(57)【要約】【課題】従来使い捨てにされていた半田こてチップを、資源の有効活用、環境保全、半田作業のコスト低減を果たすため再生する再生方法、並びに再生チップを提供する。【解決手段】半田こてチップ１０の表面を覆う鉄メッキ層１２が使用により損耗して窪み２０が形成された際、窪み２０の底が基材１１の銅に達して銅が露出する前の鉄メッキ層１２が残存している段階にて半田こてチップ１０を回収し、回収した半田こてチップ１０の鉄メッキ層１２の窪み２０内に純鉄２１の堆積層を肉盛してこれを埋め立てる。窪み２０を純鉄の堆積層３５で埋める工程は、陽極３１に純鉄、陰極３２に半田こてチップ１０を配した放電硬化法が利用可能である。この際、陽極３１には純度約９９．９９９％の純鉄が利用されることが好ましい。この再生方法は、再生された半田こてチップ１０に対してさらに一回もしくは複数回繰り返して適用することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田付け作業に使用されて損耗した半田こてのこて先部位である半田こてチップを再生するための再生方法において、
半田こてチップの表面を覆う鉄メッキ層が損耗して窪みが形成された際、窪みの底が基材の銅に達して銅が露出する前の鉄メッキ層が残存している段階にて半田こてチップを回収し、
前記回収した半田こてチップの鉄メッキ層の窪みに純鉄を肉盛して埋めることにより、当該半田こてチップを再利用可能な状態とすることを特徴とする半田こてチップの再生方法。
【請求項２】
前記窪みを純鉄の層で埋める工程が、陽極に純鉄、陰極に半田こてチップを配した放電硬化法によって行われる、請求項１に記載の半田こてチップの再生方法。
【請求項３】
前記陽極として使用される純鉄が、純度約９９．９９９％の純鉄である、請求項２に記載の半田こてチップの再生方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一に記載の再生方法により再生された半田こてチップに対し、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の再生方法をさらに一回もしくは複数回繰り返して適用することを特徴とする半田こてチップの再生方法。
【請求項５】
再生処理された半田こてチップに、再生処理されたことを識別可能な識別標識を付与する工程をさらに含む、請求項１から請求項４に記載の半田こてチップの再生方法。
【請求項６】
半田付け作業に使用されて損耗した後に再利用可能な状態に戻された再生半田こてチップであって、請求項１から請求項５のいずれか一に記載の半田こてチップの再生方法により再生されたことを特徴とする再生半田こてチップ。
【請求項７】
半田付け作業に使用されて損耗した後に再利用可能な状態に戻された再生半田こてチップであって、使用により損耗した半田こてチップ表面の鉄メッキ層の損耗箇所に純鉄が肉盛されていることを特徴とする再生半田こてチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田こてのこて先となる半田こてチップの再生方法、並びに該再生方法により再生された再生半田こてチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
半田付け作業に際して、半田を溶融状態にまで加熱するための半田こてが使用されている。半田こては一般に、通電により得られる熱エネルギを半田こて先端のチップと呼ばれる部位（以下、単に「チップ」ともいう。）に伝え、これにより加熱されたチップを半田に密着させて半田を溶融し、必要な接合箇所にこの溶融した半田を落とし込んで部材間の接合を行う。チップの主要材料としては一般に熱伝導性の高い銅が使用される。工業用に使用される半田こてでは、繰り返しの使用によって半田やフラックスによる耐食性の劣る銅をそのまま使用すると腐食、磨耗、表面の黒化が発生し、これにより半田の濡れ性が悪化して作業性が低下する。このため、一般に工業用に使用されるチップには耐食性の良好な被覆等の表面処理が施され、また着脱可能にして損耗したチップを取り替えて使用するよう構成されている。
【０００３】
