接合部近くの加熱領域の残留フラックスまたは酸化膜を研磨剤で洗浄する場合は、砂またはその他の非金属微粒子を使用する必要があります。マルテンサイト系ステンレス鋼と析出硬化型ステンレス鋼で作られた部品は、ろう付け後の材料の特別な要件に従って熱処理が必要です。NiCrBおよびNiCrSi溶加材でろう付けされたステンレス鋼の接合部は、ろう付けギャップの要件を減らし、接合部の微細構造と特性を改善するために、ろう付け後に拡散熱処理で処理されることがよくあります。
投稿時間：2022年6月13日