はんだ付け技術

永久接合を形成する技術の 1 つであるはんだ付けは、金属、非金属、および金属と非金属の組み合わせ (カーボン、合金、高速度鋼、非鉄金属およびその合金 - 銅、アルミニウム、超硬合金、半導体、セラミックスなど）。

はんだ接合部の品質は、表面の洗浄、ベースコートの塗布、はんだ材料の配置、製品のファスナーへの事前組み立て、はんだ付けモードのテストなどの準備作業に大きく依存します。

表面の洗浄では、ワークピースやはんだの材料の毛細管現象を防ぐ酸化物や脂肪汚染物質を確実に除去する必要があります。はんだ付け前の洗浄は、化学的方法と機械的方法の 2 つの方法で実行されます。機械洗浄は粗い汚れ（錆、酸化物など）を除去するために使用され、化学洗浄は油脂や軽い汚れを除去するために使用されます（アルコール、エチル、ブチル、メチル、特殊洗浄剤混合物で拭きます）。化学的脱脂の場合、その後の組成物のすすぎの必要性を考慮する必要があります。

大面積のアブレシブジェット（サンド、ショット）、金属ブラシ、旋盤加工、研削盤などの機械洗浄を行います。ドライブラスト後も除塵が必要です。酸化物の再形成を避けるため、洗浄後はできるだけ早くはんだ付けを開始する必要があります。

ベースコートの塗布は、はんだの流動性を向上させるために使用されます。銅コーティングが最もよく使用されます。耐食鋼にもニッケルメッキが施されています。銅コーティングは、はんだ付けまたは電解析出によって適用されます。

はんだは、ワイヤ、異形フォイル、ペーストなどの形でギャップの近くに配置するか、ギャップに直接配置します。もう1つの方法は、はんだ付けプロセス中に手動または機械ではんだを供給することです。はんだは接着または溶接によって固定されます。

ギャップにはんだを塗布する場合、電着法が広く使用されています（錫、チタン、銅、各種合金）。コーティングのプラズマ溶射も使用されます。接触反応性はんだ付けでは、箔（または溶射コーティング）がギャップに配置され、ワー​​クピースの金属と接触ペアを形成します。

はんだ付けできない表面を保護するために、二酸化ケイ素（Al2O3）、グラファイト、酸化ジルコニウムなどの特殊な「ストップペースト」が使用されます。

部品の一定のクリアランスと相対位置を維持するために製造された部品を事前に固定すること。この場合、取り外し可能な接続 (機器への取り付け、プレス) と 1 つのコンポーネント (加熱、スポット、抵抗またはアーク溶接による組み立て) の両方を使用できます。

はんだ付け接合の設計

はんだ付けモードの主なパラメータは次のとおりです。

• はんだ付け温度、

• 加熱速度、

• 時間を守る

• 加圧力（加圧はんだ付けの場合）、

• 冷却速度。

はんだ付け温度は、これらの材料のはんだ付けの最高許容値に基づいて決定され、はんだ付け温度よりも液相線温度が 20 ～ 50 度低いはんだが選択されます。

薄肉部品に不可欠な加熱速度。それは経験的に決定されます。

はんだ付け温度での保持時間も、濡れて広がるプロセスを確実にする必要があるという事実に基づいて経験的に決定されます。同時に、溶融はんだの作用によりワークピースの金属が侵食される可能性があるため、その値を不当に大きくすることはお勧めできません。

はんだを溶かすための加熱は、手動 (トーチ、はんだごてを使用)、炉、誘導方式、接触方式など、さまざまな方法で行うことができます。

はんだ付け後は洗浄を行う必要があり、原則として 2 段階で洗浄します。 1つ目は、はんだくずの削減です。 2 つ目は、フラックスはんだ付けプロセス中に形成された酸化層を除去する剥離です。強力なフラックス残留物が付着しないと、はんだ接合が弱くなる可能性があります。

ほとんどのはんだフラックスは水溶性であるため、フラックスを除去する最良の方法は、アセンブリを熱湯 (50 度以上) ですすぐことです。はんだ付けされた部品がまだ熱いうちにアセンブリを水に浸すのが最善です。必要に応じて、フラックスをワイヤーブラシで軽くこすってください。より高度なフラックス除去方法である精密超音波洗浄を使用すると、熱水や蒸気への曝露を促進できます。

場合によっては、はんだの過熱部分からフラックスを除去する必要があります。このような場合、フラックスは酸化物で完全に飽和し、緑色または黒色に変わります。この場合、希塩酸溶液（濃度25％、加熱温度60〜70度、曝露時間0.5〜2分）で除去する必要があります。この場合、酸を扱うときはすべての注意事項を守る必要があります。

はんだからフラックス残留物を除去した後、酸化物を除去します。最適な洗浄剤は、はんだ付けに使用するはんだのメーカーが推奨する洗浄剤です。酸性溶液も使用できますが、たとえば硝酸はエッチング中に銀のはんだを破壊します。

フラックスと酸化物を除去した後、はんだ付け接合部には、研磨や油の保存など、他の多くの仕上げ作業を行うことができます。

はんだ付けプロセス中の欠陥は、溶接欠陥と同様、液だれのない非金属介在物、細孔や空洞、亀裂などです。ギャップや加熱が不均一だったり、濡れが不十分だったり、ガス出口がなかったりすると、はんだ付け不能が発生することがあります。

はんだ接合部の非金属介在物は、長時間の加熱や表面の事前洗浄が不十分な場合にフラックスとワークピースの金属との相互作用により、はんだが空気中に含まれる酸素と相互作用するときに発生します。隙間が大きい場合や溶接部の結晶化中にガスの溶解度が低下すると、細孔や空隙が形成されることがあります。

亀裂は、部品の冷却中の熱応力や脆い金属間化合物の形成によって発生することがあります。

はんだ付け方法を観察し、徹底的に洗浄し、はんだ付けする部品間の最適なクリアランスを確保することで、はんだ付け接合部の欠陥のリスクが大幅に軽減されます。

以下も参照してください。 はんだ付けピンとワイヤー