JP2523742B2 - 電極板およびその製造方法 - Google Patents
電極板およびその製造方法Info
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- JP2523742B2 JP2523742B2 JP63001152A JP115288A JP2523742B2 JP 2523742 B2 JP2523742 B2 JP 2523742B2 JP 63001152 A JP63001152 A JP 63001152A JP 115288 A JP115288 A JP 115288A JP 2523742 B2 JP2523742 B2 JP 2523742B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ビーム加熱器の電極板等の材料として使用
される電極板とその製造方法に係り、特に変形量が極め
て少なく、高い信頼性を有する電極板および気密性に優
れた冷却孔を同時に形成し得る電極板の製造方法に関す
る。
される電極板とその製造方法に係り、特に変形量が極め
て少なく、高い信頼性を有する電極板および気密性に優
れた冷却孔を同時に形成し得る電極板の製造方法に関す
る。
（従来の技術） 一般にビーム加速用電極板に使用される材料として
は、電気的特性および冷却能力等を確保するために、導
電性および熱伝導性に優れた銅板が採用されている。
は、電気的特性および冷却能力等を確保するために、導
電性および熱伝導性に優れた銅板が採用されている。
またビーム加速用電極板は使用時に高温度に加熱され
るため、冷却操作が必要とされる。従来のビーム加速用
電極板１は第３図（ａ）に示すように銅板で形成された
電極板本体1aにろう材２によって銅製の冷却管3aが固着
される。また冷却管の冷却面積を増大化し、冷却能力を
向上させる目的で、第３図（ｂ）に示すように断面が角
形状の冷却管3bを電極板本体1aにろう付して構成する場
合もある。
るため、冷却操作が必要とされる。従来のビーム加速用
電極板１は第３図（ａ）に示すように銅板で形成された
電極板本体1aにろう材２によって銅製の冷却管3aが固着
される。また冷却管の冷却面積を増大化し、冷却能力を
向上させる目的で、第３図（ｂ）に示すように断面が角
形状の冷却管3bを電極板本体1aにろう付して構成する場
合もある。
使用時には冷却管3a,3b内に冷却用流体が流れ、ビー
ム加速用電極板１は所定温度に冷却される。
ム加速用電極板１は所定温度に冷却される。
しかしながら、第３図（ａ），（ｂ）に示すようなろ
う材２を使用したビーム加速用電極板１を高真空中で使
用すると、ろう材２に含有される高い蒸気圧を有する成
分が経時的に蒸発し、ビーム加速性能を大きく阻害す
る。そのため、使用前に長時間に亘ってベーキング操作
を実施し蒸気圧を生じる揮発成分を予め除去する操作が
なされているが、除去が完全ではない。そのためビーム
加速装置の性能維持に限界がある。
う材２を使用したビーム加速用電極板１を高真空中で使
用すると、ろう材２に含有される高い蒸気圧を有する成
分が経時的に蒸発し、ビーム加速性能を大きく阻害す
る。そのため、使用前に長時間に亘ってベーキング操作
を実施し蒸気圧を生じる揮発成分を予め除去する操作が
なされているが、除去が完全ではない。そのためビーム
加速装置の性能維持に限界がある。
上記の問題点を解決するために、第３図（ｃ），
（ｄ）に示すようにろう材２を使用せずに複数の電極要
素４を相互に突き合せ、その接合端面７において溶接を
行なったり、または固相拡散接合することによって一体
化して接合体５を形成し、この接合体５をビーム加速用
電極板１の材料として使用する方法も開発されている。
（ｄ）に示すようにろう材２を使用せずに複数の電極要
素４を相互に突き合せ、その接合端面７において溶接を
行なったり、または固相拡散接合することによって一体
化して接合体５を形成し、この接合体５をビーム加速用
電極板１の材料として使用する方法も開発されている。
すなわち第３図（ｃ）は特開昭62−034426号公報に開
