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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ろう付け部品の錆び対策について)

ろう付け部品の錆び対策について

2023/11/03 14:17

このQ&Aのポイント
  • ろう付け部品の錆び対策方法として、油性の防錆材を塗布することが有効であることが判明しています。しかし、高周波焼き入れ後は油性の防錆材が使用できないため、水溶性の防錆材には効果がほとんどない状態です。さらに、フラックス成分の残留が錆の原因となっている可能性もあります。専用の処理剤を使用することでフラックスの除去が可能であり、スプライン部の錆びを抑制することができますが、この処理剤の取扱いが難しく、次の工程に影響を与えることが予測されるため、実用困難とされています。
  • ろう付け部品のスプライン加工部が錆びる原因については、溶接部の電位配置が規則正しくないことが関係している可能性があります。しかし、具体的な解説は不明です。
  • 現在、問題の部品にはろう付けのみを行うものと、ろう付け後に高周波焼き入れを行うものの2種類があります。油性の防錆材が有効なのはろう付けのみを行う場合であり、高周波焼き入れ後は他の方法を探す必要があります。フラックス成分の残留が錆の原因となる可能性もあり、専用処理剤を使用することで除去が可能ですが、その取扱いや影響が難しく、実用には困難があります。
※ 以下は、質問の原文です

ろう付け部品の錆び対策について

2014/10/22 11:44

本職は機械加工です。

クランクシャフトのPTO軸先端に雌のスプラインを切った筒状の部品(ブッシュと呼ぶ)を圧入し、更にこの部分を銀ろうでろう付けしているタイプの量産部品があります。

圧入までの機械加工は弊社内で行っていますが、ろう付けと高周波焼き入れは外注メーカーに依頼しています。

以前からこのろう付け後にスプラインが錆びてしまうことが非常に気になっていました。最近時、完成品状態で長期(約1か月)ストックしてあった製品のスプラインが今まで見たこともないような錆びになっていました。
特別な防錆処理をしないままいつも通り倉庫へストックしてしまったのが発錆を加速させてしまったことは大いに反省しています。

しかし、錆びているのはスプライン部のみであり、ここで以前からの疑問であるろう付け後に何故スプライン加工部が錆びるのかについて追究したいと考えました。

ろう付けの前処理として 
  ?水溶性洗浄液で部品を洗う
  ?ブッシュろう付け面にフラックスを刷毛塗りする
  ?ブッシュを圧入する
ここまでが弊社の作業となります。

この状態のワークを外注メーカーに渡し、ろう付けを行ってもらうというものです。外注メーカーでの作業内容詳細はまだつかめていません。

ろう付け後に弊社に戻ってきた時は、すでにスプラインがうっすらと赤くなっています。
メーカーでの作業要領に何か不足した処理があるのではないかという気持ちは当然ありますが、錆の発錆メカニズムについて自分自身がよく理解してから打ち合わせに望みたいと考えております。

インターネット検索で、「溶接部は電位配置が規則正しくないので錆びやすくなる」という言葉を見つけましたが、スプラインが錆びやすいのも類似した現象なのでしょうか?また、「電位配置が規則正しくない」という表現をもっとわかりやすく解説してもらえないでしょうか?

ろう付け箇所が錆びやすい理由、並びに その対策方法などについての情報をお寄せ頂けたら幸いです。よろしくお願いいたします。

この対象の製品には2種類があります。
?ろう付けのみを行うもの
?ろう付け後 高周波焼き入れを行うもの

ろう付けメーカー様との協議でろう付け後に油性の防錆材と水溶性の防錆材をテストしてみました。
すると油性の防錆材を塗布したことでかなり発錆が抑制されることが判明しました。したがって?のタイプではこの方法が有効みたいです。

しかし、?のタイプの場合、再度コイルで加熱しますので油性の防錆材が使用できません。水溶性の場合、期待を完全に裏切られてほとんど効果なしの状態が現状です。何かいものをご存じないでしょうか?

