真空炉でのろう付けは、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で行われるため、ワークピースに対する空気の悪影響を効果的に排除でき、フラックスを使用せずに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。ろう付けされた接合部は光沢があり緻密で、機械的特性と耐食性に優れています。真空ろう付け装置は、一般的に炭素鋼や低合金鋼のニードル溶接には使用されません。
真空炉におけるろう付け装置は、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、ホット炉とコールド炉の2種類があります。これらの炉は、天然ガスまたは電気で加熱できます。炉の構造は、側面設置型、底部設置型、または上部設置型（カン型）に設計でき、真空システムは汎用的なものがあります。
真空システムは主に真空ユニット、真空配管、真空バルブなどから構成されます。真空ユニットは通常、ロータリーベーン式メカニカルポンプとオイル拡散ポンプから構成されます。メカニカルポンプ単体では、10⁻¹Paレベルの真空度を1.35×以下にしか得ることができません。高真空を得るには、オイル拡散ポンプを同時に使用する必要があり、その場合、10⁻⁴Paレベルの真空度を1.35×まで得ることができます。システム内のガス圧は真空計で測定されます。
真空炉でのろう付けとは、炉またはろう付け室から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。しかし、真空ろう付けには次のような欠点もあります。
① 真空状態では金属は揮発しやすいため、母材やはんだ溶接部に揮発性元素が含まれる場合は、真空ろう付けは使用すべきではありません。必要な場合は、それに応じた複雑な工程対策を講じる必要があります。
② 真空ろう付けは、ろう付け部品の表面粗さ、組み立て品質、嵌合公差に敏感であり、作業環境と作業者の理論レベルに高い要求があります。
③ 真空装置は複雑で、初期投資額が大きく、維持費も高額です。
では、真空炉でろう付けプロセスを実行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、溶接済みの溶接物を炉（またはろう付け容器）に入れ、炉のドア（またはろう付け容器の蓋）を閉じ、加熱前に予備真空にします。まずメカニカルポンプを起動し、真空度が1.35paに達したらステアリングバルブを回し、メカニカルポンプとろう付け炉の間の直接経路を閉じ、拡散ポンプを介して配管をろう付け炉に接続し、メカニカルポンプと拡散ポンプに頼って限られた時間内に作業を行い、ろう付け炉を必要な真空度まで排気してから、電気加熱を開始します。
温度上昇と加熱の全過程において、真空ユニットは炉内の真空度を維持し、真空システムとろう付け炉のさまざまな界面での空気漏れを相殺し、炉壁、治具、溶接物に吸着されたガスと水蒸気を放出し、金属と酸化物を揮発させて、真の空気圧降下を低減するために、連続的に作動する必要があります。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、母材またははんだがろう付け温度と高真空条件下で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対策が必要な場合は、乾式水素ろう付けの前に真空精製法を採用すべきである。同様に、真空引きの前に乾式水素または不活性ガス精製法を用いることで、高真空ろう付けにおいてより良い結果が得られる。
投稿日時：2022年5月7日