JP5461131B2 - はんだ付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板を確実に接合可能なはんだ付け方法に関する。

公園施設、遊具、標識等の支柱、ポール等には、表面に防食塗装を施した鋼管が用いられている。ところが、前記鋼管は、特にその地際部において雨水や、犬等の動物の尿が掛かりやすく、該地際部から腐食が進行する傾向がある。そこで、前記鋼管の地際部に、前記防食塗装とは異なる防食材料を配置することが行われている。

前記防食材料として、従来、鋼よりもイオン化傾向が大きい亜鉛等の金属を用いることが知られている。前記鋼よりもイオン化傾向が大きい金属は、鋼材表面を、該金属からなる金属箔で被覆することにより、前記防食材料として作用する（例えば特許文献１参照）。

前記防食材料としての作用は、さらに詳しくは、前記金属箔に亀裂、ピンホール等が発生し、ここから水分等の腐食因子が侵入したとしても、該金属箔が陽極として作用して、鋼よりも先に溶け出すので、鋼が保護されるというものである。前記作用は、自己犠牲防食作用として知られている。

前記支柱、ポール等に用いられる鋼管に、前記亜鉛等の金属箔を用いるには、例えば、次のような方法がある。まず、該鋼管の地際部となる部分にマスキングを施し、他の部分に下塗塗料を塗布して下塗塗膜層を形成する。そして、次に、前記マスキングを除去して、前記地際部となる部分に、前記亜鉛等の金属箔、例えば、亜鉛テープを巻き付けて貼着する。その後、前記下塗塗膜層及び金属箔上に中塗塗料及び上塗塗料を塗布して、中塗塗膜層及び上塗塗膜層を形成する。

特開２００５−６０８０３号公報 実開昭５１−２３０２６号公報

しかしながら、前記鋼管の地際部となる部分に、前記亜鉛等の金属箔、例えば、亜鉛テープを巻き付けて貼着する場合、巻き終わりが剥がれやすいという問題があった。そこで、本発明の発明者は、前記鋼管表面を亜鉛で被覆するために、前記鋼管に亜鉛板を巻き付け、該亜鉛板の端部をはんだ付けにより接合することを思案した。なお、ペンチ式のはんだごては、例えば特許文献２に開示されている。

本発明は、金属板を確実に接合可能なはんだ付け方法を提供することを目的とする。

本発明に係るはんだ付け方法は、表面の接合部分に予めはんだ層を備え、鉄、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、銀、銅、金、インジウム、ビスマス、チタン、又はこれらの金属を主成分とする合金の何れか１つからなるはんだ付金属板と、鉄、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、銀、銅、金、インジウム、ビスマス、チタン、又はこれらの金属を主成分とする合金の何れか１つからなる金属板とを、前記はんだ層を介して外面側から加熱圧接することにより、はんだ付けを行うことを特徴する。

本発明のはんだ付け方法によれば、前記金属又は前記金属を主成分とする合金からなるはんだ付金属板と金属板とを従来からのはんだ付けに圧接を組み合わせることによって、容易かつ確実に接合することができる。また、これにより、従来のはんだ付けで接合が行われていた銅、真鍮（銅と亜鉛の合金）、鉄、トタン（亜鉛めっき鋼板）、ブリキ（すずめっき鋼板）からなる金属板もより好適にはんだ付けすることが可能となる。

さらに、本発明に係るはんだ付け方法において、前記はんだ付金属板は、薄肉部又は貫通穴が所定方向に連続的に形成されてなる折曲容易部を有することが好ましい。この場合、この金属板を対象物に巻き付ける等してはんだ付けを行う場合、大型の工具等を必要とすることなく、対象物の外形に合わせて金属板を前記所定方向に沿って折り曲げることが可能となる。なお、薄肉部又は貫通穴が所定方向に連続的に形成されてなるとは、薄肉部が連続して線状となるものや、薄肉部や貫通穴が所定間隔を隔てて連接されてなるものを含む。

