JP2005254276A - ステンレス鋼部分を含む製品の加熱ろう付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステンレス鋼部品を含む製品を連続して雰囲気内ろう付けするとき、低温から高温に亘る多種類のろう付けを、ステンレス鋼を還元下でしかも同一の連続炉で容易かつ安全に達成する。
【解決手段】 ろう付け加熱室を背とし、その前後の室を下方に伸びる裾状とし、これらの室内の雰囲気をそれぞれ不活性ガスとし、この加熱室をグラファイトマッフルで構成し、比較的に低温なろう付け時にはグラファイトマッフル内の雰囲気に相当量の水素を添加し、比較的に高温なろう付けの時には該雰囲気に水素を全く添加しないか又は僅かに添加するに留めることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、金属製品、特にその一部分にステンレス鋼製部品を含む製品を連続して、ろう付け加熱炉へコンベヤにて搬送し、そのろう付け加熱室内で所定のろう付け温度に加熱してろう付けする方法に関するものである。

ステンレス鋼をはじめとして、金属製品をろう付けするときには、製品を酸化することなしに、即ち還元雰囲気下で行うことが肝要である。このために、還元性ガスである水素を１００容量％雰囲気として低い酸素分圧下で、ろう付けをすることは夙に知られている。ステンレス鋼の酸化還元平衡酸素分圧は、図３の平衡図で示される通りであって、比較的に低い温度でステンレス鋼がろう付けされるときには、水素が使われうる。

しかし、水素は空気中での容積が４％で爆発限界となるので、その取り扱いには慎重でなければならない。このために、不活性ガスである窒素やアルゴンに４容量％以下の水素を添加して、炉内雰囲気とすることが行われている。爆発の危険性がなく、特に窒素は水素よりも価格が安く経済的ではあるが、ステンレス鋼を含む金属製品のろう付け時に製品を還元下におくか、還元することは難しい。

ところが、窒素等の不活性ガスをグラファイトマッフル内で加熱すると、還元性ガスのCOを含む雰囲気となることが知られており（特開昭６０−１９０５１４号公報）、この窒素＋CO雰囲気を使ってステンレス鋼を還元下に保って、ろう付けすることができる。この窒素＋COガスの酸化還元平行酸素分圧は、図３の平衡図で示される通りに800℃以上の高温では顕著に低く、ステンレス鋼を還元下に保つ。言い換えれば、ステンレス鋼を８００℃近傍、安全をとれば800℃以上の高温で加熱して、ろう付けするときには、この窒素＋COガスが還元性ガスとして、保証して使えることになる。
特開昭６０−１９０５１４号公報

従って、この発明の課題は、ステンレス鋼部品を含む製品を、連続して雰囲気内ろう付けするときに、使われるろうによって異なるろう付け温度に拘わらずに、低温から高温に亘る広い範囲で、当該製品を還元下でしかも同一の炉を使用して、容易かつ経済的に、しかも雰囲気ガスの爆発の虞れ等なしに、ろう付けすることにある。

雰囲気連続加熱ろう付け炉のろう付け加熱室を背とし、その前後の室を、その入口または出口がろう付け加熱室よりも下方にあるように裾状に伸展させ、これらの各室の雰囲気を不活性ガスとし、ろう付け加熱室をグラファイトマッフルでつくり、比較的に低温なろう付け作業の際はグラファイトマッフル内の雰囲気に相当量の水素を加え、一方比較的に高温なろう付け作業の際には該雰囲気に水素を全く加えないか、または僅かに加える。

この発明によれば、単一の連続式ろう付け炉を使用して、ステンレス鋼部分を含む製品の還元下でのろう付けが、低温から高温の広い範囲に亘って、ろう付け加熱室内の雰囲気をかえることによって容易かつ安全に達成することができる真に優れた効果を有するものである。

図１は、この発明の方法を実施するのに適切な連続式加熱炉の一例を、示す。全体が符号１で示されるこの連続式加熱炉は、その全体の構成の山の背状をなす加熱室３と、この背より入口方向と出口方向へそれぞれ連ながって背より裾状に下方に延びる前室４と、第１冷却室５，第２冷却室６，後室７とよりなる。
炉１中をメッシュベルト２が循環して、金属製品を炉内へ順次かつ連続して移送する。符号８は炉の運転操作パネルである。

加熱室３は、図２の縦断面図で示される通りに、炉殻１０の内周面が断熱材１１で囲まれ、その中の断面が矩形の空間の中央には、グラファイト製のマッフル９が炉の長手方向で伸展する。マッフル９の外側の上下の空間には、加熱ヒーター１２が設けられ、一方マッフル９の内部の下辺に沿っては、メッシュベルト２が炉の長手方向で移動するように設けられる。なお、図１と２において、加熱炉３と、室４，５，６，７への雰囲気ガスの導入管の図示は、省略した。
上記した連続式加熱炉を用いて、下記の実施例１〜３の通りに、この発明の方法を実施した。