又、このケースでの錆のメカニズムが何であるか?もっとも関係性が深いのは何か?をどうしても知りたいです。

現在使用しているフラックス販売会社に対しては、錆びた症状を撮影した写真など送って見てもらいましたが、錆の原因がワークに残留するフラックス成分の可能性もあるかもしれないとの発言もされるようになりました。
そこでフラックスを落とす専用処理剤はないか?と尋ねたら、自社では売っていないけどそういうものを扱っている会社もあるということを教えてくれました。

そこで、この紹介された専用処理剤をサンプルとして入手し、ろう付けメーカー様にテストして頂きました。すると今まで試した洗浄剤のたぐいではもっとも優れた洗浄(フラックス除去効果)力を確認できました。
フラックスが残留していると言うことはスプライン歯面にフラックスがコーティングされている状態となり、ゲージが通らないのですが、この専用処理剤を使用するとゲージがスムーズに通せます。
数時間、及び数日後のスプラインの表面状態も良好(錆び「0」ではないが)なことも確認できました。

しかし、この主成分は「硫酸水素ナトリウム」などを主成分とするものであり、その取扱いが難しいことや次工程(高周波焼き入れ)に与える影響が大きいことが予測されるなどの理由でろう付けメーカー様からは実用困難との判断になってしまいました。

ただ 今回のテストで フラックスを完全に取りきることができれば酷い錆にはならない事だけは、明らかになったように思います。
特別な装置を使わずフラックスを除去する画期的な方法がないかと模索中です。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2014/10/28 22:20
回答No.6

情報を総合すると「スプライン面に付着残留したフラックス」が腐食原因のように思います。塗布、圧入、その後の扱い、ろう付け時に付着する可能性はありませんか。

追加情報から見て、フラックスが原因であることは、ほとんど間違いありません。ろう付けについては素人なので、以下は参考に。

1. フラックスの付着状態。一度溶融しているので、スプラインに付着している薄い被膜は緻密で、強固に付着(鋼とわずかに反応している可能性もある)。

2. 残留フラックスの腐食性。一度溶融しているので、フリーの水分は飛んでおり、そのままの乾燥状態ならば(フラックス屋が言うとおり)、あるいは油がついても、腐食性は弱い(油防錆剤でもわずかに腐食するので弱い腐食性はある)。しかし水が共存すると、強い腐食性液(酸性液? ハロゲン?)を生成するので、不十分な水洗浄は逆効果。

3. 除去方法。水に浸漬揺動した程度では除去は不完全(引き上げると直ちに腐食する)。金属ブラシで落とすことが必要ではないでしょうか。もしくはフラックス除去剤(あるかどうか知りませんが)を使う。

お礼

2014/10/29 08:45

フラックスについては一番最初に疑った原因のひとつです。
何故なら、同じ部品を圧入下状態で銀ろう・フラックスを塗布しないものは問題視するような過激な錆は発錆しなかったからです。
すぐにフラックスメーカーに問い合わせたところ、「残留フラックスは長い時間をかけて金属を腐食するが、即時に錆を誘因するものではない。」という回答をもらいました。

その後のテストで油性防錆油に浸漬すると発錆は抑制されることが事実として確認できたので、フラックスが直接原因であるという考えはいったん棚に上げていたところです。

指摘にありましたが、ろう付け時の様子をよく観察しますと、加熱されて透明状になったフラックスが(銀ろうに比べて比重が軽いので)上方に移動して最終的に圧入した部品の内部(スプライン部)に流れる様子がはっきりと確認できます。
もう一つ補足して言うならば、このフラックスが瞬間的にプライン歯面をコーティングしてしまう状態になっているのは間違いなく、洗浄しないと ゲージが挿入できなくなります。

ワークが人肌温度になったところで、水溶性の洗浄・防錆液の中に浸漬するのですが 引き上げて数秒もすると赤茶に変色を始めます。この状態でゲージを通せばとりあえず挿入できるレベルまでにはなります。

油性防錆油が使用できれば良いのですが、次工程で火を使うので無理という状況でたいへん苦しんでいます。

ご意見ありがとうございます。

>不十分な水洗浄は逆効果。
・・・・これまでのテスト結果を思い浮かべるとこの指摘は非常に重みがあります。

>金属ブラシで落とすことが必要ではないでしょうか?
・・・・スプラインの大きさなどを考慮して適正なものが無いか探してみたいと思います。
但し、弊社の作業ではなく ろう付けメーカー様の了解が必要ですので相談してみたいと思います。

又 お気づきになったことがあれば 是非ご指導をお願い致します。

質問者

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その他の回答 (7件中 1~5件目)

2014/10/29 13:13
回答No.7

他の回答者の方も指摘されていますが、私も錆の直接の原因はフラックスであると考えます。
質問者様はフラックスメーカーの回答を理由とし、フラックス説に懐疑的な様子ですが
フラックスメーカーの回答はあくまで、「残留」フラックスによる影響ということになると思います。

雌スプラインが腐食するとのことですが、外周部はどうでしょうか?
もし外周部は腐食していない、あるいは内部と比べ程度が軽いのであれば
フラックス原因説を裏付ける現象と思います。

