(57)【要約】【課題】鉛フリーはんだに対し、より実用性の高いはんだ取扱装置の先端チップを提供すること。【解決手段】０．５重量％〜５重量％のコバルトを含有し、残りを鉄とする鉄−コバルト系合金、或いは鉄と炭素の両方を含有する鉄−炭素−コバルト系合金である先端作業部（チップキャップ３０２の先端部）を備えた先端チップ３０である。【選択図】図３
2014117732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ取扱装置の先端チップであって、
加熱対象と接触する、焼結品、圧延品、或いは鋳造品からなる先端作業部を備え、
前記先端作業部の材質は、０．５重量％〜５重量％のコバルトを含有し、残りを鉄とする鉄−コバルト系合金、或いは鉄と炭素の両方を含有する鉄−炭素−コバルト系合金である
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項２】
請求項１記載の先端チップにおいて、
前記先端作業部の材質は、前記鉄−コバルト系合金であり、当該先端作業部は、その材質に含有されるコバルトが、３重量％から５重量％の圧延品、或いは焼結品である
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項３】
請求項１記載の先端チップにおいて、
前記先端作業部の材質は、前記鉄−炭素−コバルト系合金であり、当該先端作業部は、その材質に含有される炭素が、０．２重量％〜１．２重量％の焼結品、圧延品、或いは鋳造品である
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の先端チップにおいて、
前記先端作業部の材質は、１０体積％以下の酸化物と、１０体積％以下の炭化物と、１０体積％以下の窒化物と、１０体積％以下のダイヤモンドと、１０体積％以下の黒鉛と、１０体積％以下のカーボンナノチューブとから選択される少なくとも１つを添加物として含有し、残りを鉄とする
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項５】
請求項４に記載の先端チップにおいて、
前記酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２から選択される複合添加材である
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の先端チップにおいて、
前記炭化物は、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣから選択される複合添加材である
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項７】
請求項４から６の何れか１項に記載の先端チップにおいて、
前記窒化物は、ＡｌＮ、またはＴｉＮから選択される複合添加材である
ことを特徴とする先端チップ。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の先端チップにおいて、
前記先端作業部は、前記鉄−コバルト系合金、或いは前記鉄−炭素−コバルト系合金からなるチップキャップの先端部に構成されている
ことを特徴とする先端チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ取扱装置の先端チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、はんだこて、はんだ除去器等のはんだ取扱装置に用いられる先端チップは、その先端作業部（はんだまたはリード線等の加熱対象と接触し、はんだめっきされる部位）が銅又は銅合金でできていた。例えば、はんだごてでは、先端チップとして、銅又は銅合金のこて先チップが用いられている。そのようなこて先チップがはんだによる銅の浸食を防止するため、こて先チップの先端作業部には、１００〜５００μｍ厚の鉄めっきが施されていた。鉄めっきの表面は、さらに溶融錫でコーティングされていた。こて先チップの残余の部分は、はんだがぬれないようにクロムめっき等が施されていた。
【０００３】
ところで、従来のはんだの主成分は、錫および鉛（Ｓｎ−Ｐｂ系はんだであり、Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶はんだがその代表例である。）であることが一般的であった。Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶はんだは、流動性がよく、常にこて先の先端作業部を覆い、鉄めっきの酸化を防いでいたことが確認されてきた。しかしながら近年では、環境問題に対処するため、鉛成分を含んでいない、いわゆる鉛フリーはんだが使用されるようになっている。鉛フリーはんだの代表例としては、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ等があげられる。
【０００４】
Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに比べると、鉛フリーはんだは、その取扱いが難しい。鉛フリーはんだは、Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶はんだに比べ、融点が２０〜４５℃も高く、はんだ拡がり性も大きく落ちる。
【０００５】
はんだ拡がり性が低下すると、プリント基板のパターン面や部品のはんだ付け部にはんだがうまくのりにくくなる。そのため、活性力の強いフラックスを使ったり、はんだこてのこて先温度を上げたりすることもある。当然のことながら、そのようなフラックスや過剰な熱は、プリント基板や部品に悪影響を及ぼす。
【０００６】
