ろう付けの基礎

　ろう付けは、適切な隙間に浸透したろう材によって最高の強度を持った接合が得られます。板状または管状のものを接合する場合は、0.025～0.075㎜の隙間があれば充分で、溶けたろう材は毛細管現象により、接合部の全体に行き渡ります。下のグラフでは、銀ろうによるスチールのろう付けにおいて、約0.04㎜の隙間が最大の接合強度をもたらすことが示されていますが、概ね0.025から0.075㎜の範囲でも、高い強度が得られることがお分かりいただけると思います。

　この隙間が狭すぎると、ろう材の浸透にもムラが生じ、一方、隙間が大きすぎる場合は、毛細管現象の効果が低下し、ろう材の流れも止まってしまい、接合部の強度低下を招きます。

　毛細管現象は、金属の表面が清浄であるときだけ作用します。したがって、接合される金属の表面は、清浄にしておく必要があります。錆、酸化被膜、グリース、オイルなどは、すべて化学的または機械的な方法で除去します。

　錆や酸化被膜は、バフ、スチールウール、あるいはキメの細かいヤスリなどで完全に除去します。薄い酸、グラインダー、ダイヤモンドパウダーを使用するのも効果的です。グリース、オイル類は、良質の溶剤で除去します。また、酸を使用して錆や酸化被膜の除去を行なう場合は、かならずグリース、オイル類の除去後に行なって下さい。

　また、これらの洗浄は、ろう付け作業の直前に行ないます。

　一般的なろう付け作業では、いくつかの例外（りん銅ろうを使用して銅の部品どうしをろう付けする場合や、保護雰囲気を使用した炉中ろう付けの場合）を除き、加熱の際に金属の表面が酸化するのを防止するためにフラックスを使用します。フラックスは、加熱されて溶融することにより、酸化物を分解し、ろう材の流れを助ける働きがあります。フラックスは、部品を加熱する直前に、刷毛などを使用して接合部にムラなく塗布してください。塗布作業の前に50から60℃に加温しておくと、フラックスの表面張力が減退し、部品に対しての濡れ性が向上します。

　フラックスの塗布量は、部品の形状や大きさによって変わりますが、一般的にはあまり節約し過ぎないよう注意して下さい。フラックスの量が少ないと、ろう付け作業の際に分解、吸収した酸化物で飽和状態となり、効果が失われるだけでなく、ろう付け後の残滓が頑固なものとなり、容易に除去できない場合が生じます。

　毛細管現象をうまく機能させるためには、加熱から冷却の間、部品どうしの位置合わせの精度を維持しなければなりません。配管系の実践的な量産品においては、圧着、かみ合わせ、加締め、圧入、ピン止めなどの工法により、一定の精度を持った位置合わせ（部品どうしの嵌合の状態）を保つことができますが、部品の形状などの都合で、隙間にガタが生じることが避けられないものや、位置合わせの“芯”を出すことが容易ではない場合は、適正な状態で部品どうしを保持する冶具が必要となります。

　このような冶具の設計では、その容量をできるだけ小さくし、部品との接触も最小限に留めます。ろう付け部品と接触する面積が大きく、かさばった冶具は、接合部から熱を奪ってしまいますので、ピンポイントで部品を支える形状やナイフの刃先のような形状の設計にして、接触を最小限にして下さい。

　冶具の材質には、熱伝導率の低いステンレス、セラミックスなどが推奨されます。これらは熱伝導率が低いため、ろう付け部品から熱を奪うのを最小限に留めます。

　フラックスは化学的に腐食性であり、接合部の劣化を引き起こす場合がありますので、フラックスの残滓は、ろう付け後に除去しなければなりません。

　ほとんどのフラックスは水溶性なので、50℃以上の湯に浸すことで、比較的簡単に除去することができます。ろう付け後、部品がまだ熱いうちに水中に浸せば、さらに効果的ですが、この場合は、ろう材が完全に凝固していることを確認する必要があります。

　第3項で述べたように、フラックスが酸化物で飽和状態となっている場合は、ガラス状になった残滓が強固なものとなって、除去しにくくなります。このようなときは、ワイヤーブラシなどで除去するか、ハンマーなどで軽く叩いて破壊し、もう一度、水や湯の中に浸して下さい。

　超音波洗浄器の利用や、加温した25％程度の塩酸水溶液に30秒から2分間浸すことも効果的な除去方法です。