上記した炉を用いて、ステンレス鋼（SUS304）になる鋼管の側壁に、銅パイプの先端を、銀ろう（BAg7）にてろう付けした。このときのろう付けの条件は以下の通りであり、良好なろう付けができた。
加熱室３内の雰囲気：窒素＋水素６０容量％ガス
室４，５，６，７内の雰囲気：窒素
加熱室３内でのろう付け加熱温度：７４０℃

この実施例１の加熱ろう付けにおいては、銅パイプをステンレス鋼へ低温ろう付けしたが、連続式加熱炉１の加熱室３内の水素リッチな雰囲気は、図３の平衡図で見られる通りに、ステンレス鋼製の鋼管を還元下に保って、美麗にろう付けした。銅パイプも勿論何らの支障なくろう付けされた。
水素をその爆発限界の４容量％以上で、この実施例１では使用したが、背をなす加熱室３内の雰囲気水素ガス（ガス比重0.069:空気1）は、この背より裾状に下方に延びる室４，５，６，７内の窒素ガス（ガス比重0.977）によって加熱室内に抑止されて、炉の入口と出口の周辺の大気から完全に断絶され、爆発の危険性は終始除去された。

実施例１と同一のステンレス鋼管に同一の銅パイプをろう付けした。ただし、この実施例ではろう材にCu-Mnろう（Cu52.5%,Mn38.5%）を用いた。
加熱室３内の雰囲気：窒素
室４，５，６，７内の雰囲気：窒素
加熱室３内でのろう付け加熱温度：９２０℃

同一の炉により、この実施例では、爆発の危険性のある水素を使わずに、ステンレス鋼が還元下で美麗にろう付けできた。因みに、加熱室３のグラファイト製マッフル９内の窒素雰囲気は、その酸素分圧がこの実施例のろう付け温度の９２０℃では最低でも１０-20以下に保たれ、ステンレス対して、図３の平衡図にてみられる通りに、還元性である。必要によっては、水素を好ましくはその爆発限界以下の４容量％まで、或いはそれ以上の量で加えても良い。

実施例１と同一のステンレス製鋼管の側壁に、同じ組成のステンレス(SUS304)パイプを、ニッケルろう（BNi5)で、同一の炉を用いて、ろう付けした。
加熱室内の雰囲気：アルゴンガス
室４，５，６，７内の雰囲気：室温以下の窒素
加熱室３内のろう付け加熱温度：１２００℃
この実施例の高温下でのろう付けにおいても、ステンレス製品は美麗に光輝ろう付けされた。この実施例においても、加熱室内の雰囲気がステンレスに対して還元性であることは、図３の平衡図より明らかな通りである。

この発明の方法を実施するために好適な連続式ろう付け炉の一つを、説明的に示す側面図である。 図１の炉の加熱室の断面図である。 水素雰囲気または、グラファイト加熱マッフル内にある不活性雰囲気ガスと対比した、ステンレス鋼の酸化還元平行酸素分圧を示す平衡図である。

符号の説明

１−連続式ろう付け炉の全体
２−メッシュベルト
３−加熱室
４−前室
５−後室
６−後室
７−後室
８−操作パネル
９−グラファイトマッフル
１０−炉殻
１１−断熱材
１２−加熱ヒーター

Claims (5)

1. ろう付け加熱室を背とし、この加熱室の入口と出口にそれぞれ連ながって上記の背より裾状に下方に延びる前方向と後方向の室を有する連続加熱炉の該ろう付け加熱室のマッフルをグラファイト製とし、このグラファイト製マッフル内の雰囲気を0〜９９容量％の水素を含む不活性ガスとし、コンベヤーにて連続して搬送されてくるステンレス鋼部分を含む被ろう付け製品をこの雰囲気下で所定のろう付け温度に加熱し、且つ上記した前方向と後方向の室内の雰囲気を不活性ガスとすることを特徴とするステンレス鋼部分を含む製品の加熱ろう付け方法。
2. 所定のろう付け温度が800℃以下であって、加熱室のグラファイト製マッフル内の不活性ガス雰囲気に４容量％以上の水素を含める請求項１記載のステンレス鋼部分を含む製品の加熱ろう付け方法。
3. 所定のろう付け温度が800℃以上であって、加熱室のグラファイト製マッフル内の不活性ガス雰囲気に４以下〜０容量％の水素を含める請求項１記載のステンレス鋼部分を含む製品の加熱ろう付け方法。
4. 加熱室のグラファイト製マッフル内の不活性ガス雰囲気が窒素またはアルゴンであって、前方向と後方向の室内の不活性ガスが窒素である請求項３記載のステンレス鋼部分を含む製品の加熱ろう付け方法。
5. 前方向と後方向の室内の窒素が室温以下に保たれる請求項４記載のステンレス鋼部分を含む製品の加熱ろう付け方法。
   

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