示された接合体５の構造を示す断面図であり、冷却孔用
の細溝６を端面に形成した複数の電極要素４を、双方の
細溝６の開放端が一致するように突き合せ、突き合せた
接合端面７を例えば電子ビーム溶接ビード９によって接
合し、一体化した接合体５を得る。接合体５内部には対
向した細溝6,6によって冷却孔８が形成される。
示された接合体５の構造を示す断面図であり、冷却孔用
の細溝６を端面に形成した複数の電極要素４を、双方の
細溝６の開放端が一致するように突き合せ、突き合せた
接合端面７を例えば電子ビーム溶接ビード９によって接
合し、一体化した接合体５を得る。接合体５内部には対
向した細溝6,6によって冷却孔８が形成される。
また第３図（ｄ）は、プラズマ・核融合学会第４回年
会予稿集、29頁C6「NBI電極板の新しい製作法」におい
て開示されている電極板の製造およびその製作法を示し
ている。
会予稿集、29頁C6「NBI電極板の新しい製作法」におい
て開示されている電極板の製造およびその製作法を示し
ている。
すなわち第３図（ｄ）に示す接合体５は２枚の平板状
の電極要素4a,4bとから成り、下部の電極要素4aには冷
却孔用の細溝６が加工形成されている。電極要素4bは、
電極要素4aの細溝６を被覆するように組み合わされる。
次に電極要素4a,4bは真空中において加熱加圧される。
このとき接合端面７において、固相拡散が起こり、電極
要素4a,4bは接合され、一体の接合体５が得られると同
時に接合体５内部に細溝６により冷却孔８が形成され
る。
の電極要素4a,4bとから成り、下部の電極要素4aには冷
却孔用の細溝６が加工形成されている。電極要素4bは、
電極要素4aの細溝６を被覆するように組み合わされる。
次に電極要素4a,4bは真空中において加熱加圧される。
このとき接合端面７において、固相拡散が起こり、電極
要素4a,4bは接合され、一体の接合体５が得られると同
時に接合体５内部に細溝６により冷却孔８が形成され
る。
この第３図（ｄ）に示す接合体５は第３図（ｃ）に示
す接合体５と比較して接合端面の面積が広いため、機械
的な強度が優れている。
す接合体５と比較して接合端面の面積が広いため、機械
的な強度が優れている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第３図（ｃ）に示す電極板において
は、接合作業時に電子ビーム溶接の目ずれが生じ易く精
度の高い接合作業が困難であり、また溶接歪による変形
が生じ易く、寸法精度が低下する問題点がある。
は、接合作業時に電子ビーム溶接の目ずれが生じ易く精
度の高い接合作業が困難であり、また溶接歪による変形
が生じ易く、寸法精度が低下する問題点がある。
また、第３図（ｄ）に示す電極板においては、各冷却
孔を気密に接合し、冷却流体の洩れを防止するために
は、相当強度の加圧操作を必要とする。しかし強度の加
圧力を作用させると、冷却孔用に形成した細溝が変形し
たり、圧潰されることにより冷却効率が低下する上に、
電極板全体に大きな変形を生じる欠点がある。逆に変形
を引起さない加圧力で接合した場合には接合部の気密性
が十分に得られないという問題点がある。
孔を気密に接合し、冷却流体の洩れを防止するために
は、相当強度の加圧操作を必要とする。しかし強度の加
圧力を作用させると、冷却孔用に形成した細溝が変形し
たり、圧潰されることにより冷却効率が低下する上に、
電極板全体に大きな変形を生じる欠点がある。逆に変形
を引起さない加圧力で接合した場合には接合部の気密性
が十分に得られないという問題点がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、電極板の変形量が極めて少なく、高い信頼性を
有する電極板であり、また気密性に優れた冷却孔を同時
に形成し得る電極板とその製造方法を提供することを目
的とする。
であり、電極板の変形量が極めて少なく、高い信頼性を
有する電極板であり、また気密性に優れた冷却孔を同時
に形成し得る電極板とその製造方法を提供することを目
的とする。
（課題を解決するための手段） 本願第１番目の発明に係る電極板は、上述した課題を
