真空ろう付け炉の溶接効果とは

真空炉ろう付けは、真空条件下でフラックスを使用しない比較的新しいろう付け方法です。ろう付けは真空環境下で行われるため、空気がワークピースに及ぼす悪影響を効果的に排除でき、フラックスを塗布することなくろう付けを成功させることができます。主にアルミニウム合金、チタン合金、超合金、耐火合金、セラミックスなど、ろう付けが難しい金属や合金のろう付けに使用されます。ろう付け接合部は光沢があり緻密で、優れた機械的特性と耐食性を備えています。真空ろう付け装置は、炭素鋼や低合金鋼のニードル溶接には通常使用されません。

真空炉におけるろう付け設備は、主に真空ろう付け炉と真空システムで構成されています。真空ろう付け炉には、熱炉型と冷炉型の2種類があります。これらの炉は、天然ガスまたは電気加熱で加熱できます。側面設置型、底面設置型、または上面設置型（カン型）の炉構造に設計可能で、真空システムは汎用性があります。

真空システムは、主に真空ユニット、真空配管、真空バルブなどで構成されます。真空ユニットは通常、ロータリーベーン式機械ポンプと油拡散ポンプで構成されています。機械ポンプ単体では、1.35×真空度（10-1Pa）以下の真空度しか得られません。高真空を得るには、油拡散ポンプを併用する必要があります。油拡散ポンプは、この状態で1.35×真空度（10-4Pa）に達することができます。システム内のガス圧力は真空計で測定されます。

真空炉ろう付けとは、炉内またはろう付けチャンバー内で空気を抜きながらろう付けを行う方法です。特に、大型で連続した接合部のろう付けに適しています。また、チタン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタルなどの特殊金属の接合にも適しています。ただし、真空ろう付けには以下の欠点もあります。

① 真空下では金属が揮発しやすいため、母材とはんだ付け時に揮発性元素を含む材料には真空ろう付けは行わないでください。必要に応じて、対応する複雑な工程対策を講じてください。

② 真空ろう付けは、ろう付け部品の表面粗さ、組立品質、嵌合許容差に敏感であり、作業環境と作業者の理論レベルに対する要求が高い。

③ 真空装置は複雑で、一度の投資額が大きく、メンテナンスコストも高い。

では、真空炉でろう付け工程を実施するにはどうすればよいでしょうか？真空炉でろう付けを行う場合は、溶接対象物を炉（またはろう付け容器）に入れ、炉の扉（またはろう付け容器の蓋）を閉め、加熱前に真空引きを行います。まず機械式ポンプを起動し、真空度が1.35Paに達したらステアリングバルブを回し、機械式ポンプとろう付け炉間の直通路を閉じ、拡散ポンプを介してろう付け炉と配管を接続します。機械式ポンプと拡散ポンプを併用し、限られた時間内でろう付け炉を必要な真空度まで排気した後、通電加熱を開始します。

昇温・加熱の全過程において、真空ユニットは炉内の真空度を継続的に維持し、真空システムとろう付け炉の各界面における空気漏れ、炉壁、固定具、溶接部に吸着されたガスや水蒸気の放出、金属や酸化物の揮発を相殺して、真の空気降下量を低減します。真空ろう付けには、高真空ろう付けと部分真空（中真空）ろう付けの2種類があります。高真空ろう付けは、酸化物が分解しにくい母材（ニッケル基超合金など）のろう付けに非常に適しています。部分真空ろう付けは、ろう付け温度と高真空条件下で母材またははんだが揮発する場合に使用されます。

高純度を確保するために特別な注意が必要な場合は、乾式水素ろう付けの前に真空精製法を採用する必要があります。同様に、真空ポンプの前に乾式水素または不活性ガス精製法を使用することで、高真空ろう付けにおいてより良い結果が得られます。