しかも、このはんだ拡がり性の低下は、プリント基板に対してだけでなく、先端チップの先端作業部にも影響を与える。先端作業部は、下地の鉄めっきを常に溶融錫やはんだが覆うことで高温酸化の防止が図られている。しかしながら、はんだ拡がり性が低下した場合、高温時に先端作業部の鉄めっきが露出しやすくなり、高温酸化が促進するおそれがある。先端作業部が高温酸化してはんだぬれ性を失うと、はんだが乗りにくくなり、はんだ付けそのものができなくなる。そのため、歩留まりが悪くなる。
【０００７】
鉛フリーはんだは、金属を浸食する力も強い。鉛フリーはんだを用いた場合、こて先素材の鉄は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに比べ３〜５倍早く浸食する。はんだによる先端作業部の浸食は、作業温度にも大きく依存する。また、鉛フリーはんだの融点は、Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶はんだに比べて２０〜４５℃も高いので、はんだ作業時の温度を高く設定しがちであることも、はんだによる先端作業部の耐浸食性に影響している。
【０００８】
はんだこてメーカーは、この問題に対して、（１）こて先の鉄めっき厚さを厚くする、（２）こて先の設定温度を出来るだけ低くするため、温度特性の優れたはんだこてを開発する、（３）スリープ機能、オートシャットオフ機能を搭載して、こて先の負荷を低減する、等の対策を講じてきた。しかしながら、依然、抜本的な対策はとれていない。例えば、（１）の「こて先の鉄めっき厚さを厚くする」については、鉄めっきの厚さを厚くしていくと、熱伝導が悪くなり、作業しづらくなるので限界がある。
【０００９】
一方、鉛フリーはんだに対処するべく、はんだこてのこて先の長寿命化、耐浸食性の向上に関する特許は多数出願されている。
【００１０】
特許文献１は、「Ｆｅ−１８〜３６％Ｃｒ−５〜１８％Ｃｏ」からなるはんだこて先用合金を開示している。銅基体に耐浸食性金属をめっきしたり、コーティングしたりするのではなく、「Ｆｅ−１８〜３６％Ｃｒ−５〜１８％Ｃｏ」となる合金そのものをこて先にしている。
【００１１】
特許文献２は、先端部に「鉄−けい素合金」を配置したこて先を開示している。
【００１２】
特許文献３、４は、本件出願人が先に提案したものである。
【００１３】
特許文献３、４には、金属粒子体からなるこて先チップが提案されている。同こて先チップの実施例としては、「Ｆｅ−１０％Ｃｏ−５．５％Ｃｕ−１．３％Ａｇ」、「Ｆｅ−０．８％Ｃ」等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特公平２−９６６８号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０６０号公報
【特許文献３】特許第４５４６８３３号公報
【特許文献４】特表２００８−５００１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
長寿命のこて先に関する特許は多く出願されているものの、本特許出願人らが調査した範囲では、実用化された例は極めて少ない。
【００１６】
例えば、本特許出願人らは、特許文献２の技術に関連して、「Ｆｅ−３％Ｓｉ」材を試験した。「Ｆｅ−３％Ｓｉ」材は、極めてはんだ拡がり性が悪く、４００℃、５０００回の試験の途中で３本中２本がはんだぬれ性を失ってしまい、実験を中止せざるを得なかった。Ｓｉははんだ付け性の悪い材料であり、耐浸食性の向上には効果があるが、その反作用としてはんだ付け性が低下し実用に耐えないのである。
【００１７】
特許文献１に記載されているＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系材料も同様である。クロムが入っているため、耐浸食性に優れても、はんだ付け性が低下してしまい、特許文献２の構成と同様に、実用に耐えないのである。
【００１８】
一方、特許文献３、４に示されているように、鉄を主成分とし、炭素またはコバルトを含有する合金については、鉛フリーはんだに対しても、耐浸食性がある程度高まることが確認された。特に、鉄−炭素系合金については、実用に耐える優れた性能を発揮するものも、これら特許文献３、４には、開示されている。しかしながら、鉄−コバルト系合金については、鉄にどの程度コバルトを含有させるべきか、さらなる試行錯誤を必要としていた。
【００１９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、鉛フリーはんだに対し、より実用性の高いはんだ取扱装置の先端チップを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本件発明者は、鋭意研究の結果、純鉄にコバルトを０．５重量％〜５重量％含めた鉄−コバルト系合金を先端作業部に用いることで、はんだに対する耐浸食性を向上させ、同時にはんだ拡がり性を向上させることができることを見出し、本件発明を完成させるに至った。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明は、はんだ取扱装置の先端チップであって、加熱対象と接触する、焼結品、圧延品、或いは鋳造品からなる先端作業部を備え、前記先端作業部の材質は、０．５重量％〜５重量％のコバルトを含有し、残りを鉄とする鉄−コバルト系合金、或いは鉄と炭素の両方を含有する鉄−炭素−コバルト系合金である先端チップである。この態様では、先端作業部は、所定量（０．５重量％〜５重量％）のコバルトを含有する鉄−コバルト系合金、或いは鉄と炭素の両方を含有する鉄−炭素−コバルト系合金である。このような先端作業部を有する先端チップをはんだ取扱装置に用いることにより、当該先端作業部の耐浸食性が向上するとともに、はんだ拡がり性を高めることが可能となる。これまで、金属射出成形加工（ＭＩＭ）の焼結品で鉄−コバルト系合金製の先端作業部を有する先端チップを製造した場合、コバルトの含有量が２０重量％を越えると、耐食性が低下することが知られていた。しかしながら、現実には、コバルトの含有量が１０重量％以上になると、耐浸食性、及びはんだ拡がり性がともに低下し、市場の要請に充分に応えることができなかった。これに対し、本態様では、コバルトの含有量を０．５重量％〜５重量％に限定することにより、高いはんだ拡がり性を発揮しつつ、耐浸食性が高く、寿命の長い先端チップを開発することに成功したのである。