解決するために、互いの端面を向い合せた一対の電極要
素のうち少なくとも一方の電極要素の該端面に冷却孔用
の細溝を形成するとともに、上記各電極要素材料の融点
より低温で共晶反応により液相を生成して電極要素と固
溶する薄膜層を上記電極要素間に設け、上記各電極要素
を真空条件下で加熱して前記電極要素と薄膜層の共晶反
応により上記薄膜層を介して前記電極要素同士を10〜10
0gf/cm2程度の低加圧力で拡散接合し、一体化して電極
接合体を形成し、この電極接合体内に前記細溝により冷
却孔を形成したものである。
解決するために、互いの端面を向い合せた一対の電極要
素のうち少なくとも一方の電極要素の該端面に冷却孔用
の細溝を形成するとともに、上記各電極要素材料の融点
より低温で共晶反応により液相を生成して電極要素と固
溶する薄膜層を上記電極要素間に設け、上記各電極要素
を真空条件下で加熱して前記電極要素と薄膜層の共晶反
応により上記薄膜層を介して前記電極要素同士を10〜10
0gf/cm2程度の低加圧力で拡散接合し、一体化して電極
接合体を形成し、この電極接合体内に前記細溝により冷
却孔を形成したものである。
また、本願第２番目の発明に係る電極板の製造方法
は、上述した課題を解決するために、一対の電極要素を
用意し、一方の電極要素の接合面あるいは双方の電極要
素の各接合面に冷却孔用の細溝を形成するとともに、上
記双方の電極要素の接合面同士を突合せ、その接合面に
各電極要素材料の融点より低温度で共晶反応により液相
を生成して電極要素に固溶する薄膜層を形成し、しかる
後、真空条件下で10〜100gf/cm2程度の低加圧力で加熱
加圧しつつ前記電極要素と薄膜層の共晶反応により前記
双方の電極要素の接合面を拡散接合し、一体化して電極
接合体を得るとともに、前記電極接合体内に細溝により
冷却孔を形成する方法である。
は、上述した課題を解決するために、一対の電極要素を
用意し、一方の電極要素の接合面あるいは双方の電極要
素の各接合面に冷却孔用の細溝を形成するとともに、上
記双方の電極要素の接合面同士を突合せ、その接合面に
各電極要素材料の融点より低温度で共晶反応により液相
を生成して電極要素に固溶する薄膜層を形成し、しかる
後、真空条件下で10〜100gf/cm2程度の低加圧力で加熱
加圧しつつ前記電極要素と薄膜層の共晶反応により前記
双方の電極要素の接合面を拡散接合し、一体化して電極
接合体を得るとともに、前記電極接合体内に細溝により
冷却孔を形成する方法である。
（作用） 上記構成の電極板およびその製造方法によれば、電極
要素の融点より低温で液相を生成し電極要素に固溶する
薄膜層を電極要素間に設けているため、加熱操作時に薄
膜層が溶解して液相を生成し、この液相を介して電極要
素の原子と薄膜層の原子とが相互に拡散し、共晶組成物
が迅速に形成される。
要素の融点より低温で液相を生成し電極要素に固溶する
薄膜層を電極要素間に設けているため、加熱操作時に薄
膜層が溶解して液相を生成し、この液相を介して電極要
素の原子と薄膜層の原子とが相互に拡散し、共晶組成物
が迅速に形成される。
この液相における相互の拡散速度は、従来の固相にお
ける拡散速度と比較して大きいため、単位時間における
相互の拡散量は大きく、接合端面近傍での各原子の濃度
勾配は小さくなり、接合部の特性は母材の特性から連続
的に変化したものとなる。したがって、従来のろう付接
合の場合に発生する母材相互の不連続面が形成されない
ため、機械的強度が優れた電極体を得ることができる。
ける拡散速度と比較して大きいため、単位時間における
相互の拡散量は大きく、接合端面近傍での各原子の濃度
勾配は小さくなり、接合部の特性は母材の特性から連続
的に変化したものとなる。したがって、従来のろう付接
合の場合に発生する母材相互の不連続面が形成されない
ため、機械的強度が優れた電極体を得ることができる。
また、接合端面に液相が生じるために、小さい加圧力
を作用させるだけで隣接する電極要素の接合面全面にお
いて密着性に優れた良好な接合面を得ることができる。
また、冷却孔用に形成した細溝が加圧力によって変形し
て冷却効率を低下せしめたり、変形により製品としての