一方、半田の素材としては、かつては鉛−錫系の合金が使用されていた。しかしながら、鉛の使用による作業者の健康障害や環境汚染等の問題が顕在化したため、現在、工業的には鉛フリー半田（無鉛半田）の使用が主流となっている。鉛フリー半田にも、例えば錫−銀−銅系合金、錫−亜鉛−ビスマス系合金など各種の材料の組み合わせが見られるが、これらにいずれも共通して言えることは、従来の鉛−錫系半田と比較して融点が高くなることである。例えば鉛−錫系の半田では融点が約１８０℃であったものに対し、錫−銀−銅系の鉛フリー半田の場合には２２０℃程度から高いものでは３８０℃までに融点が高まる。融点が高くなることによって当然チップの使用条件も過酷となり、チップ磨耗の程度が加速するという結果をもたらす。すなわち、鉛フリー半田の普及によって半田こてチップの寿命が大幅に短くなる傾向にあった。
【０００４】
半田チップには各種形状があるが、図４は、従来技術におけるチップ１０の一例を示している。上述したように、チップ１０は基材１１として熱伝導性の優れた銅が用いられるが、実際に半田を溶融する部位には半田に対する耐性の優れた適切な耐食性、耐磨性を備え、かつ半田との濡れ性にすぐれた材料で銅基材１１が被覆されている。この被覆をする材料も各種提案がされているが、例として鉄−ニッケル合金（例えば、特許文献１参照。）の被覆部材（バルク材）や、鉄メッキ（例えば、特許文献２参照。）による被覆が行われている。
【０００５】
図４に示す例は、特許文献２に開示されたものと同様な構成を示しおり、図において、銅の基材１１の上に例えば２５０〜３００μｍ厚ほどの鉄メッキ層１２が施され、半田付け作業には使用されない図の右側となる根元側にはその上に防錆対策としてクロームメッキ層１３が、そして半田付け作業に使用される図の左側の先端部分には、使用開始までの間の鉄メッキ層１２の防錆を確保し、また半田との濡れ性を高めるために半田メッキ層１４が施されている。
【０００６】
このような工業的に使用される半田こてチップ１０は、半田付け作業の繰り返しの過程において表面の鉄メッキ層１２が半田により侵食や磨耗によって損耗し、鉄メッキ厚が減少して内部の基材１１である銅が露出し、あるいは銅の内部までが侵食されるに及んで作業性が低下する。このため従来では銅の露出または侵食が見られた段階でチップの使用は中止され、新しいチップ１０に取り替えられる。使用後のチップ１０は廃棄処分となり、すなわち消耗品として「使い捨て」にされるのがチップ利用の実状である。チップ１０自身が比較的小さく（例えば図示の例で基礎径が約７ｍｍ）、被覆層の再処理をするよりはチップ１０を取り替えた方が手間がかからず、コスト的にも大きな差は生じないと見られ、このため現在ではこのような使い捨てによる使用形態が確立されている。廃棄処分とされたチップ１０は回収されて溶融銅として再利用されるが、表面に残る半田層、鉄メッキ層、クロームメッキ層が混在するなどの問題は残る。ちなみに、使用条件や表面処理条件などによってばらつきはあるが、１つのチップ１０で可能な半田溶接作業回数は、約１０，０００回〜１２，０００回ほどであり、ただしチップの形状等によっては約２０，０００回以上に達するものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３１７６２９号公報
【特許文献２】実公平７−２３１０５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３２９５１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】鈴木正敏「放電硬化法」（「鉄と鋼」第４８年（１９６２）第１号  第５０〜６３頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の「使い捨て」によるチップの使用形態には問題があった。その１つは、いうまでもなく資源の無駄使いである。被覆層である鉄メッキ層１２が損耗したとしても、基材１１である銅部分はほぼ新品と同じ状態にあり、これを溶融して再利用するとしても、新たな加工工程を経ることによって余分な工数、エネルギ、ロジスティック等を必要とする。また、その間に当然ながらある程度のロスが生じ、また現在でもすべてが回収されることなく廃棄されているものもあることから、資源の有効活用の観点からは問題であり、活用効率が低い。チップの中にはこて先加熱用のヒータ部分を内蔵した形式のものがあり、従来この形式ではヒータやヒータを覆って保護するステンレス製のパイプ部分などを含めてこれらすべてが使い捨てにされていたことから、より多くの資源の無駄使いが発生していた。