【００２２】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記先端作業部の材質は、前記鉄−コバルト系合金であり、当該先端作業部は、その材質に含有されるコバルトが、３重量％から５重量％の圧延品、或いは焼結品である。この態様では、はんだ拡がり性を格段に向上させつつ、先端作業部の耐浸食性を高めることができる。特にコバルトの含有量が３重量％程度の圧延品の場合、はんだ拡がり性（同一条件の試験を鉄めっきの先端チップに対して施した場合の値を１としたときの倍率）は、Ｆｅめっきの約１．２９倍に増加するにも拘わらず、耐浸食性（同一条件の試験を鉄めっきの先端チップに対して施した場合の損傷量を１としたときの倍率）は、２．３倍程度に向上することがわかった。従って、本態様では、比較的高価なコバルトの含有量を必要最小限に抑えつつ、高いはんだ拡がり性を発揮し、しかも、耐浸食性が高く、寿命の長い、実用的な先端チップを開発することが可能となるのである。
【００２３】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記先端作業部の材質は、前記鉄−炭素−コバルト系合金であり、当該先端作業部は、その材質に含有される炭素が、０．２重量％〜１．２重量％の焼結品、圧延品、或いは鋳造品である。この態様では、先端作業部の材質は、所定量（０．２重量％〜１．２重量％）の炭素ならびに所定量（０．５重量％〜５重量％）のコバルトを含有する鉄−炭素−コバルト系合金である。このような先端作業部を有する先端チップをはんだ取扱装置に用いることにより、当該先端作業部の耐浸食性を飛躍的に向上させ、同時にはんだ拡がり性を向上させることが可能となる。特に、本態様においては、０．２重量％〜１．２重量％の炭素が含有されているので、耐浸食性が格段に向上し、寿命が長くなる。０．２重量％〜１．２重量％の炭素が含有されている鉄−炭素−コバルト系合金で先端作業部を焼結または鋳造した場合、基材には、パーライト組織が生成される。パーライト組織は、炭素含有量がきわめて少ない（純鉄に近い）フェライト（α鉄）と、炭素を多く含むセメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）とがランダムな方向で交互に積層された構造になっている。フェライトは、軟質（ビッカース硬さＨｖが約９０）ではあるが、はんだの濡れ性は、きわめて高い。一方、セメンタイトは、はんだの濡れ性は低いが、耐浸食性は、きわめて高い。上述のように炭素が０．２重量％〜１．２重量％の範囲で含有される鉄−炭素−コバルト系合金では、パーライト組織におけるフェライトによって、はんだの濡れ性が向上するとともに、セメンタイトによって耐浸食性が向上する。そのため、従来の濡れ性（はんだ拡がり面積）を維持しつつ、製品の寿命を格段に延ばすことができる。
【００２４】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記先端作業部の材質は、１０体積％以下の酸化物と、１０体積％以下の炭化物と、１０体積％以下の窒化物と、１０体積％以下のダイヤモンドと、１０体積％以下の黒鉛と、１０体積％以下のカーボンナノチューブとから選択される少なくとも１つを添加物として含有し、残りを鉄とする。この態様では、添加剤の効能により、はんだに対する先端作業部の耐浸食性を一層、向上させることが可能となる。
【００２５】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２から選択される複合添加材である。この態様では、酸化物として、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２から選択される複合添加材を分散添加することで、はんだに対する製品の耐浸食性を一層、向上させること可能となる。
【００２６】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記炭化物は、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣから選択される複合添加材である。この態様では、はんだに対する製品の耐浸食性を一層、向上させることが可能となる。
【００２７】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記窒化物は、ＡｌＮ、またはＴｉＮから選択される複合添加材である。この態様では、窒化物として、ＡｌＮ、またはＴｉＮから選択される複合添加材を分散添加することで、はんだに対する製品の耐浸食性を一層、向上させること可能となる。
【００２８】
好ましい態様の先端チップにおいて、前記先端作業部は、前記鉄−コバルト系合金、或いは前記鉄−炭素−コバルト系合金からなるチップキャップの先端部に構成されている。この態様では、製造が容易になり、しかも先端側と基端側とで接続部分がないので、製造が容易になり、耐久性が高まるという利点がある。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、所定量（０．