後工程に高周波焼き入れをする部材について悩んでおられますが、
防錆油の塗布は有効なのですから、ろう付けから高周波焼入れまでのインターバルを短くする、
または、ろう付け行程と高周波焼き入れ工程を兼ねてしまう、などが良いと思います。
(行程を分けると、高周波焼き入れ工程で残留フラックスが悪さをします)

お礼

2014/10/29 19:28

貴重なご意見ありがとうございます。
『まる』さんや『黒猫』さんの言うとおり、今はフラックスが悪さをしているという方向へ揺れています。

本日、油脂メーカー様から指摘をされたことがあります。
まだ100%理解できていないのでうまく説明ができませんが・・・・フラックスにより酸化被膜を破壊された処理部は、非常に不安定な状態で そこへフラックスの加熱によって生成されたフッ化物が攻撃をして酸化に至るというようなイメージでした。

これを対策する為には、最初にできるだけきれいにフラックス成分を落として酸化が始まる前に防錆剤の油分金属表面をコートすることが必要であるという感じで理解しました。

本日、現場に確認にいきました。ろう付け後に2種類の洗浄・防錆剤に数十秒浸漬させてスプラインにゲージが通ることを確認(フラックスはそれなりに洗浄できたとみなしています)して、明日 高周波焼き入れをする段取りで本日の作業を終わっています。

今日の段階では、酷い錆の発生はありませんでした。(「0」ではありません。)
明日の結果を又、報告させて頂きます。

質問者
2014/10/25 14:33
回答No.5

前後は関係なく
* 他と比べて、油分が飛び易い環境で、低下若しくはなくなる
* 境界部分が、毛細間現象等で、結露等の水分が溜まり易く、蒸発し難い
* 異種金属の電池作用による錆(エロージョン含む)
の要因

2014/10/23 20:16
回答No.4

普通焼入れすれば炭素鋼は多少錆びにくくはなるけど、
やっぱメッキ処理する。硬質クロムとかカニゼンとか。

フラックスは多少皮膜の役目果たすけど
ろう付け作業条件によっては、油分を飛ばして無防備にしてくれる。

防錆油を塗布して通気性の無い袋に入れてシリカ突っ込むよ。
LMガイドとかの扱いと同じ。

今年は雨が多いから。室内だって平気で錆びるよ。

お礼

2014/10/27 08:42

アドバイスありがとうございます。

製品の種類として?ろう付けのみの物 ?ろう付け後高周波焼き入れする物の2種類があります。

?の場合、フラックスを洗浄もかねて油性防錆液の中に浸漬させると錆の発生はかなり抑制されるようです。("0"にはなりません。)

?の場合、高周波焼き入れで加熱するために、この前工程で油性防錆液は使用できません。水溶性で代用するのですが、錆びてしまいます。

これがろう付けメーカー様と協議しながらテストしてきて新たに分かったことです。油脂メーカー様といろいろ情報交換しながらテストしていますが いまだ適正なものが探し出せていません。

質問者
2014/10/22 13:46
回答No.3

本体とブッシュ材質はいずこに?

ロウ付けフラックスは邪魔になる付着物を取去りきれいな素地を露出させロウ付けを助けるので、何らかの化学作用があり、完了後は洗浄して落とすのが原則で、怠ると錆びてきます。

半田用フラックスの松脂は「無洗浄」と称するものあるが、逆にいうと洗浄を要するのが普通。

>ろう付け後に弊社に戻ってきた時は、すでにスプラインがうっすらと赤くなっています。

ロウ付け中にその変化がないと役目を果たさないのです。周辺も加熱され反応が促進されて純な状態になるから、そこはあとで錆も出やすい。
フラックス成分には吸湿性があり残留すれば更に悪くなるので洗浄は欠かせない。

異種金属接触による腐食なんてのは水が絡んではじめて起きることです。
室内放置でも結露するので、表面処理無の鉄材の一般的な扱いとして、乾燥剤を添えて密封保管や錆止油塗布をするのが普通です。使用時にそれを取去る面倒は覚悟する。

  ろう付用フラックスはどのような作用をするのでしょうか。
  http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0080010050


>溶接部分は、電位配置が規則正しくないので、錆やすいです。

電位配置とは何なのか理解しかねる表現です。

>局部電池・・・

の具合を変化させることはほぼ無い。

経験的に溶接部は少し錆びやすい。しかし錆止油や亜鉛めっきが飛ぶからなど内部からではない原因も。
SUSは本来さびにくいから敏感。元あったガード役の酸化クロム膜が溶接で乱れると理由が明確。それらを混同してると思われ