寸法精度が低下することが少ない。
を作用させるだけで隣接する電極要素の接合面全面にお
いて密着性に優れた良好な接合面を得ることができる。
また、冷却孔用に形成した細溝が加圧力によって変形し
て冷却効率を低下せしめたり、変形により製品としての
寸法精度が低下することが少ない。
また接合操作と同時に冷却孔が形成されるため、部材
外面に冷却管を固着させる従来方法と比較して製造工程
が簡略化される。また冷却孔が電極体内部に形成され、
その冷却表面積が大きく確保されるため、冷却効果が増
大する利点がある。
外面に冷却管を固着させる従来方法と比較して製造工程
が簡略化される。また冷却孔が電極体内部に形成され、
その冷却表面積が大きく確保されるため、冷却効果が増
大する利点がある。
（実施例） 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。第１図は本発明に係る電極板の構造およびその
製造方法を実施するための装置の一実施例を示す断面図
である。
明する。第１図は本発明に係る電極板の構造およびその
製造方法を実施するための装置の一実施例を示す断面図
である。
銅板で形成された２枚の電極要素4a,4bが薄膜層10を
介して突き合される。電極要素4aの端面には複数の冷却
孔用の細溝６が形成される。一方、電極要素4bは、平板
状に形成され、細溝６を閉止する蓋となる。
介して突き合される。電極要素4aの端面には複数の冷却
孔用の細溝６が形成される。一方、電極要素4bは、平板
状に形成され、細溝６を閉止する蓋となる。
薄膜層10は、数μｍの厚さを有するチタン箔11を接合
端面７に挿入して形成される。チタン箔11を介装した電
極要素4a,4bは真空炉12内の試料台13上に固定される。
電極要素4a,4bの上面には、例えばステンレス鋼で形成
された加圧錘14が載置される。加圧錘14による加圧強度
は10〜100g/cm2に設定される。
端面７に挿入して形成される。チタン箔11を介装した電
極要素4a,4bは真空炉12内の試料台13上に固定される。
電極要素4a,4bの上面には、例えばステンレス鋼で形成
された加圧錘14が載置される。加圧錘14による加圧強度
は10〜100g/cm2に設定される。
電極要素4a,4bを上記ように固定した状態で真空炉12
内部を減圧し、10-4〜10-5Torr程度の真空度に保持しつ
つ、さらに炉内両側に配設した加熱器15によって加熱す
る。
内部を減圧し、10-4〜10-5Torr程度の真空度に保持しつ
つ、さらに炉内両側に配設した加熱器15によって加熱す
る。
加熱操作の進行に伴って、接合端面７において、電極
要素4a,4bの銅原子（Cu）と、薄膜層10のチタン原子（T
i）との間で相互拡散が進行する。電極要素4a,4bの温度
が900℃程度に上昇すると、図示しないTi−Cu2元状態図
に示されているように、銅とチタンとの共晶反応が起こ
る。
要素4a,4bの銅原子（Cu）と、薄膜層10のチタン原子（T
i）との間で相互拡散が進行する。電極要素4a,4bの温度
が900℃程度に上昇すると、図示しないTi−Cu2元状態図
に示されているように、銅とチタンとの共晶反応が起こ
る。
そして共晶組成がTi−63wt％Cu〜Ti−70wt％Cu程度に
至るまでに相互拡散が進行した領域において液相が生成
する。上記温度で保持すると、さらに経時的に相互拡散
が進み、液相が生成する組成の領域が移動する。
至るまでに相互拡散が進行した領域において液相が生成
する。上記温度で保持すると、さらに経時的に相互拡散
が進み、液相が生成する組成の領域が移動する。
このように介装したチタン箔11の厚さに対応して１〜
60分間、温度を保持すると、接合端面７における相互拡
散および液相を介して接合が行なわれ、接合端面７は密
着し、接合前に存在していたギャップがボイドが消失す
る。
60分間、温度を保持すると、接合端面７における相互拡
散および液相を介して接合が行なわれ、接合端面７は密
着し、接合前に存在していたギャップがボイドが消失す
る。
所定の加熱時間経過後、真空度を保持した状態で室温