５重量％〜５重量％）のコバルトを含有する鉄−コバルト合金、または、鉄−炭素−コバルト合金であるので、同材料で先端作業部が製造された先端チップをはんだ取扱装置に用いることにより、当該先端作業部の耐浸食性が向上するとともに、はんだ拡がり性を高め、もって、より実用性を高めることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の一形態に係る先端チップを採用したはんだごての断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る先端チップを採用したはんだごての断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態に係る先端チップを採用したはんだごての断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態に係る先端チップを採用したはんだごての断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る先端チップを採用したはんだ除去器の断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態に係る先端チップを採用したはんだ除去器の製造工程を示す工程略図である。
【図８】Ｆｅ−Ｃｏ合金の損傷量と拡がり面積を示すグラフである。
【図９】Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃ合金の損傷量と拡がり面積を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る実施例並びに比較例の損傷量と拡がり面積を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る鋳造品の実施例並びに鉄めっき（比較例）の損傷量と拡がり面積を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。まず、本発明に係る先端チップを採用したはんだごて１０について説明する。
【００３２】
図１を参照して、図示のはんだごて１０の主要構成部材は、ハンドルベース１１（はんだごて本体部）と、ハンドルベース１１に連結されるヒータカートリッジ１２と、ヒータカートリッジ１２の先端に着脱可能に固定される先端チップ２０とを備えている。以下の説明では、はんだごて１０の先端チップ２０が取り付けられる側を仮に前方とする。
【００３３】
ハンドルベース１１は、略円筒形状の構造体である。ハンドルベース１１の内部には、電装品が実装されている。電装品は、コード１１１を含んでいる。コード１１１の自由端には、図略のコネクタが接続されている。上記コネクタは、はんだごて１０の温度制御装置（図示せず）に接続される。
【００３４】
ヒータカートリッジ１２は、中空パイプ１２１を備えている。中空パイプ１２１の基端部は、ハンドルベース１１の電装品に対し、電気的に接続される接続部を構成している。中空パイプ１２１の外周には、ハンドル１２４が堅固に固定されている。また、中空パイプ１２１の外周には、ハンドル１２４の先端部に連続するねじ部１２５が固定されている。
【００３５】
中空パイプ１２１の先端部には、加熱コア１２８が同心に圧入し、一体化されている。加熱コア１２８は、円柱状の銅または銅合金製品である。また、加熱コア１２８の先端部は、テーパ状の円錐部１２８ａが形成されている。図示の例において、加熱コア１２８は、円錐部１２８ａのみを先端側に突出させた状態で中空パイプ１２１の先端側に圧入され、中空パイプ１２１と加熱コア１２８とが一体化されている。また、加熱コア１２８の基端面には、有底の穴が同芯に開口している。この穴には、加熱センサ１２２とヒータ１２３が、この順で同芯状に配置されている。これらセンサ１２２とヒータ１２３は、中空パイプ１２１の接続部を介して、ヒータカートリッジ１２の電装品に電気的に接続されている。加熱センサ１２２は、加熱コア１２８の長手方向において、円錐部１２８ａの中程まで入り込んでいる。
【００３６】
図２を参照して、ねじ部１２５の前方には、中空パイプ１２１の外周を覆うスリーブ１２６が配置されている。このスリーブ１２６の基端部には、フランジ１２６ａが形成されている。フランジ１２６ａは、ねじ部１２５の前端面に当接している。さらにスリーブ１２６の外周には、袋ナット１２７が挿通している。袋ナット１２７は、前方からねじ部１２５に螺合している。袋ナット１２７の先端部には、内向きフランジ１２７ａが形成されている。袋ナット１２７がねじ部１２５に螺合することにより、内向きフランジ１２７ａは、スリーブ１２６のフランジ１２６ａの前面をねじ部１２５の前端面との間で挟圧している。従って、袋ナット１２７は、スリーブ１２６を中空パイプ１２１と一体化する。一方、スリーブ１２６の先端部には、内向きフランジ１２６ｂが形成されている。内向きフランジ１２６ｂは、組付時に先端チップ２０の適所（詳しくは後述）に前方から係合し、先端チップ２０を加熱コア１２８の先端面（円錐部１２８ａのテーパ部分）との間で挟圧する。これにより、先端チップ２０は、加熱コア１２８と一体化される。
【００３７】
図示の実施形態において、先端チップ２０は、チップコア２０１と、チップコア２０１の外周に設けられるチップキャップ２０２とを備えている。
【００３８】
チップコア２０１は、銅または銅合金の中実体である。チップコア２０１の基端部には、テーパ状の窪み２０３が形成されている。窪み２０３は、チップコア２０１に対し同心に形成されているとともに、加熱コア１２８の円錐部１２８ａのテーパ部分と面接合するように諸元が一致する円錐形状を呈している。組付時において、窪み２０３には、円錐部１２８ａが面接合する。また、軸方向において、加熱センサ１２２の先端側は、窪み２０３内に入り込んでいる。
【００３９】
チップキャップ２０２の先端部は、本発明の先端作業部Ｔの一例である。先端作業部Ｔは、はんだ取扱装置の種類にもよるが、はんだごての場合、例えば、チップキャップ２０２の１／５の長さの先端側部位である。チップキャップ２０２は、金属射出成形によってまたはプレス成形法によって作成できる。図示の例では、チップキャップ２０２は、略円錐形状に形成されている。また、チップキャップ２０２の先端には、はんだをのせる扁平部が形成されている。チップキャップ２０２の基端部には、フランジ２０２ａが形成されている。上記スリーブ１２６の内向きフランジ１２６ｂは、このフランジ２０２ａの前面に当接し、加熱コア１２８との間でチップキャップ２０２を挟圧する。これにより、先端チップ２０は、堅固に、かつ交換可能に、ヒータカートリッジ１２に固定される。
