タングステンへのメッキ

質問

無鉛ペースト半田を溶かして半田付けをしたいと考えています。機械は瞬間溶接機みたいなもので、タングステン製のこて先に電流を流して発熱させ、その熱で無鉛半田を溶かすというものです。使用しているうちにこて先が黒ずみ、熱が伝わりにくくなってしまうためか、半田が溶けなくなります。（この黒ずみ、竹串で剥がれますので、酸化膜だと思っています。）
　このこて先の酸化膜？をなくす、もしくは減少させるために、メッキは出来ないかと考えていますが、何かいいメッキはないでしょうか。
　耐熱性を考えると、無電解Niメッキくらいかと思いますが、こて先に電流を流して発熱させるので、導電性のメッキだと問題があるのかもしれません。アドバイスなどありましたらお願いします。
　ちなみに、機械側のパラメータは電流と時間で、ON-OFF制御です。今以上に数値を上げると、半田が煮えた状態になったり、こて先が真っ赤になって相手部品へのダメージ大となってしまいます。

回答No.3

noname#230359

もう一つ思いつきました。
使用しているうちに黒ずんで・・・という現象で条件が変化するのであれば、使用前に空焼き（ワークなしで通電発熱を繰り返し）を行い、黒ずんだ状況を安定させてから、半田が安定して溶ける電流条件を見つけて、量産に入ればいいのではないでしょうか。

抵抗溶接の世界で、タングステン系電極によく用いられる手法です。

お礼

アドバイスありがとうございます。
電極材変更時に試してみようと思います。
今ちょっと、別の事が気になっています。最初に「酸化膜」と記載しましたが、確かに黒くなっているので、それは事実だと考えています。しかし、「竹串で剥がれる」というのは、別の何かが焦げてこて先に付着しているのではないか、とも思えるのです。洗浄で表面に付いたフラックスはなくなっているはずですが、それを含めて、添加物として熱で焦げるような材料が入っていないかどうか等を確認中です。

回答No.2

noname#230359

＞タングステンは温度が上昇すると導電性が変化すると聞きました。(間違いかもしれませんが。)

その通りです。温度が上がると固有抵抗が上昇します。これは金属の一般的傾向です。

＞となると、メッキにも同じ特性が必要なのかと考えた次第です。電気回路で考えると、こて先はタングステンの抵抗とメッキのそれの並列回路になるはずで、タングステンの抵抗が増大すると電流の多くはメッキ側に流れてしまい、発熱量に影響が出るのではないかと心配になったため、そういった書き方になりました。

めっき厚みはたぶん数ミクロンから数十ミクロンとなるでしょう。その導通面積から計算される抵抗値は、きわめて大きくなりそうですね。
タングステンの導通面積の抵抗値を、温度上昇による抵抗率増を加味して考えても、めっき側のそれと比べてきわめて小さいと思われます。
よってめっき側への電流増加は無視できそうな気ががしますがいかがでしょうか。

＞こて先の形状ですが、先端は幅3.0mm×厚み1.0mmで、長さ方向は0.8mmのところまで0.3mmのすり割りが入っています。これは、弊社の設備屋さんが設計した形状で、市販品ではありません。

いわゆる「ヒーターツール」と呼ばれるものの様ですね。
急峻な温度上昇がなされるもののようですから、めっきは剥離などでむずかしそうですね。
材料としてはタングステンのほかに「超硬、チタン、スーパーインバー、コバール、モリブデン、ステンレス」などが用いられていますので、電極材質変更も視野に検討されてはいかがでしょうか。

http://www.ipros.jp/contents/product/007379002.html

http://www.marubun.co.jp/sanki/pdf/tcwseries.pdf

お礼

御回答ありがとうございます。大変参考になりました。
こて先は加熱・冷却が２３秒で繰り返されるので、メッキは難しいように思えます。一度メッキ屋さんと話しをしてみます。材料変更については、モリブデンで試作を行ってみようと考えています。
ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

たしかにめっきあたりで改善したいですね。
そこでもう少し補足おねがいします。

・無鉛ペースト半田の組成はわかりますか？
・なぜ「導電性のメッキだと問題があるのかもしれません」なのでしょうか。こて先のタングステン自体が導電性があります。タングステン表面にもともと非導電性の処理が行われていたのでしょうか。その処理（材質、厚み）はわかりませんか
・タングステンのこて先とのこと。そのはんだこての標準品ですか？　もしくはNIN-NINさんのところで選定されたものですか？標準品ならばそのはんだこてのメーカーや型式をご教示ください。

補足

御回答ありがとうございます。遅くなりましたが、補足させていただきます。
・無鉛半田の組成は確認中です。まだメーカーさんから回答が来ません。(わかり次第補足致します。)
・タングステンは温度が上昇すると導電性が変化すると聞きました。(間違いかもしれませんが。)となると、メッキにも同じ特性が必要なのかと考えた次第です。電気回路で考えると、こて先はタングステンの抵抗とメッキのそれの並列回路になるはずで、タングステンの抵抗が増大すると電流の多くはメッキ側に流れてしまい、発熱量に影響が出るのではないかと心配になったため、そういった書き方になりました。
・タングステン表面には、処理はされていません。
・こて先の形状ですが、先端は幅3.0mm×厚み1.0mmで、長さ方向は0.8mmのところまで0.3mmのすり割りが入っています。これは、弊社の設備屋さんが設計した形状で、市販品ではありません。
・以上をふまえた上でアドバイスをいただければ幸いです。