【００１０】
加えて、半田こてチップの使用者には、使い捨てられたチップを補うために新たなチップを購入するというコスト負担が発生し、これは半田作業の加工費を高めるものとなる。特に上述したヒータ部分を内蔵した形式のチップでは通常のチップの２倍以上のコストとなるため、その負担がより大きなものとなっていた。更なる例として、ロボットにより自動制御された自動半田工程に使用される高熱容量に対応したチップの場合、通常のチップに対して約１０倍もしくはそれ以上のコストとなるものがあり、これらが使い捨てにされていたことから利用者は大きなコスト負担を強いられていた。
【００１１】
以上に鑑み、本発明では、これまで使い捨てにされていた半田こてチップを安価にリサイクルし、資源の有効活用、環境保全、半田作業のコスト低減を可能とするチップの再生方法、並びに該再生方法により再生された再生チップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、使用により損耗した半田こてチップを、被覆層である鉄メッキ層が完全に損耗して基材である銅が露出する前に回収し、この損耗部分に対して局部的に純鉄を盛ることによってチップの再生を図り、上記課題を解決するもので、具体的には以下の内容を含む。
【００１３】
すなわち、本発明に係る１つの態様は、半田付け作業に使用されて損耗した半田こてのこて先部位である半田こてチップを再生するための再生方法であって、半田こてチップの表面を覆う鉄メッキ層が損耗して窪みが形成された際、窪みの底が基材の銅に達して銅が露出する前の鉄メッキ層が残存している段階にて半田こてチップを回収し、次に前記回収した半田こてチップの鉄メッキ層の窪みに純鉄を肉盛して埋めることにより、当該半田こてチップを再利用可能な状態とすることを特徴とする半田こてチップの再生方法に関する。
【００１４】
上述した鉄メッキ層の窪みを純鉄の堆積層で埋める工程は、陽極に純鉄、陰極に半田こてチップを配した放電硬化法によって行うことができる。この際、陽極として使用される純鉄には、純度約９９．９９９％の純鉄を利用することができる。
【００１５】
本発明に係る上述したいずれかの再生方法は、再生された半田こてチップに対してさらに一回もしくは複数回繰り返して適用することができる。その際、再生処理された半田こてチップには、再生処理されたことが識別可能な識別標識を付与することができる。
【００１６】
本発明に係る他の態様は、半田付け作業に使用されて損耗した後に再利用可能な状態に戻された再生半田こてチップであって、上述したいずれかの半田こてチップの再生方法により再生されたことを特徴とする再生半田こてチップに関する。
【００１７】
なお、上述した「純鉄」の定義は必ずしも明りょうにはされていないが、例えばＪＩＳ規格における純鉄（ＳＵＹ−１）の例では、不純物の含有率を以下の表１のように定めている。
【表１】
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以上を考慮して、本明細書では「純鉄」を、鉄の純度が９９％もしくはそれよりも高いものを言うものとする。一般に純鉄は錆び難い（耐腐食性が高い）と言われるが、鉄の純度が高くなるほどその傾向が強くなり、したがって半田こてチップの表面被覆に使用される鉄の層は、少なくともその純度が９９％の純鉄、あるいはこれ以上の純度の純鉄であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施により、従来は使い捨てにされていた半田こてチップを有効に再生利用することができ、資源の有効活用、作業コストの低減、エネルギ等の無駄を排除することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る半田こてチップのリサイクルの概要を示す説明図である。
【図２】本発明に係る半田こてチップの再生処理にて使用される放電硬化法の回路図である。
【図３】本発明に係る半田こてチップの再生処理における放電加工法の説明図である。