【００４０】
チップキャップ２０２の材質は、鉄−コバルト系合金、或いは鉄と炭素の両方を含有する鉄−炭素−コバルト系合金である。その一例としては、Ｆｅ−３．０Ｃｏに、０体積％から１０体積％の酸化物と、０体積％から１０体積％の炭化物と、０体積％から１０体積％の窒化物と、０体積％から１０体積％のダイヤモンドと、０体積％から１０体積％の黒鉛と、０体積％から１０体積％のカーボンナノチューブとから選択される添加物を含有したものが好ましい。
【００４１】
以下に、チップキャップ２０２の基材について検討した過程について説明する。
【００４２】
本件発明者は、チップキャップ２０２の素材として実用的な鉄材料について研究した。その過程で、コバルトを含有する鉄−コバルト系合金は、高温環境下においても、耐酸化特性に優れ、変色（黒変）しにくいことがわかった。耐酸化特性に優れた材料を用いた場合、チップキャップ２０２のはんだぬれ性が高くなり、はんだが乗りやすくなる。そのため、はんだ付けの作業性が向上する。
【００４３】
そこで、鉄−コバルト系合金のはんだ拡がり性を確認した。確認方法としては、コバルトの含有量の異なる幅２０ｍｍ×長さ２０ｍｍ×１厚さｍｍの板に一定量の鉛フリーはんだを設置し、はんだ槽に浮かべた。この鉛フリーはんだを溶かし、そのはんだ拡がり面積を測定してはんだ拡がり性を調べた（表１の試料１から５）。損傷量についてはコバルト含有量の異なる材質からなるチップキャップ２０２を備えた先端チップ２０（表１の試料１から５）を用意して調べた。
【００４４】
以下の説明では、同一条件の試験を鉄めっきの板に対して施した場合の損傷量（本試験では、２５１．８μｍ）を１としたときの倍率を「耐浸食性」とも呼称する。また、はんだ拡がり性は、同一条件の試験を鉄めっきのチップキャップ２０２に対して施した場合のはんだ拡がり面積（本試験では、２５１．８ｃｍ２）を１としたときの倍率である。性能試験の条件は、４００℃の温度条件で、φ１ｍｍの鉛フリーはんだ（商品名：ＥＣＯＳＯＬＤＥＲ  ＮＥＯ）を一回につき５ｍｍずつ先端チップ２０に送り、５０００回はんだ送りを繰り返した。
【００４５】
表１、図８は、その結果である。
【００４６】
【表１】
2014117732.tif 000003
【００４７】
表１、図８から明らかなように、鉄めっきに比べ、コバルトの含有量が０．５重量％から増加するにつれて、耐浸食性とはんだ拡がり性は、それぞれ上昇し、Ｃｏ＝３重量％でピークとなる。コバルトの含有量が３重量％を越えると、その後は、はんだ拡がり性と耐浸食性は、ともに降下する。特に、コバルトの含有量が１０重量％の場合は、耐浸食性が鉄めっきの１．２１倍となり、本願発明で指向されている長寿命商品としては、実用性に欠けることが判明した。
【００４８】
ところで、本件発明者は、鉄−炭素系合金にコバルトを加えた場合、はんだ拡がり性を低下させることなく、はんだによる浸食量低減に効果があることをつきとめた。
【００４９】
表２、図９に、鉄−炭素−コバルト系合金の試験例を示す。試験条件は、試料が異なる他は、表１、図８の試験条件と同じである。
【００５０】
【表２】
2014117732.tif 000004
【００５１】
表２、図９から明らかなように、耐浸食性については、鉄めっき、さらには、鉄−コバルト系合金に比べ、格段に高まっていることが確認された。また、はんだ拡がり性についても、一部の鉄−コバルト系合金（たとえば、Ｃｏ＝３重量％のもの）に比べ、若干、低くなるものの、鉄めっきよりは、向上することが確認された。以上の知見から、実用的な範囲としては、耐浸食性よりもはんだ拡がり性が優先される商品については、鉄−コバルト系合金でチップキャップ２０２を製造することが好ましく、特に、Ｃｏ＝３重量％の鉄−コバルト系合金については、はんだ拡がり性は、格段に向上し、かつ、寿命も最も長くなることが確認された。
【００５２】
一方、耐浸食性が優先される商品については、鉄−炭素−コバルト系合金でチップキャップ２０２を製造することが好ましいことが確認された。
【００５３】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。以下に具体的な例を説明する。
【００５４】
図３に示す実施形態では、先端チップ３０は、チップコア３０１と、チップコア３０１の外周に設けられるチップキャップ３０２とを備えている。
【００５５】
チップコア３０１の素材は、銅または銅合金である。チップコア３０１の先端側は、中実に形成されている。チップコア３０１の基端側には、有底の穴が形成されたスリーブ状に形成されている。先端チップ３０の前記穴には、ヒータアセンブリ３２０が挿入されている。ヒータアセンブリ３２０は、センサ部３２２と、ヒータ部３２３とが一体になったものである。ヒータアセンブリ３２０とチップコア３０１とは、一体に組み込まれてこて先ヒーターユニットとなる。
【００５６】
チップキャップ３０２は、金属射出成形によってまたはプレス成形法によって作成できる成型品である。チップキャップ３０２の材質は、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金である。図３の実施形態において、チップキャップ３０２の先端部は、焼結品、圧延品、或いは鋳造品からなる先端作業部Ｔを構成している。
【００５７】
図２、或いは図３の実施形態では、先端作業部Ｔは、上述のような鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金からなるチップキャップ２０２、３０２の先端部に構成されている。このため本実施形態では、製造が容易になり、しかも先端側と基端側とで接続部分がないので、製造が容易になり、耐久性が高まるという利点がある。
