(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を溶融するヒーター及び温度調節装置を備え底部に小孔（０．１〜２．０ｍｍ）を有する容器と、この容器の底部の小孔から溶融金属をごく少量ずつ滴下させる滴下装置と、滴下された一滴の溶融金属の重さを精密に測定する重量測定装置とからなる溶融金属の表面張力測定装置において、前記滴下装置はパルスモーター等電気的に回転数を微小に制御できるモーターの動力と減速機により垂直に昇降できるロッド（１３）で筒（９）内の溶融金属（９１）を押すことにより、溶融金属を滴下させることを特徴とする溶融金属の表面張力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶融はんだ等溶融金属の表面張力を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の溶融金属の表面張力測定装置について以下箇条書きに説明する。
１、セシルドロップ法
一粒のはんだ等の金属をガラス等の上で溶融させ、その断面を正確に測定し、コンピューターで演算することで表面張力を測定する方法。一般に表面張力が大きいほど真球（断面では真円）に近くなり、表面張力が小さいほど溶融金属の自重により押しつぶされた形状となる。
２、メニコスグラフ法
本来は溶融はんだ等のぬれ性の検査を目的とする装置であるが、サンプルのかわりに円筒形セラミック棒を使用し、溶融金属の中へこの円筒形セラミックを押し込んだ際の反発力から浮力を減じることにより、表面張力を算出することが可能であると宮崎らは述べている。（詳細は「ウエッティングバランス法による表面張力の測定方法」溶接学会全国大会講演概要  第５５集  （１９９４）１３０参照）
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
従来の溶融金属の表面張力を測定する方法では、例えばセシルドロップ法の場合コンピューター等による複雑な演算が必要であり、かつ連続的に多数回測定することができない欠点があった。更に固化後に断面を測定するのであれば、固化直前の温度における表面張力が測定できないという欠点があった。又、例えばメニコスグラフ法の場合も複雑な演算が必要であり、又、真空中や窒素雰囲気中の溶融金属の表面張力を測定するのが実際上困難であり、かつ金属の種類を変更するのに手間どるという欠点があった。溶融金属の表面張力は、温度、雰囲気、金属組成及びはんだ付の場合はフラックスの組成で異なるが、本発明では、溶融金属の表面張力を複雑な演算を必要とせず、温度、雰囲気、金属組成さらにはフラックスを容易に変えられかつ連続的に多数回測定できることを目的としている。即ち、一般に金属の表面張力測定値はばらつきが大であるため、短時間で多数回測定し、その平均値を出すことも重要なことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため金属を溶融するヒーター及び温度調節装置を備え、底部近くに例えば円筒状の筒を設け、底部に小孔（０、１〜２、０ｍｍ）を有する容器の上方に、ステッピングモーターや減速機によりごくわずかずつ昇降できるロッドを配置し、容器下部近くの円筒状の筒へさしこみ昇降できる構造とし、更に容器底部の小孔の下方にガラスビーカーをのせた化学天秤等の精密重量測定装置を配置した。又、容器底部小孔下の空間を金属板等で外気を遮断できる構造とした。
【０００５】
【作用】
上記のように構成された金属を溶融するヒーター及び温度調節装置を備え、底部近くに例えば円筒状の筒を設け、底部に小孔（０、１〜２、０ｍｍ）を有する容器に予めステッピングーや減速機によりごくわずかずつ昇降できるロッドを予め容器下部近くのほぼ同径の円筒状の筒へさしこんだ状態で、この容器に試料金属を投入し、ヒーターを作動させ、温度調節装置で融点以上の所定の温度とすることで試料金属を溶融することができる。次に減速機と連動したステッピングモータを高速で作動させ、一旦ロッドを上昇させ、円筒状の筒から引き抜くことにより、溶融金属を円筒状の筒へ注入できる。このとき一部の溶融金属が自重で小孔から流下し始めるのを確認し、直ちにステッピングモータを高速逆回転させ、ロッドを円筒状の筒へ差し込むことにより、連続流下を停止し、連続滴下とすることができる。次にステッピングモーターの回転速度を低速に切り換え、徐々に降下させることにより、溶融金属が容器底部の穴から少しずつ吐出され、図５の写真に示す様な溶融金属の玉が形成される。更に読けて吐出することによりこの玉は大きくなるが、ある大きさに達した時、滴下する。この滴下溶融はんだは化学天秤上にあるビーカー内に落下することから、その重量を精密に測定することができる。
図５の写真に示す通り、滴下時溶融金属は小孔の下に筒状の形状と真球の形状から成る。即ち滴下時ほぼ真球状の溶融はんだの重量は、筒状部の外周の長さと表面張力の積に等しい。筒状の外周の長さは図５の写真に示す通り、容器の小孔と同一であり、一定であることから、溶融金属の滴下重量から直ちに表面張力を算出できる。又、ロッドを休むことなく連続的に降下させることにより、溶融金属が連続的に滴下し、次々に滴下重量を計測することができ、連続的に多数回表面張力を測定することができる。又、少なくとも滴下金属を囲む空間を遮蔽板等で密閉することにより、真空雰囲気又は窒素ガス等の不活性雰囲気とすることができ、真空雰囲気中又は不活性雰囲気中等における溶融金属の表面張力を測定できる。