【図４】半田こてチップ、及びその表面被覆の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る半田こてチップの再生方法（リサイクル方法）について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係るチップの再生方法の概要を示している。図はいずれもチップの先端要部のみを示しており、その内（ａ）は、新品時もしくは再生直後のチップ１０の状態を示している。基材（銅）１１の上に純鉄メッキ層１２が施されているのは、先に図４で示したものと同様である。ただし、図４に示す先端部分の半田メッキ層１４は、半田付け作業の過程で溶融し、新たな半田が鉄メッキ層１２を被覆することがあるが、図１ではその半田メッキ層１４を省略している。
【００２１】
図１の（ｂ）において、半田付け作業の繰り返しの使用によってチップ１０の鉄メッキ層１２が侵食により損耗し、その結果表面に局部的な窪み２０が生ずる。従来技術ではこの状態にあってもさらに使用が継続され、銅の基材１０が露出するまで、さらには銅が侵食されるまで使用されていた。これ対して本願発明では、図１（ｂ）に示すように銅が露出する前の鉄メッキ層１２が残っている段階でチップ１０の使用を中止し、チップ１０を回収するものとしている。一般には鉄メッキ層１２は使用の過程において均一に損耗するのではなく、使用頻度の高い場所が図示のように局部的に損耗して窪み２０を形成する。このため、従来、露出するまでに１０，０００回の半田付け作業が可能であったとすれば、本実施の形態では例えばこれを８，０００回で使用中止とする。これにより、窪み２０の底は基材１１の銅まで達することなく、例えば約２０μｍほどの残留鉄メッキ層１３が残った状態で使用が中止される。
【００２２】
このように銅が露出する直前の見極めは、作業内容によってばらつきがあるため一概に言えないが、各作業の過去実績に基いて統計的に把握可能である。約１０，０００回の使用が可能であったものを８，０００回で留めるのはその一例であり、その他にも作業者による目視により判別することなども可能であろう。勿論、科学的にこの状態を把握するために、窪み２０の底の鉄メッキ層１２の残留厚さを、蛍光Ｘ線、電磁波、渦電流などを利用した非破壊によるメッキ膜厚の測定を行い、判断することも可能である。しかしながらこのような測定作業には手間と時間を要するため、適当な比率で抜き取って測定し、これ統計データに活用することなどの便法が考えられる。
【００２３】
一旦内部の基材１１である銅が露出してしまうと、半田及びフラックスの作用によって短時間で銅が腐食され、表面が黒化するため、以下に述べるその後の表面処理作業が困難となることから、このように銅が露出する前の段階でチップの使用を中止し、これを回収して再生処理することが好ましい。ただし、鉄メッキ層１２が腐食により無くなって銅が表面に露出した場合にあっても、表面が黒化したり腐食が銅内部まで及ぶ前の段階であれば、再生処理は比較的容易に対応可能である。
【００２４】
上記（ｂ）の状態に至ったチップ１０を回収し、まずは表面を研磨して汚れを落とした後、（ｃ）に示すように窪み２０に対して局部的に純鉄２１を盛る。図では窪み２０を１か所のみ表示しているが、複数の窪み２０が見られた場合には各窪み２０において同様に純鉄２１を盛る。鉄メッキ層１２の全体に純鉄２１を盛ることを排除するものではないが、これでは無駄が多くなるため、窪み２０部分のみの表面再処理を行うことが好ましい。純鉄２１の肉盛には、各種従来技術の適用が可能であり、通常考えられる方法としては、例えば窪み２０に純鉄を溶接により盛ること、もしくは純鉄のメッキを施すことであろう。これにより、一応の成果は得られるが、溶接の場合には当該部分が局部的に基材とは異なる金属組織となって耐久性に問題が生ずる恐れがある。また、メッキの場合にも同様な現象が生じ得ることのほか、局部的なマスキング対応が必要となるなどの煩わしさがある。また、このいずれの場合においても、一定以上の純度の高い純鉄の層を盛り上げるには困難なこともあって、これらの方法は利用可能ではあっても必ずしも好ましい対応であるとは言えない。ただし、本願発明がこれらの方法を排除するものではない。
【００２５】