【００５８】
一方、先端作業部Ｔの具体的な態様は、上述した図２、図３の構成に限定されない。
【００５９】
例えば、図４に示す先端チップ４０は、先端作業部Ｔを構成する部位のみにチップキャップ４０２を設け、このチップキャップ４０２として、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金製の焼結品、圧延品、或いは鋳造品を用いた例である。チップキャップ４０２は、溶接などを用いて、予め成形された銅または銅合金製のチップコア４０１の端部に固着されている。
【００６０】
また、本発明が適用可能なはんだこての先端チップとしては、チップキャップ２０２、３０２を採用した図２〜図４の例に限らず、例えば、ソリッドタイプのものであってもよい。その場合、先端作業部Ｔを構成する先端部全体が上述した鉄−コバルト系合金、または鉄−炭素−コバルト系合金の焼結品、圧延品、或いは鋳造品で構成される。
【００６１】
図５にその一例を示す。同図に示す先端チップ５０は、銅または銅合金製のチップコア５０１の先端部分に接合端を形成し、この接合端に中実の先端部５０２の基端面を接合した実施形態を例示したものである。図５の実施形態では、先端部５０２の材質として、全体が図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金が用いられる。先端部５０２の外周面は、チップコア５０１の外周面と滑らかに連続するテーパ面を構成している。そして、この先端部５０２の外周部分が、加熱対象と接する先端作業部Ｔを構成している。
【００６２】
また、さらなる実施形態として、はんだ取扱装置は、はんだごてに限らず、例えば、はんだを溶融して吸引するはんだ除去器であってもよい。その場合、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金を、当該はんだ除去装置に取り付けられるはんだこて部の先端チップに適用することができる。
【００６３】
図６にその一例を示す。同図に示すはんだ除去器用の先端チップ６０は、筒状のチップコア６０１と、このチップコア６０１の外周に設けられるチップキャップ６０２とを備えている。チップキャップ６０２は、チップコア６０１の内外周を囲繞し、加熱対象と接触して加熱対象を加熱する機能を奏する。このチップキャップ６０２の先端部分もまた、本発明の先端作業部Ｔを構成している。そして、この先端作業部Ｔを含むチップキャップ６０２全体が、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金で構成されている。はんだ除去装置の場合には、さらになる変形例に本発明を適用することが可能となる。
【００６４】
図７に示すさらに別の例では、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金製のプレス板７００をチップコア７０１の接合端に溶接したはんだ除去器用の先端チップ７０（図７（Ｃ）参照）を示している。
【００６５】
先端チップ７０の製造工程としては、まず、図７（Ａ）に示すように、先端側が細くなるテーパ状に形成されたチップコア７０１を予め製造する。チップコア７０１は、銅または銅合金であり、表面には、めっきが施されている。また、その先端部には、プレス板７００を固着可能な面積を有する接合端が形成される。
【００６６】
次に、図７（Ｂ）に示すように、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金製のプレス板７００をチップコア７０１の接合端に溶接などで固着する。プレス板７００は、はんだ除去装置の先端作業部Ｔとして必要充分な厚み（例えば、１．５ｍｍ〜３．５ｍｍ）を有している。
【００６７】
次いで、図７（Ｃ）に示すように、チップコア７０１の内径に同心に連通する孔７０４をプレス板７００に穿設する。
【００６８】
以上の工程により、先端作業部Ｔの材質が、図２の先端チップ２０と同様の鉄−コバルト系合金、或いは鉄−炭素−コバルト系合金製の先端チップ７０を製造することができる。
【００６９】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。
【実施例】
【００７０】
以上の知見に基づき、本件発明者は、本願発明の種々の態様を作製した。
【００７１】
以下に、本件発明者が開発した実施例の試験結果と比較例を表３並びに図１０に示す。試験方法は、上述した表１、図８の試験条件と同じである。
【００７２】
【表３】
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【００７３】
表３および図１０を参照して、実施例１から９は、鉄−コバルト系合金の試験結果を示している。これらのうち、実施例１、３、５、７、９は、いわゆるＭＩＭ法で射出成形をした後、焼結したものである。これらは、脱炭により焼結後の炭素量がほぼ０重量％となった鉄−コバルト系材料である。一方、実施例２、４、６、８は、焼結後に圧延した焼結後圧延品（以下、単に「圧延品」という）である。
【００７４】
実施例１のように、コバルトを０．５重量％添加した鉄−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、１８０．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．４倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４２ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、同等の１倍の結果となった。
【００７５】