【０００６】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると図１において、ステンレス製の溶融金属容器５にシーズヒーター１を差し込み、溶融金属容器５の底部の小孔４の近傍に熱電対２を差し込み固定している。温度制御装置３に設定温度を打ち込むことにより、熱電対２の信号を基に温度制御装置３がシーズヒーター１の出力を制御し、ほぼ小孔４の周辺温度を設定温度とできる。溶融金属容器５は密閉箱４０へフランジ６、アスベストパッキン７を介しボルト８で固定されている。この密閉箱４０には透明ガラス製の扉４３があり、ビーカー３０や化学天秤３１の出し入れはもちろん、密閉箱４０内の清掃等も可能としている。又、扉４３の一端は回転可能なヒンジュ４４を介し密閉箱４０へ固定され、他端は止め金４５を備え、また扉４３の内側にゴムパッキン等を備えることにより、密閉箱４０へ隙間なく密着固定できる構造となっている。又、密閉箱４０にはガスの通過可能な弁４１、弁４２が備えつけられており、弁４１には更に弁５０を介し圧縮窒素ボンベ５１へ配管で連結されており、更に弁５５を介し真空ポンプ５６へ連結されている。一方、弁４２には酸素濃度計６０が配管で連結されている。化学天秤３１は、ゴム製の防震パッド３２を介し、密閉箱４０内に設置されている。化学天秤の測定値はリード線３３を経由し、密閉箱４０の外に設置された演算装置３５へ伝送される構造となっており、演算装置３５からはディスプレイ３６やプリンター３７へ配線されている。密閉箱４０の内部にはスプレーノズル７０がスプレーノズル支持装置７１を介して密閉箱４０へ固定されている。スプレーノズル７０からは配管７２が延び、密閉箱４０を貫通し、電磁弁７３を経由して耐圧フラックス容器７４へ接続され、更にコンプレッサー７５へ接続されている。又、スプレーノズル７０と溶融金属容器５との間にはフラックス遮蔽板７６が固定されている。密閉箱４０には昇降装置支持部１４を介し、ステッピングモーター１０、直進運動への変換装置つきの減速機１１、昇降ロッド１３が取り付けられている。又、透明ガラス製の扉４３の外部にＣＣＤカメラ８０とディスプレイ８１とが配置されている。以上述べた装置を作動させるには、まず、図２に示す通り昇降ロッド１３を円筒状の筒９の中へ入るまで下降しておき、測定試料金属粒９０を溶融金属容器５の中へ入れ、温度制御装置３に測定試料金属粒９０の融点よりも高い設定温度を打ち込みヒーターパワーを入れる。しばらくすると溶融金属容器５の温度がほぼ設定値となり、測定試料金属粒９０が溶融する。次に昇降ロッド１３を高速で上昇させる。図３に示す通り昇降ロッド１３が円筒状の筒９よりも上へ上昇した時溶融金属９１が小孔４より流下し、ビーカ３０へ落ちるのが、透明ガラス製の扉４３を通してみえる。次に直ちに、昇降ロッド１３を高速で下降させる。図４に示す通り昇降ロッド１３が円筒状の筒９へ少し入った時点で溶融金属９１の流下が止まり滴下にかわる。この時、必要であれば、一旦昇降ロッド１３を停止し、真空ポンプ５６を作動させ、密閉箱４０内を真空とすることもできるし、あるいは窒素ボンベ５１から窒素を供給し、弁４２から密閉箱４０内の気体を排出することにより密閉箱４０内を窒素雰囲気とすることもできる。この排出気体を酸素濃度計６０へ導くことで密閉箱４０内の酸素濃度を測定できる。更に必要であれば、コンプレッサー７５を作動し、電磁弁７３を瞬間的に作動し、開くことにより、フラックス７７を小孔４へ吹き付けることもできる。次に昇降ロッド１３の下降速度を低速に切り換え作動させると、例えば数十秒に一滴滴下する程度の滴下速度とすることができる。図５の写真には正に滴下せんとする状態を示している。この数十秒に一滴程度の割合で連続的に滴下する溶融金属９１をビーカー３０に受け、その重量増加量を次々に化学天秤３１で測定し、演算装置３５で測定重量を小孔４の周長で割り算することにより、表面張力さらにはその平均値をも算出し、ディスプレイ３６上に表示すると共にプリンター３７で印刷できる。なお、本例では重量測定装置として化学天秤を使用したが、レーザー光等で滴下直前の一滴の容量即ち重量を測定することもできる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を有する。コンピューター等による複雑な演算を必要とせず、かつ連続的に多数回測定可能であり、又溶融金属９１の温度を制御できることから各温度における溶融金属９１の表面張力を測定でき、真空中や窒素雰囲気中の溶融金属９１の表面張力をも容易に測定でき、更に測定金属の種類を容易に変更することができる、そしてフラックスの種類を容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  溶融金属の表面張力測定装置断面図
【図２】  昇降ロード断面図Ａ
【図３】  昇降ロード断面図Ｂ
【図４】  昇降ロード断面図Ｃ
【図５】  溶融金属の小孔（０、７ｍｍ径）からの滴下写真
【符号の説明】
１  シーズヒーター
２  熱電対
３  温度制御装置
４  小孔
５  溶融金属容器
６  フランジ
７  アスベストパッキン
８  ボルト
９  筒
１０  ステッピングモーター
１１  減速機
１３  昇降ロッド
１４  昇降装置支持部
１５  回転制御装置
３０  ビーカー
３１  化学天秤
３２  防震パッド
３３  リード線
３５  演算装置
３６  ディスプレイ
３７  プリンター
４０  密閉箱
４１  弁
４２  弁
４３  扉
４４  ヒンジュ
４５  止め金
５０  弁
５１  圧縮窒素ボンベ
５５  弁
５６  真空ポンプ
６０  酸素濃度計
７０  スプレーノズル
７１  スプレーノズル支持装置
７２  配管
７３  電磁弁
７４  耐圧フラックス容器
７５  コンプレッサー
７６  フラックス遮蔽板
７７  フラックス
８０  ＣＣＤカメラ
８１  ディスプレイ
９０  測定試料金属粒
９１  溶融金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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