また、本発明に係るはんだ付け方法において、第１の挟持面に凸条を備え、前記第１の挟持面と対向する第２の挟持面に前記凸条に対応する凹条を備えるはんだごてを用いて、前記はんだ層に介して対向する２枚の金属板を前記第１及び第２の挟持面との間に挟み込んで圧接させながら、前記第１又は第２の挟持面を加熱することにより、前記２枚の金属板を前記凸条と前記凹条との間に嵌合する形状に変形させるとともにはんだ付けを行う。

よって、はんだ層に介して対向する前記２枚の金属板の両外面を第１及び第２の挟持面との間に挟み込んで圧接させながら、第１又は第２の挟持面を加熱するので、はんだ層を介して接する金属板を外面側から加熱圧接することを容易に行うことができ、前記本発明のはんだ付け方法に好適に用いることができる。また、前記２枚の金属板のはんだ付けを行うとともに、当該２枚の金属板を前記第１及び第２の挟持面との間に挟み込んで圧接させて、当該２枚の金属板を凸条と凹条との間に嵌合する形状に変形させる。該変形によって、はんだ付けによる接合強度が弱い剪断強度が優れたものとなる。また、前記変形によって、前記２枚の金属板が剥がれ難くなるので、はんだ付け後に当該２枚の金属板を密着させた状態を長時間保持する必要がない。また、該変形によって、接合面積が広くなりはんだの付着量が多くなるので、接着性が高まる。

本発明の一実施形態に係る金属板のはんだ付け方法の手順を説明する模式断面図。 はんだごてを示す斜視図。 鋼管に巻き付けた金属板のはんだ付け方法を説明する斜視図。 折曲容易部を有するはんだ金属板の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 折曲容易部を有するはんだ金属板の他の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 折曲容易部を有するはんだ金属板のさらに他の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。

本発明の一実施形態に係るはんだ付け方法について説明する。図１を参照して、このはんだ付け方法は、はんだ層３を介して接する２枚の金属板１，２を外面側から加熱圧接することにより、前記金属板１，２のはんだ付けを行う。

金属板１，２は、亜鉛、又は亜鉛とアルミニウムとの合金からなる薄板である。前記合金は、例えば８０重量％の亜鉛と２０重量％のアルミニウムからなる合金である。金属板１，２の板厚は、０．１ｍｍ乃至４ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ乃至１ｍｍ、さらに好ましくは０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍである。

一方の金属板１は、その表面の接合面に、予めはんだ層３を備えたはんだ付金属板である。はんだ層３は、錫と鉛とによる共晶はんだ、又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系などの鉛フリーはんだからなり、フラックスを混合してもよい。はんだ層３は、金属板１表面の酸化被膜を除去して清浄した後に、はんだペーストを塗布することにより一定の層厚となるように形成される。はんだ層３の層厚は、例えば０．５ｍｍから１．０ｍｍであり、最大１．５ｍｍ程度である。なお、はんだ層３は、全面に亘って厚さが一定のはんだから形成されるものに限定されない。例えば、はんだ層３は、線はんだ（糸はんだ）を複数本並べた状態で溶着固定して形成してもよい。この場合、線はんだは市販のものを用いればよく、その線径は限定されない。熱によって除去容易な有機物からなる被膜層を、はんだ層３の上に備えてもよい。はんだ層３又は被膜層の表面が汚れてもはんだ付けの際に汚れが流れ出て問題とはならず、はんだ層には金属板１の防錆効果もあるので、はんだ層３を有する金属板１（はんだ付金属板）は長期間保存可能となる。なお、他方の金属板２も、はんだ層を備えてもよい。