このため、本実施の形態に係る再生方法では、この純鉄の肉盛りを「放電硬化」と呼ばれる方法により行い、優れた再生被覆層を実現するものとしている。「放電加工」については、精密金型の製造などにおいて従来から広く用いられてきた技術であり、インパルス発生回路の陰極に加工用電極、陽極に被加工体を結線して加工液（例えば、ケロシン）中で両極間に火花放電を発生させて加工を進行させる技術である。これに対して本実施の形態で利用する「放電硬化」は、放電加工と類似した技術ではあるものの大きな相違点として、放電加工とは逆に陽極に加工用電極、陰極に被加工体を結線し、大気中にて両極間に火花放電を発生させることを特徴とする。放電硬化を利用した表面硬化並びに表面被覆の応用例に関しては、本出願人らによる出願に係る特許文献３にも開示されている。
【００２６】
図２は、放電硬化において用いられる、一般にラザレンコ回路（Ｒ−Ｃ回路）と呼ばれる回路３０を示している。当該回路３０は、基本的に放電加工に用いられる回路と同様であるが、上述のように陽極３１の側に加工用電極が、陰極３２の側に被加工体が配置される点を特徴とする。陽極３１の側にはさらにバイブレータ３３が配置され、バイブレータ３３が、例えば約１００サイクルの振動で陽極３１を上下動振動させ、両電極３１、３２の高速接離を繰り返すことで電極間での火花放電を誘発させる。放電硬化では、火花放電の際に蓄電器Ｃ中に蓄えられた電気が瞬間的に放出されるため、電流値は極めて大となって非常な高熱となり、加工用電極である陽極３１及び被加工体である陰極３２の微細部分が急激に溶融、蒸発を起し、次いで短時間の後には両極が短絡して溶融物質が急冷される。この際に加工用電極である陽極３１側の極物質が陽極３１から陰極３２の被加工体の方へと移転し、被加工体の表面にこれまでほかの方法によって作られたものと異なる特殊な表面硬化層を形成するものとなる（例えば、非特許文献１参照）。
【００２７】
本発明者はかかる技術に着目し、本実施の形態では陽極３１側の加工電極として純度９９．９９９％（以下、「純度５Ｎ」とも言う。）の純鉄を使用し、陰極３２側に配置した半田こてチップ１０の損傷部分２０（図１（ｂ））にこの純度５Ｎの純鉄を盛るものとしている。純鉄の純度５Ｎは、半田こてチップに極めて高い耐食性を含む優れた効果をもたらすものであり好ましくはあるが、技術的には必ずしもこれに限定されず、９９％以上のできるだけ高い純度の純鉄が使用されることでよい。なお、本明細書において純度「約９９．９９９％」とは、少なくとも９９．９９５％の純度をクリアするものを言う。
【００２８】
放電硬化の概要を図３に示している。同図において、陽極３１は純度５Ｎの純鉄のワイヤがセットされ、陰極３２側に配置されたこて先チップ１０の鉄メッキ層１２にできた侵食による窪み２０に対向している。陽極３１に配置される純度５Ｎの純鉄ワイヤは、耐食性の鉄ワイヤとして大手鋼材メーカから供給されており、市場での入手が可能である。両極間の通電とバイブレータ３３（図２参照）の振動作用で発生する火花放電により、溶融、蒸発した純鉄がチップの窪み２０内に移転し、図示のように窪み２０の内部に純鉄の堆積層３５を形成する。この堆積層３５を窪み２０全体に積層して肉盛することよって図１（ｃ）に示すように損耗した窪み２０を埋めることができる。必要であれば盛り上がった余剰の純鉄は研磨により他の面と面一となるよう仕上げ処理がされ（図１（ｄ））、さらに必要であればその上に半田メッキ層が施されてもよい。
【００２９】
このようにして肉盛された堆積層３５は、陽極３１の材質そのままの純度９９．９９９％、もしくは約９９．９９９％を反映させた高い純度の純鉄の層となる。これはチップ１０製造時に施された周囲の鉄メッキ層１２よりもより高い純度を実現することとなるため、半田付け作業時における耐食性、耐磨耗性は、元の鉄メッキ層１２によるものよりもはるかに優れたものとなる。窪み２０は半田付け作業で酷使される箇所に発生するため、当該窪み２０に再度鉄メッキをする代わりにより優れた純鉄の堆積層３５に置き換えて再生することで、新品時に勝るとも劣らない再生チップを提供できるものとなる。これにより、図１に示すような半田こてチップの再生サイクルが達成される。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態に係る半田こてチップ再生方法について説明してきたが、本発明に係る方法に関しては幾つかの変形、バリエーションが可能である。