まで冷却して接合作業が完了する。接合作業の完了と同
時に細溝６の開放端が対向する電極要素4bによって密閉
され、一体化した電極体５内部に冷却孔８が形成され
る。
まで冷却して接合作業が完了する。接合作業の完了と同
時に細溝６の開放端が対向する電極要素4bによって密閉
され、一体化した電極体５内部に冷却孔８が形成され
る。
本実施例によれば液相を介して接合を行なうため固相
接合と比較して接合部の密着性が優れ、極めて小さな加
圧力によって接合部のギャップやボイドを消失されるこ
とが可能となる。
接合と比較して接合部の密着性が優れ、極めて小さな加
圧力によって接合部のギャップやボイドを消失されるこ
とが可能となる。
また電極体（接合体）の変形を小さく抑制することが
できる。したがって電極体内部に形成した冷却孔が変形
したり、圧潰されたりして冷却効率を低下せしめたり、
製品としての寸法精度が低下することが防止できる。
できる。したがって電極体内部に形成した冷却孔が変形
したり、圧潰されたりして冷却効率を低下せしめたり、
製品としての寸法精度が低下することが防止できる。
また液相を介した接合操作となるため、銅およびチタ
ン金属原子相互間の拡散速度が固相接合の場合と比較し
て、増大化し短時間で接合することが可能となる。その
ため銅板の結晶粒粗大化および粒界割れを効果的に防止
できる。
ン金属原子相互間の拡散速度が固相接合の場合と比較し
て、増大化し短時間で接合することが可能となる。その
ため銅板の結晶粒粗大化および粒界割れを効果的に防止
できる。
さらに薄膜層10として接合部に挿入されるチタンは、
各電極要素を構成する銅よりも低い蒸気圧を有している
ため、ギャップまたはボイドの影響が少ない良好な接合
部を得ることができる。特に銅材より蒸気圧の高い金属
元素を含有する銀ろう材等を使用した接合方式と比較し
て、格段の接合強度を得ることができる。
各電極要素を構成する銅よりも低い蒸気圧を有している
ため、ギャップまたはボイドの影響が少ない良好な接合
部を得ることができる。特に銅材より蒸気圧の高い金属
元素を含有する銀ろう材等を使用した接合方式と比較し
て、格段の接合強度を得ることができる。
また金属原子相互の拡散速度が大きいため、接合部に
おける濃度勾配は接合母材部分から連続的に滑らかに変
化しているため、不連続な濃度勾配を有するろう付の接
合部と比較して、機械的強度が高い接合部を得ることが
できる。
おける濃度勾配は接合母材部分から連続的に滑らかに変
化しているため、不連続な濃度勾配を有するろう付の接
合部と比較して、機械的強度が高い接合部を得ることが
できる。
さらに接合操作と同時に細溝６の開放端が閉止され、
冷却孔８が形成されるため、部材外面に冷却管を固着す
る従来方法と比較して、電極体の製造工程が大幅に簡略
化される。また冷却孔８は電極体５内部に形成され、そ
の冷却表面積が大きく確保されるため、冷却効果が大幅
に増加する効果がある。
冷却孔８が形成されるため、部材外面に冷却管を固着す
る従来方法と比較して、電極体の製造工程が大幅に簡略
化される。また冷却孔８は電極体５内部に形成され、そ
の冷却表面積が大きく確保されるため、冷却効果が大幅
に増加する効果がある。
次に他の実施例について説明する。
本実施例では、電極要素として銅または銅合金を使用
する一方、薄膜層は、シリコン（Si）またはジルコニウ
ム（Zr）で形成する。シリコンを使用する場合は、接合
温度を810〜850℃に設定し、ジルコニウムを用いる場合
は、900〜920℃程度に設定する。いずれの部材も上記接
合温度において電極要素を構成する銅と共晶反応を生起
するため、接合部に液相を生じ、その液相を介しての金
属元素の相互拡散によって双方の電極要素が一体に接合
される。
する一方、薄膜層は、シリコン（Si）またはジルコニウ
ム（Zr）で形成する。シリコンを使用する場合は、接合
温度を810〜850℃に設定し、ジルコニウムを用いる場合
は、900〜920℃程度に設定する。いずれの部材も上記接
合温度において電極要素を構成する銅と共晶反応を生起
するため、接合部に液相を生じ、その液相を介しての金