作業者は、はんだごて１０の挟持面１１，１２を金属板１，２の両外面側から押し付けて押圧し、はんだ層３を介して対向する金属板１，２を密接させる。

図２を参照して、はんだごて１０は、こて先１１，１２を各先端部に備えた一対の把持柄１３，１４が回動可能に軸支されたペンチ型の手動式はんだごてである。作業者が両方の把持柄１３，１４を片手で握ると、２つのこて先１１，１２が近接するように構成される。各こて先１１，１２は、他のこて先と近接して対向する面が挟持面１５，１６となっており、この挟持面１５，１６間に金属板１，２を挟持する。こて先１１，１２は、熱伝導度、熱容量及びはんだとの親和力が優れた銅からなることが好ましい。何れか一方、又は両方のこて先１１，１２には、ニクロム線ヒーターやセラミックヒーターからなる発熱体が内在する。

図１も参照して、第１のこて先１１の挟持面１５には、その幅方向に延びる断面略半円状の凸条１７が形成され、第２のこて先１２の挟持面１６には、その幅方向に延びる断面略半円状の凹条１８が形成される。凸条１７と凹条１８は、挟持面１５，１６の間に挟持される金属板１，２の板厚とはんだ層３の層厚を考慮して対応するように形成される。例えば、金属板１，２の板厚が共に０．２ｍｍのとき、凸条１７と凹条１８の幅は共に１．５ｍｍ以上であり、凸条１７の高さ及び凹条１８の深さは共に１．５ｍｍ以上である。このように、金属板１，２の外面に押圧される挟持面１５，１６には、凹凸パターンが形成されている。なお、ここでは、凸条１７と凹条１８の断面は、略半円状であるが、矩形状、波状、三角形状、台形状等の形状であってもよい。また、ここでは、凸条１７と凹条１８は、挟持面１５，１６の幅方向全体に亘って１本の直線状に延びるが、断続、蛇行等をしてもよい。さらに、凸条１７と凹条１８の代わりに、挟持面１５に１個又は複数の凸部を、挟持面１６に当該凸部に対応する１個又は複数の凹部を形成してもよい。凸部及び凹部の形状は、半球状、半円柱状、半楕円球状、円錐台状、角錐台状等である。挟持面１５，１６は凸条１７及び凹条１８を除いて平坦面となっており、挟持面１５，１６の間に金属板１，２を挟持したとき、挟持面１５，１６の平坦面が平行になるように形成されている。なお、はんだの滲出を促すために、挟持面１５，１６の中央部から外側方にむかって僅かに傾斜してもよい。

図１（Ｂ）も参照して、作業者が両方の把持柄１３，１４を片手で握り、はんだごて１０の挟持面１５，１６の間にはんだ層３を介して２枚の金属板１，２を挟持する。そして、作業者が把持柄１３，１４を近接するように握り締め、金属板１，２に両外面側から押圧力を加えて密接させた状態で、前記発熱体の発熱によりこて先１１，１２を介して金属板を加熱する。はんだ層３のはんだは、加熱されて溶解し、金属板１，２間に約０．１ｍｍの極薄いはんだ層（図示せず）を残して滲出する。そして、金属板１，２間に残存するはんだが冷却され凝固することにより、金属板１，２のはんだ付けが行われる。

さらに、金属板１，２は、１５０度乃至２００度程度に加熱されると軟化し、挟持面１５，１６に沿って変形する。そのため、図１（Ｃ）を参照して、はんだ付けされた金属板１，２は、凸条１７と凹条１８との間に挟まれて略半円状の湾曲部４を有することになる。すなわち、凸条１７、凹条１８は、それぞれ雄型、雌型として機能する。はんだ付けされた金属板１，２は、湾曲部４を有することによって、はんだ付けによる接合強度が弱い剪断強度が優れたものとなる。また、湾曲部４を有するため金属板１，２が剥がれ難くなるので、はんだ付け後に金属板１，２を密着させた状態を長時間保持する必要がない。また、湾曲部４を有するため接合面積が広くなりはんだの付着量が多くなるので、接着性が高まる。