実施例２のように、コバルトを０．５重量％添加した鉄−コバルト系圧延品の場合、表面の損傷量は、１６２．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．５倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４２ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、同等の１倍の結果となった。
【００７６】
実施例３のように、コバルトを１重量％添加した鉄−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、１７５．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．４倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．５ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．１９倍の結果となった。
【００７７】
実施例４のように、コバルトを１重量％添加した鉄−コバルト系圧延品の場合、表面の損傷量は、２２０．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．１倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．５ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．１９倍の結果となった。
【００７８】
実施例５のように、コバルトを３重量％添加した鉄−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、１７０．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．５倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．５３ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．２６倍の結果となった。
【００７９】
実施例６のように、コバルトを３重量％添加した鉄−コバルト系圧延品の場合、表面の損傷量は、１０８．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、２．３倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．５４ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．２９倍の結果となった。
【００８０】
実施例７のように、コバルトを３重量％添加し、かつ、複合添加材として、窒化アルミニウム２．２重量％を分散添加した鉄−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、６５．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、３．９倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４１ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、０．９８倍の結果となった。
【００８１】
実施例８のように、コバルトを５重量％添加した鉄−コバルト系圧延品の場合、表面の損傷量は、１０６．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、２．４倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４８ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．１４倍の結果となった。
【００８２】
実施例９のように、コバルトを５重量％添加した鉄−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、１９７．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．３倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４８ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．１４倍の結果となった。
【００８３】
一方、実施例１０から実施例１４は、鉄−炭素−コバルト系合金の試験結果を示している。これら実施例１０から実施例１４については、炭素含有量がそれぞれ表３に示す重量％となるように焼結雰囲気中のカーボンポテンシャルを変化させ、鉄−炭素―コバルト系焼結体とした。
【００８４】
実施例１０のように、炭素を０．６６重量％添加し、かつコバルトを０．５重量％添加した鉄−炭素−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、９０．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、２．８倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４３ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．０２倍の結果となった。
【００８５】
実施例１１のように、炭素を０．６５重量％添加し、かつコバルトを１重量％添加した鉄−炭素−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、９５．０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、２．７倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４４ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．０５倍の結果となった。