属元素の相互拡散によって双方の電極要素が一体に接合
される。
本実施例においても液相を介する接合であるため、加
圧力が小さく電極体の変形量が少なく、また接合強度が
優れた電極板を得ることができる。
圧力が小さく電極体の変形量が少なく、また接合強度が
優れた電極板を得ることができる。
さらに他の実施例として電極要素を高融点材料である
モリブデン（Mo）またはモリブデン合金で形成する一
方、薄膜層を金（Au）箔で形成した場合においても、モ
リブデンと金との共晶反応により液相が形成され、前記
実施例と同様な効果が確認されている。
モリブデン（Mo）またはモリブデン合金で形成する一
方、薄膜層を金（Au）箔で形成した場合においても、モ
リブデンと金との共晶反応により液相が形成され、前記
実施例と同様な効果が確認されている。
さらに電極要素を銅または銅合金で形成する一方、薄
膜層として10wt％のスズ（Sn）を含有した銅合金箔を使
用すると、接合部における銅とスズとの濃度勾配の変化
がより緩慢になり、機械的強度が優れた接合体を得るこ
とができる。
膜層として10wt％のスズ（Sn）を含有した銅合金箔を使
用すると、接合部における銅とスズとの濃度勾配の変化
がより緩慢になり、機械的強度が優れた接合体を得るこ
とができる。
第２図は本発明方法によって円筒形の電極用接合体を
形成する状態を示す斜視図である。
形成する状態を示す斜視図である。
銅製パイプ状に形成した一対の電極要素4a,4bを軸方
向に突き合せて一体の接合体５を形成するものである。
電極要素4a,4bの少なくとも一方の接合端面７には薄膜
層10としてチタン層16が形成されている。
向に突き合せて一体の接合体５を形成するものである。
電極要素4a,4bの少なくとも一方の接合端面７には薄膜
層10としてチタン層16が形成されている。
このチタン層16は、例えば、真空または不活性ガス雰
囲気中でチタンをイオン化し、同時に封じ込んだ電極間
に通電して電極要素端面にメッキ処理を行なうイオンプ
レーティング法によって形成される。
囲気中でチタンをイオン化し、同時に封じ込んだ電極間
に通電して電極要素端面にメッキ処理を行なうイオンプ
レーティング法によって形成される。
上記のようにチタン層16を介して組み合せた電極要素
4a,4bに100g/cm2程度の加圧力を作用させた状態で、５
×10-5Torr程度の真空炉内で900℃に加熱し、10分間保
持した後に冷却して一体化した接合体５を得る。
4a,4bに100g/cm2程度の加圧力を作用させた状態で、５
×10-5Torr程度の真空炉内で900℃に加熱し、10分間保
持した後に冷却して一体化した接合体５を得る。
この接合操作においてもチタン層16に液相が形成さ
れ、小さな加圧力のみで電極要素4a,4bが密着するた
め、接合体５の変形が少ない。また従来のように大きな
加圧力を発生させる加圧装置は必要としない。さらにイ
オンプレーティング法によれば極めて薄い薄膜層10を形
成することが可能となるため、接合部から発生する蒸気
の影響を大幅に低減することができる。
れ、小さな加圧力のみで電極要素4a,4bが密着するた
め、接合体５の変形が少ない。また従来のように大きな
加圧力を発生させる加圧装置は必要としない。さらにイ
オンプレーティング法によれば極めて薄い薄膜層10を形
成することが可能となるため、接合部から発生する蒸気
の影響を大幅に低減することができる。
以上の実施例においては、薄膜層10の形成方法とし
て、金属箔を接合端面に挿入して形成する方法または、
イオンプレーティング法を使用しているが、その他の薄
膜形成法によってもよい。
て、金属箔を接合端面に挿入して形成する方法または、
イオンプレーティング法を使用しているが、その他の薄
膜形成法によってもよい。
すなわち、低圧ガス雰囲気で電極間に電圧を加えてガ
スを電離してイオン化し、このガスイオンを金属材に衝
突させ、金属材表面から飛び出した金属原子を対向する
基材内部に侵入させ、基材原子と入れ替わることによっ
て金属薄膜を形成するスパッタリング法や、気体状態の
原子を低温の電極要素端面に直接凝縮させる真空蒸着法
などの物理化学的な気相成長法を採用することもでき