このように、清浄した表面に一定層厚のはんだ層３が形成されたはんだ付金属板１を工場等で製造し、該はんだ付金属板１を前記はんだごて１０を用いてはんだ付けを行うので、熟練した作業者でなくとも、良好なはんだ付けを容易に行うことができる。

なお、図３を参照して、鋼管２０の地際部となる部分に金属板２１を巻き付けて接合する場合、一端部の表面にはんだ層を備えた金属板２１を用いる。作業者は、鋼管２０に金属板２１を巻き付け、はんだ層を備えた一端部を他端部と重ね合わせて、該重ね合わせた部分をはんだごて１０を用いて加熱圧接することにより、はんだ付けを行う。その後、作業者は、そのはんだ付けした重ね合わせ部を折り返して、金属板２１上に中塗塗料及び上塗塗料を塗布し、中塗塗膜層及び上塗塗膜層を形成すればよい。

ところで、金属板２１の板厚が厚いと特に、鋼管２０にはんだ付金属板２１を巻き付けることは大きな曲げ力を要するため困難であり、大きな工具等を用いる必要がある。そこで、薄肉部又は貫通穴（スリット穴）が所定方向に連続的に形成されてなる折曲容易部を有するはんだ付金属板を用いることが好ましい。このはんだ付金属板は、小さな曲げ力だけで前記所定方向に沿って折り曲げることが可能となっている。よって、作業者が手で、又はスパナ等の簡易な小型の工具で金属板を容易に折り曲げることができる。

例えば、図４に示すはんだ付金属板２２は、０．２ｍｍ乃至４ｍｍの板厚を有し、その略全面に亘って、一表面から深さが板厚の１／２乃至２／３程度の長円形状の多数の窪み（薄肉部）が規則正しく連続的に形成された凹模様からなる折曲容易部２２ａを有し、他表面の一端部には、はんだ層２２ｂが形成されている。多数の窪みはその長円形状の長軸が図４（ａ）で縦方向に沿って列設されているので、はんだ付金属板２２を当該縦方向に沿って小さな曲げ力で容易に折り曲げることが可能となっている。

また、図５に示すはんだ付金属板２３は、０．２ｍｍ乃至４ｍｍの板厚を有し、その図５（ａ）の右端部を除く略全面に亘って、長円形状の多数の貫通穴が規則正しく連続的に形成されたスリット模様からなる折曲容易部２２ｂを有し、右端部の一表面には、はんだ層２３ｂが形成されている。多数の貫通穴はその長円形状の長軸が図５（ａ）で縦方向に沿って、且つ、短軸が図５（ａ）で横方向に沿って列設されているので、はんだ付金属板２３を当該縦方向又は横方向に沿って小さな曲げ力で容易に折り曲げることが可能となっている。

また、図６に示すはんだ付金属板２４は、０．２ｍｍ乃至４ｍｍの板厚を有し、その略全面に亘って、一表面から深さが板厚の１／２乃至２／３程度の多数の線条（薄肉部の線状連続体）が規則正しく並設されてなる折曲容易部２４ａを有し、他表面の一端部には、はんだ層２４ｂが形成されている。この場合も、図４に示したはんだ付金属板２２と同様に、任意の線条に沿って図６（ａ）で縦方向に容易に折り曲げることが可能となっている。

なお、窪みや貫通穴の形状は、長円形状、矩形状、三角形状、円状、半楕円形状等の任意の形状であってよい。また、窪みの断面形状は、矩形状、三角形状、台形状、半円形状、半楕円形状等の任意の形状であってよい。また、窪みや貫通穴は、はんだ付金属板の想定される折り曲げ方向に沿って連続的に形成され、その折り曲げ方向は一方向でも複数の方向であってもよい。なお、窪みによって折曲容易部を設ける場合、外表面（折り曲げたとき曲率半径の大きくなり、外側に位置する表面）から窪み込むように窪みを形成することが好ましい。しかし、外表面と内表面（外表面と対向する表面）の双方、又は内表面のみから窪み込むように窪みを形成してもよい。また、折曲容易部の窪みや貫通穴は、はんだ層に直接隣接しないように形成することが好ましい。