【００８６】
実施例１２のように、炭素を０．７重量％添加し、かつコバルトを３重量％添加した鉄−炭素−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、７４．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、３．４倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４４ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．０５倍の結果となった。
【００８７】
実施例１３のように、炭素を０．７９重量％添加し、かつコバルトを３重量％添加した鉄−炭素−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、６５．３μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、３．９倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４４ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．０５倍の結果となった。
【００８８】
実施例１４のように、炭素を０．６４重量％添加し、かつコバルトを５重量％添加した鉄−炭素−コバルト系焼結品の場合、表面の損傷量は、７５．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、３．３倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４４ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．０５倍の結果となった。
【００８９】
これに対し、比較例では、純鉄でチップキャップ２０２を構成した例を試験した。比較例１は、損傷量については、１８６．５μｍ、１８２．５μｍと、鉄めっきに比べ、幾分、改善が見られたものの、拡がり面積については、０．３９ｃｍ２、０．４ｃｍ２と、何れも鉄めっきよりも下回る結果となった。
【００９０】
以上の試験結果から、鉄−コバルト系合金では、焼結体、圧延品とも、耐浸食性が比較的向上し、しかも、はんだ拡がり性は、格段に向上することが確認された。特に、コバルトの含有量が３重量％のもの（実施例６、７）については、耐浸食性も格段に向上した。また、コバルトの含有量が３重量％の圧延品（実施例６）については、耐浸食性が向上したばかりでなく、はんだ拡がり性も格段に向上した。
【００９１】
また、鉄−炭素−コバルト系合金では、概して、鉄−コバルト系合金よりも耐浸食性が向上することが確認された。特に、コバルトの含有量が３重量％のもの（実施例１２、１３）については、耐浸食性が格段に向上した。また、試験した範囲では、はんだ拡がり性は、何れも鉄めっきを上回る良好な結果が得られた。
【００９２】
次に、本件発明者は、鋳造品についても、試験を実施した。試験の条件は、本件発明者が開発した実施例の試験結果を表４並びに図１１に示す。試験方法は、上述した表１、図８の試験条件と同じである。
【００９３】
【表４】
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【００９４】
実施例１５のように、コバルトを３重量％添加した鉄−コバルト系鋳造品の場合、表面の損傷量は、１９０μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、１．３倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４３ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、１．０２倍の結果となった。
【００９５】
一方、実施例１６のように、炭素を０．８重量％添加し、かつコバルトを３重量％添加した鉄−炭素−コバルト系鋳造品の場合、表面の損傷量は、６２．５μｍであり、耐浸食性は、鉄めっき（損傷量＝２５１．８μｍ）に対し、４．０倍に向上した。また、はんだ拡がり面積は、０．４２ｃｍ２であり、はんだ拡がり性は、鉄めっき（拡がり面積＝０．４２ｃｍ２）に対し、同等の１倍の結果となった。
【００９６】
このように、合金化の方法としては鋳造法でも焼結法のいずれでもよく、同等の性能を得られ得ることが確認された。
【符号の説明】
【００９７】
１０  はんだごて（はんだ取扱装置の一例）
２０、３０、４０、５０、６０、７０  先端チップ
２０２、３０２、４０２、６０２  チップキャップ（先端作業部の構成例）
５０２  先端部（先端作業部の構成例）
７００  プレス板（先端作業部の構成例）
【図１】
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【図２】
2014117732.tif 000008
【図３】
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【図４】
2014117732.tif 000010
【図５】
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【図６】
2014117732.tif 000012
【図７】
2014117732.tif 000013
【図８】
2014117732.tif 000014
【図９】
2014117732.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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