JPH0924484A - ろう付けワイヤ及びそれを用いたろう付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスろう付けにおいて、気化性フラックスを
用いることなく自動ろう付け装置を利用することを可能
にし、しかもその仕上がり状態を気化性フラックスを用
いた場合と同等となすことができるろう付けワイヤとこ
れを用いたろう付け方法を提案せんとするものである。 【構成】 黄銅製フープ内にほう砂、ほう酸、塩化物又
はふっ化物から選んだ１種又は２種以上を主体とするフ
ラックスを重量比で全重量の０．１％〜１０％の範囲内
で充填したろう付けワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスろう付けにおいて、
気化性フラックスを用いることなく自動ろう付け装置を
利用することができ、しかもその仕上がり状態を気化性
フラックスを用いた場合と同等となすことができるろう
付けワイヤとこれを用いたろう付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】黄銅ろう(JIS Z3262) で鋼、銅及びその
合金等を大気中でガスろう付けするとき、ろう付け部を
ろう材の溶融温度以上の高温に加熱するために、母材や
ろう接金属の酸化が生じる。このような母材及びろう接
金属の酸化を防止するために、ほう砂、ほう酸、塩化物
又はふっ化物等の還元作用を有する物質を原料としたフ
ラックスが使用されている。フラックスは母材及びろう
接金属の酸化防止作用を有すると同時に母材表面のクリ
ーニング作用及びろうの濡れ性向上という重要な機能も
担っている。フラックスには粉末状フラックス、ペース
ト状フラックス、気化性フラックスの三種類があり、更
にフラックスの使用形態としては、予めろう材表面に
フラックスを被覆した被覆溶接棒を使用する方法、ろ
う付け時に母材又はろう材の先端にペースト状フラック
スをその都度付着させる方法、燃焼ガス中に気化性フ
ラックスを混合する方法、がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来公知
のこれら３方法にはいずれも問題があった。前記の
２法は自動ろう付け装置が利用できず手作業に頼らざる
を得ないため作業効率が低いという問題があり、他方、
前記の方法は自動ろう付け装置は利用できるものの気
化性フラックス使用に伴う多くの問題点を内包してい
る。先ず前記の方法は定寸（約 500mm〜1000mm）の被
覆溶接棒を使用するものであり、基本的に手作業を前提
としている。定寸の被覆溶接棒は溶接棒被覆塗装機によ
って定寸に切断したろう材表面にフラックスを外被する
ことで容易に製造できる。ところでこのような被覆溶接
棒の形態を踏襲しつつ自動ろう付け装置を利用しようと
すると、定寸の被覆溶接棒に代えて、ろう材を連続供給
できる連続ワイヤ状のろう材であってしかもその表面に
フラックスが外被されたものが必要となるが、このよう
なフラックスが外被された連続ワイヤの製作は困難であ
る。仮に装置を大幅に改良することでフラックスを外被
した連続ワイヤが製造できたとしてもこのワイヤを自動
ろう付け装置に装着して順次繰り出そうとするとワイヤ
送給ローラーとの接触によってフラックスが剥離すると
いう問題が浮上する。このような理由から前記の方法
では自動ろう付け装置は使用できない。

【０００４】また、前記の方法では、フラックスの付
着作業を自動化することが難しいため、前記の方法と
同様に自動ろう付け装置を利用できない。

【０００５】一方、前記の方法、即ち、気化性フラッ
クスを燃焼ガスに混入させる方法では、フラックスはフ
ラックスタンクからろう材とは別に供給されるので、ワ
イヤとフラックスを一体化させる必要がない。このため
自動供給が可能な連続ワイヤーを用いることが可能で、
図５に示すような自動ろう付け装置を使用することがで
きる。このように気化性フラックスを用いる方法ではろ
う付け作業の自動化をはかることが可能であり効率的な
ろう付け作業ができるが、その反面、気化性フラックス
を用いたことによる別の問題がある。例えば気化性フラ
ックスはその溶解に揮発性有機溶剤を使用していること
から作業環境が低下する。また引火性を有することから
取扱いに充分な注意を必要とする。またアセチレンガス
を導くアセチレンホースの劣化による二次災害を避ける
ためにホースの定期点検や定期取り替えが必要である。
更にフラックスタンク１００内でフラックスが固まるた
めに、常にタンク内を清掃する必要があり、高額の清掃
費用が必要となる。また自動ろう付け装置には図５に示
すようにろう付け作業中に逆火した際の事故を防ぐため
の逆火防止弁１０１，１０２の取付けが労働基準法で義
務付けられているが、この弁内に気化性フラックスの詰
まりが生じた場合、逆火弁の正常動作を妨げたりアセチ
レンガスの供給がストップしたりするため、このような
事態を回避するための措置が必要となる。