また、折曲容易部は、はんだ付金属板の全面又は略全面に亘って設ける必要はなく、はんだ付金属板を巻き付ける対象物の表面形状に適合させて設ければよい。例えば、はんだ付金属板を巻き付ける対象物が四角柱である場合、４本の線条からなる折曲容易部を設ければ足りる。なお、全面又は略全面に亘って折曲容易部を設けたはんだ付金属板は、円柱等の対象物に巻き付けるのに適するほか、汎用的に用いることができ、好ましい。

さらに、折曲容易部をはんだ付金属板が有するものとして説明したが、上記の本発明の実施形態に係る金属板のはんだ付け方法における金属板１，２の何れか一方又は双方が折曲容易部を有するものであってもよい。

以上のように、折曲容易部は薄肉部又は貫通穴が形成されてなるものであればよく、薄肉部や貫通穴の形状、配置や薄肉部の肉厚等は、直線又は曲線の折曲想定線に沿って金属板を他の部分よりも折曲容易に脆弱にするものであれば任意の構成、組み合わせが可能である。なお、このような折曲容易部は、プレス圧延、ロール圧延、ターロットパンチによる圧延、切り込み加工等の周知の加工方法によって設けることができる。

なお、上記の本発明の実施形態に係る金属板のはんだ付け方法においては、金属板１，２同士をはんだ付けする場合について説明したが、これに限定されず、亜鉛又は亜鉛とアルミニウムとの合金からなる金属の各種形状の部材に金属板をはんだ付けしてもよい。この場合、発熱体を内在するこて先を、金属板の外表面から前記部材に押し当ててはんだ付けを行えばよい。

また、金属板１，２が、亜鉛（Ｚｎ）、又は亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金からなる場合について説明したが、これに限定されず、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及び、これらの金属を主成分とする合金からなるものであってもよい。合金には、例えば、耐候性鋼材、ステンレス鋼材、ガルバニウム鋼材が好適に含まれる。

また、はんだごて１０を用いて、従来からはんだ付けが行われていた銅、真鍮、鉄、トタン、ブリキからなる金属板をはんだ付けすることも好適である。

１…金属板、はんだ付金属板、２…金属板、３…はんだ層、４…湾曲部、１０…はんだごて、１１，１２…こて先、１３，１４…把持柄、１５，１６…把持面、１７…凸条、１８…凹条、２０…鋼管、２１…金属板、２２，２３，２４…はんだ付金属板、２２ａ，２３ａ，２３ｂ…折曲容易部、２２ａ，２３ａ，２３ｂ…はんだ層。

Claims (2)

1. 表面の接合部分に予めはんだ層を備え、鉄、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、銀、銅、金、インジウム、ビスマス、チタン、又はこれらの金属を主成分とする合金の何れか１つからなるはんだ付金属板と、鉄、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、銀、銅、金、インジウム、ビスマス、チタン、又はこれらの金属を主成分とする合金の何れか１つからなる金属板とを、
   第１の挟持面に凸条を備え、前記第１の挟持面と対向する第２の挟持面に前記凸条に対応する凹条を備えるはんだごてを用いて、前記はんだ層に介して対向する２枚の金属板を前記第１及び第２の挟持面との間に挟み込んで圧接させながら、前記第１又は第２の挟持面を加熱することにより、前記２枚の金属板を前記凸条と前記凹条との間に嵌合する形状に変形させるとともにはんだ付けを行うことを特徴するはんだ付け方法。
2. 前記はんだ付金属板は、薄肉部又は貫通穴が形成されてなる折曲容易部を有することを特徴とする請求項１記載のはんだ付け方法。

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