銀ロウ付け、アルミロウ付け、ステンレスの溶接お任せ下さい。パイプや棒の曲げ、真鍮・銅・アルミなどの溶接、加工、メッキ、塗装までトータル対応。

ろう付け基礎知識

銀ろう付け・アルミろう付け

  1. ろう付けとは(ろう付けの原理)
    AWS(American Welding Society:アメリカ溶接協会)の定義によれば、「液相線温度が450℃以上で母材の固相線温度よりも低い充填用金属(以下、ろう材という)を用いて、金属を接合させる一群の溶接方法であり、上記のろう材は近接した接合面間に毛管作用によって行き渡る。」となっている。すなわちろう付けは次の3つの条件を満たすことが必要である。
    ①母材を溶かさないで接合されること
    ②ろう材の液相線温度が450℃を超えていること
    ③ろう材は、母材表面を濡らし、接合面間へ毛管作用によって浸透すること
    この定義において「450℃以上」とあるところを「450℃以下」と変更すれば、半田付けの定義として通用することになる。すなわちろう付けもはんだ付けも基本的には同じもので唯一使用するろう材の液相線温度が異なるだけである。
  2. ろう付けの理論
    溶融したろう材が、フラックスの助けにより母材金属の酸化物を還元し、相互の金属原子同士が近づくと、母材金属は溶融していないのにも関わらず、ろう材は母材の結晶格子の中へ拡散して行き、両金属間に結合が行われる。
  3. 溶接における「濡れ」とは
    ろう付けは溶けたろう材で母材表面がぬれることが必要条件である。「濡れ」とは、金属(必ずしも金属とは限らない)の表面に液体が薄く広がっている現象または状態をいう。良好なろう付けが実現されるためには母材表面をろう材で如何によくぬらすかというとが鍵となる。
  4. 上手な銀ろう付け(アルミろう付け)方法とは
    適切な量と絶妙なタイミングでろう材を落とすことは大前提とし、母材と使用条件に適したろう材を選定すると共に(様々な形状、材質のろう材がある)、母材表面の酸化物を上手く除去し、ぬれを助けるフラックスの選定及び前処理が重要な要因となる。
  5. 拡散現象とは
    拡散とは、ろう材の金属原子(はんだの場合はSn)が母材の結晶内部へ入り込み、両者の界面に新たに合金層(金属間化合物)を生成することである。
  6. 銀ろう付け(アルミのろう付け)とフラックス
    フラックスはろう付け対象の母材表面に形成されている「酸化膜」を除去するために重要な役割を担っている。この酸化膜が表面に残っている場合、うまくろう材がまわらない(母材とろう材の間で酸化膜が邪魔をする)ので不具合につながる。
  7. 金属表面にできる酸化膜について
    金属の表面は、少なくとも片側には隣接した原子をもたない活性な面となり、通常は空気中の酸素により酸化されたり、水蒸気を吸着して水の分子で覆われたりしている。この酸化膜をロー付け前にフラックスで除去しないと、ろう材が母材とうまく付かないため、ピンホール(気泡)や不具合につながる。
  8. RoHS対応の銀ろうについて(カドミフリー・カドミウムを含まない銀ろう)
    ヨーロッパにおいてのWEEE,RoHS指令により2006年以降、指定有害物質の使用が禁止された。RoHS指定有害6物質はカドミウム、鉛、水銀、6価クロム、ポリ臭化ビフェニル、ポリ臭化ジフェニルエーテルである。弊社ではそれまでのカドミウムが含まれている銀ろうから、カドミウムの含まれていないRoHS対応した銀ろう材に全て切り替えてろう付けを行っている。

はんだ付け(ガス溶接)

  1. はんだ付けとは(ガス溶接はんだ付けの原理)
    AWS(American Welding Society:アメリカ溶接協会)の定義によれば、「液相線温度が450℃以下で母材の固相線温度よりも低い充填用金属(以下、ろう材という)を用いて、金属を接合させる一群の溶接方法であり、上記のろう材は近接した接合面間に毛管作用によって行き渡る。」となっている。すなわちはんだ付けは次の3つの条件を満たすことが必要である。
    ①母材を溶かさないで接合されること
    ②ろう材の液相線温度が450℃を超えていないこと
    ③ろう材は、母材表面を濡らし、接合面間へ毛管作用によって浸透すること
    この定義において「450℃以下」とあるところを「450℃以上」と変更すれば、ろう付けの定義として通用することになる。すなわちろう付けもはんだ付けも基本的には同じもので唯一使用するろう材の液相線温度が異なるだけである
  2. 鉛フリーのはんだ・有鉛のはんだ(RoHS対応について)
    ヨーロッパにおいてのWEEE,RoHS指令により2006年以降、指定有害物質の使用が禁止された。RoHS指定有害6物質はカドミウム、鉛、水銀、6価クロム、ポリ臭化ビフェニル、ポリ臭化ジフェニルエーテルである。弊社ではそれまでの鉛が含まれているはんだから、鉛の含まれていないはんだ材に全て切り替えて半田付けを行っている。
  3. 鉛フリーはんだの加工特徴
    鉛フリーはんだは、鉛が含まれている半田材(SnPb)よりも広がりが悪く、加工性が悪い(難しい)のでピンホールが出来やすい。また、光沢が少なく、良否判定がし辛い。さらに融点が高いためフラックスにも耐熱性が必要となる。しかし強度においてはSnPbよりも強く、クリープ特性も10倍以上優れる。
  4. 鉛の毒性
    鉛が人体に吸収されると食欲不振、腹部不快感、便秘、腹痛、更に血中の鉛濃度が高いと乳幼児のIQ低下の要因になると言われている。
  5. 鉛フリーのはんだ材
    代表的なものとして、Sn(錫)-Ag(銀)系、Sn-Bi(ビスマス)系、Sn-Zn(亜鉛)系がある。弊社では構造用鉛フリーはんだとしてSn-Ag系を採用している。
  6. はんだ付けのフラックス
    弊社でははんだのフラックスとして「塩化亜鉛」を使用している。
  7. ピンホール(引け巣)とは
    はんだ材の凝固過程において生じる、亀裂状の穴のこと。このピンホールにフラックスやメッキ液が残ってしまうと、その後腐食するために(不良の原因となる)十分な洗浄が必要となる。
  8. はんだ付けの加熱方法
    ①はんだごて②アセチレンバーナーの2種類がある。温度条件としては230℃〜270℃の間で加熱する。バーナーでの加熱は温度制御がはんだごてに比べて難しいため、経験が必要となる。加熱しすぎてしまうとフラックスが炭化してしまい、はんだ付けすることができなくなってしまう。
  9. はんだ付けの方法
    はんだ付けの作業手順は
    ①接合する金属の清浄化 酸洗い(キリンス処理)やサンドペーパーで磨いて表面の異物を取り除く
    ②最適接合温度に加熱する フラックスの加減が重要となる
    ③はんだを接合面に適量かつ適切なタイミングで与える タイミングを間違うと失敗してしまう
  10. はんだ付けの外観の確認基準
    ①はんだがよく流れ、長く裾を引いている
    ②はんだの肉厚が薄く(余分に盛っていない)、接合している素材のベースが想像できる。
    ③ピンホールがない
  11. はんだ付けにおけるフラックスの用途
    ①金属の表面や溶けたはんだ表面の酸化膜や汚れを科学的に除去する表面洗浄作用
    ②はんだの表面張力を低下させねばりを弱くしてはんだの濡れ(流れ)を良くする
    ③バーナーで火を当てている間金属の表面を覆い金属の再酸化を防ぐ
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