【０００６】このように従来実施されている前記の
方法ではろう付け作業の自動化がはかれないため手作業
に頼らざるを得ず、他方、前記の方法である気化性フ
ラックスを用いる方法では自動ろう付け装置を利用でき
るものの、作業環境の低下や安全対策上の配慮が必要と
なるなど、いずれもコストアップ要因につながる問題点
を抱えている。本発明はかかる現況に鑑みてなされたも
のであり、気化性フラックスを用いることなく自動ろう
付け装置を利用することを可能にし、しかもその仕上が
り状態を気化性フラックスを用いた場合と同等となすこ
とができるろう付けワイヤとこれを用いたろう付け方法
を提案せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく鋭
意検討した結果、気化性フラックスと同様な作用をする
フラックスを黄銅製フープ内に充填させることを着想し
た。このような着想に基づいて完成された本発明のろう
付けワイヤは次の構成を有する。即ち、本発明の請求項
１は黄銅製フープ内にほう砂、ほう酸、塩化物又はふっ
化物から選んだ１種又は２種以上を主体とするフラック
スを重量比で全重量の０．１％〜１０％の範囲内で充填
したことを特徴としている。ここでいう黄銅製フープの
素材としてはＣｕとＺｎを主成分とし且つこれに若干の
不純物が含まれた一般的な「黄銅」が用いられる。

【０００８】Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｐ，Ｃｕ
又はＺｎから選んだ１種又は２種以上を主体とする金属
粉末を重量比で全重量の１０％未満の範囲内で、フラッ
クスと一緒に充填することが好ましい。

【０００９】黄銅製フープの素材は、Ｃｕ５５〜６５
％、Ｚｎ３０〜４５％を含み、且つＮｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，
Ａｇ，Ｍｎ，Ｐから選んだ１種又は２種以上を合計５％
未満含んだ化学組成を有するろう付け用に改良した「黄
銅」であってもよい。

【００１０】

【作用】本発明のろう付けワイヤを母材ろう付け部に位
置づけてガス火炎中に曝すと、黄銅製フープ内に充填さ
れたフラックスが溶融し、このフラックスによりろう付
けする母材表面のクリーニングと酸化防止が行われ、そ
の環境下で溶出した黄銅が、母材が溶けてできた溶融池
に入ってろう接金属を形作る。本発明のろう付けワイヤ
は黄銅製フープ内にフラックスを包み込み、フラックス
が自動ろう付け装置の送給ローラーに接触しないように
しているので、フラックスを外被したときのようにフラ
ックスが剥離するようなこともなく、ろう付けワイヤを
順次自動供給して効率の良い自動ろう付けを行うことが
できる。そして黄銅製フープ内に包み込まれたフラック
スは気化性フラックスと同様の作用を有するから、気化
性フラックスを用いた場合に比べて見劣りすることのな
い仕上がり状態が実現できる。

【００１１】フラックスにＮｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｇ，Ｍ
ｎ，Ｐ，Ｃｕ又はＺｎから選んだ１種又は２種以上を主
体とする金属粉末を重量比で全重量の１０％未満の範囲
内で充填したり、黄銅製フープの素材が、Ｃｕ５５〜６
５％、Ｚｎ３０〜４５％を含み、且つＮｉ，Ｓｎ，Ｓ
ｉ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｐから選んだ１種又は２種以上を合計
５％未満含んだ化学組成を有する「ろう付け用に改良さ
れた黄銅」である場合、ろう付け強度が強化されるとと
もにろう付け時の作業性が向上する。

【００１２】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。図１は本発明のろう付けワイヤの外観を示し
ている。ろう付けワイヤＡは、図２で示すような帯状の
黄銅製フープ１を環状に丸め、且つその中空部にフラッ
クス２を充填した構成である。ろう付けワイヤは０．８
mm〜２mm程度の外径と、数ｍ〜数十ｍに及ぶ長さを有す
る連続体であり、リール等にロール状に巻回されて自動
ろう付け装置に装着される。

【００１３】フラックス２としては、酸化防止作用、ク
リーニング作用、濡れ性促進作用において気化性フラッ
クスと同等の効果を発揮するものを用いる。このような
フラックス２としては、ほう砂、ほう酸、塩化物又はふ
っ化物から選んだ１種又は２種以上を主体とするものが
利用でき、その充填量は重量比でろう付けワイヤの全体
重量の０．１％〜１０％の範囲内のものを用いる。フラ
ックス２の充填量が０．１％未満では酸化防止作用、ク
リーニング作用、濡れ性促進作用の効果がなく、他方１
０％を越えてもこれら効果は変わらず、むしろろう付け
後のスラグ量が増加してスラグ除去の手数が必要とな
る。