る。
スを電離してイオン化し、このガスイオンを金属材に衝
突させ、金属材表面から飛び出した金属原子を対向する
基材内部に侵入させ、基材原子と入れ替わることによっ
て金属薄膜を形成するスパッタリング法や、気体状態の
原子を低温の電極要素端面に直接凝縮させる真空蒸着法
などの物理化学的な気相成長法を採用することもでき
る。
上記のスパッタリング法、真空蒸着法等によれば金属
箔よりさらに薄い金属薄膜層を形成することが可能とな
り、特に蒸気圧の高い金属材を薄膜層として使用せざる
を得ない場合において、薄膜層からの蒸気発生量を大幅
に低減することが可能となり、使用前のベーキング時間
を大幅に短縮することができる効果を有する。
箔よりさらに薄い金属薄膜層を形成することが可能とな
り、特に蒸気圧の高い金属材を薄膜層として使用せざる
を得ない場合において、薄膜層からの蒸気発生量を大幅
に低減することが可能となり、使用前のベーキング時間
を大幅に短縮することができる効果を有する。
以上説明の通り本発明によれば、電極要素材料の融点
より低温で共晶反応により液相を生成し電極要素と固溶
する薄膜層を電極要素間に設けているため、真空条件下
で低加圧力で加熱操作時に電極要素と薄膜層の共晶反応
により、接合部が溶解して液相を生成し、この液相を介
して電極要素の原子と薄膜層の原子とが相互に拡散し、
分散して共晶組成物が迅速に形成される。この液相にお
ける金属原子相互の拡散速度は、従来の固相における拡
散速度と比較して大きいため、固相による拡散接合に較
べ液相による拡散接合は単位時間における相互の拡散量
は大幅に増加する。そのため、接合端面近傍での各原子
の濃度勾配は小さくなり、接合部の特性は母材の特性か
ら連続的に変化したものとなる。したがって、従来のろ
う付接合の場合に発生する母材相互の不連続面が形成さ
れないため、機械的強度が優れた電極板を得ることがで
きる。
より低温で共晶反応により液相を生成し電極要素と固溶
する薄膜層を電極要素間に設けているため、真空条件下
で低加圧力で加熱操作時に電極要素と薄膜層の共晶反応
により、接合部が溶解して液相を生成し、この液相を介
して電極要素の原子と薄膜層の原子とが相互に拡散し、
分散して共晶組成物が迅速に形成される。この液相にお
ける金属原子相互の拡散速度は、従来の固相における拡
散速度と比較して大きいため、固相による拡散接合に較
べ液相による拡散接合は単位時間における相互の拡散量
は大幅に増加する。そのため、接合端面近傍での各原子
の濃度勾配は小さくなり、接合部の特性は母材の特性か
ら連続的に変化したものとなる。したがって、従来のろ
う付接合の場合に発生する母材相互の不連続面が形成さ
れないため、機械的強度が優れた電極板を得ることがで
きる。
また、電極要素同士が薄膜層を介して共晶反応接合端
面に液相が生じるために、この共晶反応で生じる液相を
利用することにより、10〜100gf/cm2程度の小さい加圧
力を作用させるだけで拡散接合させ、液相が拡散凝固し
てギャップやボイドが消失し、電極要素全体を変形させ
たり、細溝による冷却孔を変形させたり、埋めることな
く、両電極要素の接合面全面において密着性に優れた良
好な接合面を得ることができる。
面に液相が生じるために、この共晶反応で生じる液相を
利用することにより、10〜100gf/cm2程度の小さい加圧
力を作用させるだけで拡散接合させ、液相が拡散凝固し
てギャップやボイドが消失し、電極要素全体を変形させ
たり、細溝による冷却孔を変形させたり、埋めることな
く、両電極要素の接合面全面において密着性に優れた良
好な接合面を得ることができる。
また、冷却孔用に形成した細溝が加圧力によって変形
することにより冷却効率を低下せしめたり、製品として
の寸法精度が低下することが少ない。
することにより冷却効率を低下せしめたり、製品として
の寸法精度が低下することが少ない。
また接合操作と同時に冷却孔が形成されるため、部材
外面に冷却管を固着させる従来の方法と比較して製造工
程が簡略化される。また冷却孔が接合体内部に形成さ
れ、その冷却表面積が大きく確保されるため、冷却効果