ロウ付けは異種金属が付着するものの、温度は溶接よりも相当低く焼入焼鈍より低く組織の乱れは無いと言えます。

水溶性防錆剤の口上書きの例

   工程間一時防錆用。鉄系金属に効果あり

乾けば、そして長期はあてにできません。

お礼

2014/10/22 14:07

質問の仕方が悪くて申し訳ありません。
クランクシャフト本体は S48C
ブッシュは S45Cです。

実は、フラックスが怪しいのではと思い、フラックメーカーに確認をしました。
「残留フラックスは長時間かけて腐食させる原因にはなるが、直ちに腐食が始まるということではない。」という答えをもらいました。

岩魚内さんが指摘したフラックスは洗い流すという行為は必ず行うべきものであることもこの時教えられました。
この点については、外注メーカーさんとの打ち合わせ時に確認したいと思っています。

スプライン部の錆が著しいことをどう解釈するか?
フラックスも十分怪しいのですが
高周波誘導加熱されていることとの因果関係はどうなのでしょうか?

残留フラックスを除去することの重要性は良くわかりましたが、
>周辺も加熱され反応が促進されて純な状態になるから、そこはあとで錆も出やすい。
という表現がいまいち理解できません。

鉄に水滴が付くと 水滴内に陽極と陰極が形成され局部電池となり鉄イオンが溶け出し錆となる。
特に溶接部分は電位配置が規則正しくないので錆びやすい。
http://www.nc-21.co.jp/knowledge/mame_01.html
こういう記載をあるメーカーのホームページで見つけました。

岩魚内さんの「加熱されて反応が促進されて純な状態になる」というのが
どういう状態なのかが良く理解できません。
ここのところをもう少し説明お願いできたらありがたいです。

質問者
2014/10/22 12:56
回答No.2

異種金属接触において、両金属のイオン化列の差が大きいと腐食が進行しやす
い傾向があります。以下、参考にしてください。


http://www.sofutemu.co.jp/page3.html
http://www.sofutemu.co.jp/husyokurei.html
http://www1.ttn.ne.jp/~tame/fusyoku/fusyoku.html

>クランクシャフトはS45C
 ブッシュはS48Cです。

銀ロウで接合するとロウ材間が問題になるように思いますが。

水の存在を指摘されていますが、空気中の水分でも温度変化を伴うと結露等も
考えられるのでは?銀ロウは銀と銅が主成分になるので異種金属接触となる
可能性があります。

http://www2.odn.ne.jp/~cbl61670/f_Ag-braze.htm

錆対策にはサビの原因を絞る必要があります。「異種金属接触」はひとつの
仮説であって、本当にそうなのか調べる必要があります。ロウ材を用いなけ
れば錆びないのか検証が必要だと思います。もしそうなら、ロウ材の材料を
見直すか、防湿方法の検討などでしょうか?
サビのメカニズムは単純ではありません。以下参考まで。

http://tri-osaka.jp/group/kikaikinzoku/hyoumen/surface/corrosion/Sato1.htm

お礼

2014/10/22 13:52

このような現象が起きるとは初めて知りました。

クランクシャフトはS45C
ブッシュはS48Cです。

異種金属接触にあたりますでしょうか?

部品の酸化被膜を破壊し金属面同志を完全接合するためにフラックスを塗布します。

又、ろう付け後、破壊検査でろうづけ長さを検査したり、ろう付け箇所のねじり破壊トルクを検査したりしています。ろう付けの強度はまったく問題がありません。

問題なのは錆びです。

もし 錆のメカニズムが「異種金属接触」だとして どうすれば錆に対抗することができそうでしょうか?

防錆油がかなり効果あることがテストで確認できたのですが、次工程ですぐに高周波焼き入れがある機種もあり この場合、油性の防錆材が使用できず対策に困っています。

アドバイスありがとうございます。

一度、銀ロウ及びフラックスを塗布しないでコイルで同じ条件で焼いてもらいました。
スプライン部(圧入部品内側)には錆は発生しませんでした。

場合によってはフラックスが悪影響していることも否定できなかったので、フラックスメーカーにもいろいろ情報をもらいましたが、即時に腐食させるとは考えにくいとのことでした。

消去法でいくと錆びの原因を「異種金属接触」と考える推定も否定できないような気がしてきました。どうでしょうか?

質問者

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