【００１４】黄銅製フープ１の中空部にはフラックス２
と一緒に、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｐ，Ｃｕ又
はＺｎから選んだ１種又は２種以上を主体とする金属粉
末を充填することが好ましい。これら金属粉末の充填量
は重量比で全重量の１０％未満の範囲内とする。これら
金属粉末の添加はろう付け時の作業性やろう付け強度を
高める働きをする。前記金属粉末の充填量を１０％未満
としたのは、これ以上増やしてもろう付け時の作業性や
ろう付け強度は向上せず、むしろろう付け部の伸び、靱
性などの機械的性質が悪くなるうえにコスト高となるだ
けである。

【００１５】前記各添加物はそれぞれ次のような作用を
有する。Ｓｉの添加は酸化物の除去、Ｚｎの蒸発の防止
と溶融金属の粘性を高めてビード形成を良好にする。Ｓ
ｎの添加は溶融温度を下げ隙間へのろう材の浸透を高
め、ろう付け性を良くする。ＮｉはＺｎの蒸発を抑え、
ろう付け強度を上昇させる。また鉄同士のろう付け時に
鉄との共晶反応でろう付け性を高める役目も果たす。Ａ
ｇ、Ｐの添加はＳｎと同様に溶融温度を著しく低下さ
せ、ろう材を狭い隙間に浸透し易くする。これら金属粉
末をフラックス２と一緒に黄銅製フープ１の中空部に充
填した場合には、黄銅製フープ１の素材として、ろう付
け用に特に改良されたものを用いる必要はなく、Ｃｕと
Ｚｎを主成分とし且つこれに若干の不純物が含まれた一
般的な「黄銅」を用いながらも良好なろう付けが実現で
きる。

【００１６】これら添加物はフラックス２と一緒に黄銅
製フープ１の中空部に充填する以外に、黄銅製フープ１
の素材そのものに混ぜ込み黄銅製フープ１の素材自体を
「ろう付け用に改良された黄銅」としてもよい。この場
合、黄銅製フープ１の具体的な配合比率は、Ｃｕ５５〜
６５％、Ｚｎ３０〜４５％であり、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，
Ａｇ，Ｍｎ，Ｐから選んだ１種又は２種以上の合計配合
比は５％未満とする。添加量が５％以上であると圧延、
線引き性が悪くなりフープ加工時に割れが生じたりす
る。フープ材の化学成分でＣｕを５５〜６５％としたの
は、５５％未満であると圧延性が悪くフープ加工ができ
ず、６５％を越えると溶融温度が高くなってろう付け作
業性及び浸透性が悪くなるためである。またＺｎを３０
〜４５％としたのは、３０％未満であると溶融温度が高
くなってろう付け作業性及び浸透性が悪く、４５％を越
えると圧延性が悪くなりフープ加工ができないからであ
る。

【００１７】このようなろう付けワイヤＡは図３に示す
ように母材Ｂのろう接部位に位置づけたうえアセチレン
ガス等のガス火炎Ｃに曝して溶融させると、ガス火炎Ｃ
の高熱により黄銅製フープ１が溶融すると同時に黄銅製
フープ１内のフラックス２が溶け出し、還元作用によっ
て母材Ｂやろう接金属Ｄの表面酸化を防止する。また溶
け出したフラックス２は母材表面やろう接金属表面を清
浄にして濡れ性を高めるため、ろう付け強度が高まる。

【００１８】本ろう付けワイヤは例えば図４で示すよう
な自動ろう付け装置に装着して使用する。この装置は、
図５として示す従来の気化性フラックスを用いる自動ろ
う付け装置とほぼ同様の構成であるが、フラックスタン
クを保有しない点が相違している。勿論、既存のフラッ
クスタンク保有の従来設備を用いながら、フラックスを
用いず装置を使用する場合もある。この装置においては
リール１０にロール状に巻かれた状態でろう付けワイヤ
Ａが大量に装置内部にセッティングされており、このろ
う付けワイヤＡがロボット装置１１のアーム１２先端に
まで案内導出されて使用される。尚、図中１３はガス火
炎を噴出する火口、図中１４はガスに点火するための点
火プラグ、１５は前記点火プラグに高電圧を供給する高
電圧発生装置、１６はろう付け対象であるワーク、１７
はこのワークを支持する治具台、１８はアセチレンガス
ボンベ、１９は酸素ガスボンベ、２０は操作盤、２１は
ロボットコンソールであり、２２はＡＣアダプタであ
る。

