ニッケルとニッケル合金の溶接

溶接の難しさ

ニッケル合金の溶接には、大きな 孔の生成傾向 という問題が伴います。これは、固体から液体への状態変化の過程で窒素、水素、酸素の溶解度が急激に変化するためです。アルゴンガスを用いたアーク溶接では、孔の主な原因は液体ニッケルに大量に吸収される窒素です。溶接部が冷却されると、窒素は気体状態に戻り、金属内部に孔を形成します。

結晶化亀裂

ニッケルとニッケル合金の溶接では、粗大な粒界に沿った 結晶化亀裂 が発生しやすく、貫晶構成を有しています。母材と溶接部の亀裂発生を防ぐには、有害不純物の含有を制限し、硫黄をより融点の高い化合物に結びつける元素（最大0.1% Mgおよび最大5% Mn）を導入する必要があります。

脱酸剤

孔のない溶接部を得るためには、電極ワイヤーの表面、溶接の縁、溶接材料、母材（金属被覆、フラックス、保護ガス）の清浄さ、そして溶接時の水素の結合と脱酸が重要です。これを解決する方法として、強力な脱酸剤（チタン、アルミニウムなど）を溶接浴に導入し、水素を安定した揮発性化合物（NH）に変えるか、ニッケル酸化物を結合させる被覆やフラックスを使用します。したがって、溶接技術は大気から溶接ゾーンを確実に保護し、溶接浴の脱ガスと良好な脱酸を実現します。孔を防ぐ効果的な手段としては、短いアーク（最大1.5mm）での溶接があり、これにより大気からのガス流入が大幅に減少します。

合金化

溶接中においては、接合部の必要な使用特性を確保することが重要です。同じ合金であっても技術は全く異なることがあります。ニッケル合金のアーク溶接では、溶接部が母材と同じ化学組成を持つ必要はありません。完全に一致していても亀裂や孔などの欠陥を避けられないからです。必要な特性を持つ溶接部を得て欠陥を防ぐためには、複合合金化に頼ることができます。

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