まず、上述の説明では、新品のチップ１０が損耗した際の再生方法を対象としているが、必ずしもチップ１０は新品でなくとも、上記方法によって一度再生されたチップがさらに損耗した際に、これを再々利用するために同じ再生方法が再度適用されてもよい。再生された箇所には耐食性のより優れた純鉄が盛られているため、その後に損耗する箇所は先のものとは異なる箇所となる可能性が高い。新たな損耗箇所に生じた窪みに対して、本実施の形態に係る方法を同様に適用して、これを再生して再度これをリサイクル使用することができる。すなわち、本実施の形態に示す再生処理を施す回数は、必ずしも１回に限らず、２回あるいはそれ以上の複数回のサイクルを回すことでもよい。この回数は、新品のチップ購入コストと、回収、再処理のコストと使用可能回数の比較や回収率等に基づいて判断することができる。
【００３１】
上記再々利用の際には、回収タイミングの問題を含めて新品のチップ１０とは区別して再生チップを管理することが好ましい。このための対応として、一度再生処理を行った際にはこれと新品とを識別可能にする何らかの表示をチップ１０に付与することが考えられる。例えば、カラーリング、マーキング（いずれも、耐熱性が要求される）、刻印などの従来技術の適用が考え得る。表示を示す箇所は、できれば作業者が視認できる場所であることが好ましいが、それが難しい場合には代替として再生チップを取り付けた半田こての方にマークやシールなどを付して区別する方法もある。２回目以降の再生処理をした場合には、その識別標識を１回目とは異なるものとすることができる。
【００３２】
また上記説明では、こて先のチップのみを着脱交換できるものについて説明しているが、本実施の形態に係る方法は、例えばヒータ部分を内蔵した形式のチップであっても、あるいは着脱交換ができずに半田こてに固定される形式のチップであっても、同じ技術を同様に適用することは可能である。上述したように、これまで使い捨てにされていたヒータ内蔵形式のチップを再利用することは、より有効な資源活用、コスト低減につながるものとなる。
【００３３】
さらに本発明は、上述した再生方法によって再生された再生半田こてチップをも包含している。すなわち、本発明に係る再生半田こてチップは、使用により表面の鉄メッキ層１２が損耗したチップ１０を、基材１１である銅が表面に露出する前の段階で回収し、鉄メッキ層１２の損耗箇所に純鉄３５を肉盛りすることにより再生したチップである。この際の純鉄の肉盛には、放電硬化法の活用により堆積する純鉄の利用が可能であり、また純鉄は好ましくは純度約９９．９９９％である。
【００３４】
以上を元に、本願発明に係るチップ再生方法並びに再生チップを従来技術による使い捨てチップと比較した場合の利点をまとめれば、以下のようになる。
１．半田こてチップの再生利用により、資源の有効活用が果され、環境保護にもつながる。
２．使い捨てチップと比較して半田付け工程のコスト削減が達成される。
３．再生前の表面処理と比較し、半田に対する耐性のより優れた表面層を提供できる。特に、５Ｎもしくはこれ以上の純度の純鉄により被膜処理した場合に優れた効果が得られる。
４．放電硬化法を利用した場合、メッキ処理に比較して環境汚染を少なくすることができる。
５．半田作業能率が低下する銅が表面に露出する前にチップを回収することから、半田作業の品質を安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る半田こてチップの再生方法ならびに再生チップは、半田こてチップの製造を行う産業分野、使用を行う産業分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０．半田こてチップ、  １１．基材（銅）、  １２．鉄メッキ層、  １３．クロームメッキ層、  １４．半田メッキ層、  ２０、２０ａ．窪み、  ２１．純鉄、  ３０．放電硬化装置の回路、  ３１．陽極、  ３２．陰極、  ３３．バイブレータ、  ３５．純鉄堆積層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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