【００１９】本発明者は本発明のフラックスを包み込ん
だろう付けワイヤを用いてろう付けをおこなった場合
と、気化性フラックスと単なるワイヤとを用いて従来手
法でろう付けを行った場合とを、本発明ワイヤにおける
フラックスの充填量を変化させて比較検討した。黄銅製
フープ１は表１に示す化学組成及び外形状のものを用
い、フラックスにはほう酸とほう砂を８対２の割合で混
合させたものを用いた。共にワイヤは連続体であり自動
ろう付け装置によってろう付け作業を行った。結果を表
２に示す。尚、表２においてフラックス充填量が「０」
とあるのはフラックスを全く充填していない場合であ
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】表２よりわかるように、フラックス充填量
が０．１％〜１０％のものは、その判定は「良」であ
り、気化性フラックスを用いてろう付けを行った場合と
ほぼ同等の仕上がり状態が実現できていることがわか
る。このように本発明によれば自動ろう付け装置を用い
たろう付けにおいて気化性フラックスを用いることな
く、気化性フラックスを用いた場合とほぼ同等の仕上が
り状態が実現できる。そして、気化性フラックスを用い
ていないことから気化性フラックス使用に伴って浮上す
る多くの問題も発生することがない。

【００２３】

【発明の効果】本発明のろう付けワイヤは黄銅製フープ
内に気化性フラックスと同等の作用をもたらすフラック
スを包み込んだ構成としたので、自動ろう付け装置を用
いて効率の良いろう付けを行うことができるとともに、
気化性フラックスを用いることなく気化性フラックスを
用いた場合と同等のろう付けの仕上がり状態が実現でき
る。したがって従来より気化性フラックスの使用に伴っ
て発生していた問題であるところの、安全性確保のため
のコストアップを避けることができる。

【００２４】フラックスにＮｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｇ，Ｍ
ｎ，Ｐ，Ｃｕ又はＺｎから選んだ１種又は２種以上を主
体とする金属粉末を重量比で全重量の１０％未満の範囲
内で充填したり、黄銅製フープの素材が、Ｃｕ５５〜６
５％、Ｚｎ３０〜４５％を含み、且つＮｉ，Ｓｎ，Ｓ
ｉ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｐから選んだ１種又は２種以上を合計
５％未満含んだ化学組成を有しているものである場合、
ろう付け強度が強化されるとともにろう付け時の作業性
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のろう付けワイヤの外観斜視図

【図２】 黄銅製フープの外観斜視図

【図３】 ろう付けを行っている様子を示す説明図

【図４】 本発明のろう付けワイヤを用いる自動ろう付
け装置の一例を示す説明図

【図５】 気化性フラックスを用いる従来の自動ろう付
け装置を示す説明図

【符号の説明】

Ａ ろう付けワイヤ Ｂ 母材 Ｃ ガス火炎 Ｄ ろう接金属 １ 黄銅製フープ ２ フラックス １０ リール １１ ロボット装
置 １２ アーム １３ 火口 １４ 点火プラグ １５ 高電圧発生
装置 １６ ワーク １７ 治具台 １８ アセチレンガスボンベ １９ 酸素ガスボ
ンベ ２０ 操作盤 ２１ ロボットコ
ンソール ２２ ＡＣアダプタ １００ フラックスタンク １０１，１０２ 逆
火防止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 宏二 神奈川県大和市下鶴間3825番地 大和工業 株式会社内 (72)発明者 松永 良昭 神奈川県大和市下鶴間3825番地 大和工業 株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 黄銅製フープ内にほう砂、ほう酸、塩化
   物又はふっ化物から選んだ１種又は２種以上を主体とす
   るフラックスを重量比で全重量の０．１％〜１０％の範
   囲内で充填したろう付けワイヤ。
2. 【請求項２】 Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｐ，Ｃ
   ｕ又はＺｎから選んだ１種又は２種以上を主体とする金
   属粉末を重量比で全重量の１０％未満の範囲内で、フラ
   ックスと一緒に充填した請求項１記載のろう付けワイ
   ヤ。
3. 【請求項３】 黄銅製フープは、Ｃｕ５５〜６５％、Ｚ
   ｎ３０〜４５％を含み、且つＮｉ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ａｇ，
   Ｍｎ，Ｐから選んだ１種又は２種以上を合計５％未満含
   んだ化学組成を有している請求項１又は２記載のろう付
   けワイヤ。
4. 【請求項４】 黄銅製フープ内に充填されたほう砂、ほ
   う酸、塩化物又はふっ化物から選んだ１種又は２種以上
   を主体とするフラックスにより、ろう付けする母材表面
   のクリーニングと酸化防止を行いながら気化性フラック
   スを使用することなく健全なろう付けを行うろう付け方
   法。