金属同士を接合する溶接には、アーク溶接などをはじめとしていくつかの種類があります。ロウ付けもその一つです。
ロウ付けは溶接のように母材を溶かさず、ロウ材を溶かして金属を接合しますので、溶接にはないさまざまな特徴とメリットがあります。

今回は、ロウ付けとはどのような加工法なのか、はんだ付けとの違い、強度、加工の種類について解説します。

 

溶接の種類

溶接は以下のように「融接」「圧接」「ろう接」の大きく3つに分類され、さらに細分化され、数多くの加工法があります。

 

融接

融接は母材の接合部に熱を加えて母材同士を溶かしたり、母材を接合するための溶加材と母材を溶かしたりして接合する方法です。

・ガス溶接
・アーク溶接・非溶極式（TIG溶接、プラズマ溶接）
・アーク溶接・溶極式（被覆アーク溶接、MAG溶接、セルフシールドアーク溶接、サブマージアーク溶接）
・高エネルギービーム溶接（レーザー溶接、電子ビーム溶接）

 

圧接

圧接は機械的に摩擦や圧力、電流をかけて母材を溶かして接合する方法です。
機械で毎回同じ圧力を加えられるため、容易に品質を維持できます。

・ガス圧接
・摩擦圧接
・抵抗溶接（スポット溶接、シーム溶接、アブセット溶接、フラッシュ溶接）
・超音波溶接

 

ろう接

ろう接は接合部分にロウと呼ばれる溶加材を使用し、溶加材を溶かして接合する方法です。

・硬ロウ付け（ロウ付け）
・軟ロウ付け（はんだ）

 

ロウ付けとは

ロウ付けは、接合する母材（材料）と母材の間に母材の融点よりも低い合金を溶かし、毛細管現象で浸透・拡散させ、これを冷却・凝固することによって接合を行う金属接合方法です。

現在取り扱われている金属の接合のなかでも最も古いとされている冶金と呼ばれる技術です。
古代エジプトで用いられていたことがわかっているだけでなく、日本では奈良の大仏にもロウ付けが用いられていることがわかっています。

母材を溶かさず、ロウ材が接着剤代わりになるため、母材となる材料を傷つけることがなく、同一金属同士だけでなく異なった金属同士の接合に利用されます。

 

ロウ付けとアーク溶接の違い

アーク溶接は母材を高温で溶かして接合する方法で、溶接のなかでも「融接」と呼ばれる技術です。
そのため、母材が溶けた分、寸法や形に変化ができやすいというデメリットがあります。

一方で、ロウ付けは母材を溶かすことなく加熱したロウ材で接合するため、寸法の変化や歪みが起こりにくい点が大きなメリットです。

ただし、接合強度がアーク溶接に比べて劣ることや、アーク溶接と同じく加熱を伴う作業のため、母材への熱影響は避けられないことがあります。また、アーク溶接と違いロウ材と母材に異種材料界面が存在するため、継手性質に若干の影響を及ぼすおそれもあります。

さらに、熟練の作業者による作業のため、作業コストが高くなる、大量ロットの生産やサイズが大きい製品に不向きという点がデメリットです。

 

ロウ付けとはんだ付けの違い

ロウ付けと似たものにはんだ付けがあり、両者の違いは溶接材を加熱した際の融点です。

はんだは温度が450度以下で液相になり、ロウは450度以上で液相となります。
また、加工の際の道具も異なり、はんだ付けでははんだごて、ロウ付けではガスバーナーや工業炉などを使います。

 

ロウ付けの強度

ロウ付けはロウ材が毛細管現象により母材同士の狭いすき間に流れ込み、その隙間を埋めること、ロウ材の組織が母材に流れ込むことで合金層が形成されるため、接合強度が高まります。

多くの場合、ロウ材の強度は母材よりも低いですが、継手の強度はロウ材の強度で決まるわけではありません。
継手に力が加わったとき、母材の間に挟まれたロウは強度の高い母材によって変形を拘束され破壊しにくくなります。

このため、形状が同じ継手であれば、一般的に母材の強度が高い程継手の強度が高くなります。

 

ロウ付けの用途

ロウ付けは異なる金属同士の接合に用いられます。
そのため用途は多岐にわたり、アクセサリーやパイプの接合、大きい物では仏像の接合などに活用されています。

 

溶接の用途

溶接が可能な素材は、ステンレス、鉄、チタン、アルミなど、多岐にわたります。
それぞれ素材に合わせた加工方法で溶接を行い、私たちの身の回りのさまざまな製品となるのです。

例えば自動車、鉄道車両、航空機、建築物、建築機械などの大型のものも溶接で組み立てられています。
さらに、機械部品や人工関節、ロボットなど、最先端の分野でも溶接が広く活用されています。

 

ロウ材の種類

ロウ付けでは接着する金属により、さまざまなロウ材を使い分けます。
おもに使用されるロウ材には次のようなものがあります。

・銀ろう
・銅・黄銅
・リン銅ろう
・アルミろう
・ニッケルろう

 

ロウ付けの加工方法の種類

ロウ付けにはさまざまな加工方法があります。
ここでは、特にアルミニウムのロウ付けで広く使用されている「ノコロックロウ付け」と「真空ロウ付け」の2つの工法をご紹介します。

 

ロウ付けの加工方法の種類

ロウ付けは大きくフラックスを使用した方法と、フラックスを使用しない方法の2つに分かれ、さらにいくつかの加工方法が存在します。

【フラックス使用】
トーチバーナー
浸漬
ノコロック
誘導加熱
炉中

【フラックスレス】
真空
還元ガス

 

ノコロックロウ付け

ノコロックロウ付けは、金属に対して腐食性を示さないフラックスを用いて、アルミニウムの強固な酸化被膜を除去する方法です。
使用後のフラックスは非腐食性であるため除去する必要がなく、塗装が可能で、そのままでも保護被膜になります。

 

真空ロウ付け

真空ロウ付けは高真空雰囲気中でロウ付けする方法です。
ロウ材に添付されているマグネシウム成分が溶解中に蒸発し、アルミニウムの強固な酸化被膜を破壊します。

以前は、真空中でアルミニウムに添付された亜鉛が蒸発し、耐食性が悪化してしまう欠点がありました。近年の技術では改善されています。

 

製品に最適な金属接合方法は専門業者に相談する

金属接合方法のうち、ロウ付けについてご紹介しました。
ロウ付け、溶接にはそれぞれメリットとデメリットがあり、母材の種類や用途によって使い分ける必要があります。

製品に対してどのような金属接合方法が良いかは溶接業者に相談し、金属にとって最適でコストパフォーマンスの高い方法を提案してもらうと安心です。