が増大するなどの優れた効果を発揮する。
外面に冷却管を固着させる従来の方法と比較して製造工
程が簡略化される。また冷却孔が接合体内部に形成さ
れ、その冷却表面積が大きく確保されるため、冷却効果
が増大するなどの優れた効果を発揮する。
第１図は本発明に係る電極板の構造およびその製造方法
を実施するための装置の一実施例を示す断面図、第２図
は本発明方法によって円筒形の電極用接合体を製造する
状態を示す斜視図、第３図（ａ）は円形の冷却管を設け
た従来の電極板の構造を示す断面図、第３図（ｂ）は角
形の冷却管を設けた従来の電極板の構造を示す断面図、
第３図（ｃ）は電子ビーム溶接によって電極要素を接合
して形成した従来の電極板の構造を示す断面図、第３図
（ｄ）は固相拡散接合によって形成した従来の電極板の
構造を示す断面図である。 １……ビーム加速用電極板、1a……電極板本体、２……
ろう材、3,3a,3b……冷却管、4,4a,4b……電極要素、５
……接合体（電極体）、６……細溝、７……接合端面、
８……冷却孔、９……電子ビーム溶接ビード、10……薄
膜層、11……チタン箔、12……真空炉、13……試料台、
14……加圧錘、15……加熱器、16……チタン層。
を実施するための装置の一実施例を示す断面図、第２図
は本発明方法によって円筒形の電極用接合体を製造する
状態を示す斜視図、第３図（ａ）は円形の冷却管を設け
た従来の電極板の構造を示す断面図、第３図（ｂ）は角
形の冷却管を設けた従来の電極板の構造を示す断面図、
第３図（ｃ）は電子ビーム溶接によって電極要素を接合
して形成した従来の電極板の構造を示す断面図、第３図
（ｄ）は固相拡散接合によって形成した従来の電極板の
構造を示す断面図である。 １……ビーム加速用電極板、1a……電極板本体、２……
ろう材、3,3a,3b……冷却管、4,4a,4b……電極要素、５
……接合体（電極体）、６……細溝、７……接合端面、
８……冷却孔、９……電子ビーム溶接ビード、10……薄
膜層、11……チタン箔、12……真空炉、13……試料台、
14……加圧錘、15……加熱器、16……チタン層。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−151956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−110485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−154476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−77932（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】互いの端面を向い合せた一対の電極要素の
うち少なくとも一方の電極要素の該端面に冷却孔用の細
溝を形成するとともに、上記各電極要素材料の融点より
低温で共晶反応により液相を生成して電極要素と固溶す
る薄膜層を上記電極要素間に設け、上記各電極要素を真
空条件下で加熱して前記電極要素と薄膜層の共晶反応に
より上記薄膜層を介して前記電極要素同士を10〜100gf/
cm2程度の低加圧力で拡散接合し、一体化して電極接合
体を形成し、この電極接合体内に前記細溝により冷却孔
を形成してなる電極板。 - 【請求項２】電極要素は銅または銅合金で形成される一
方、薄膜層は、チタン（Ti）、シリコン（Si）およびジ
ルコニウム（Zr）のいずれか１種の材料で形成された請
求項１記載の電極板。 - 【請求項３】電極要素は、モリブデンまたはモリブデン
合金で形成される一方、薄膜層は金（Au）で形成された
請求項１記載の電極板。 - 【請求項４】一対の電極要素を用意し、一方の電極要素
の接合面あるいは双方の電極要素の各接合面に冷却孔用
の細溝を形成するとともに、上記双方の電極要素の接合
面同士を突合せ、その接合面に各電極要素材料の融点よ
り低温度で共晶反応により液相を生成して電極要素に固
溶する薄膜層を形成し、しかる後、真空条件下で10〜10
0gf/cm2程度の低加圧力で加熱加圧しつつ前記電極要素
と薄膜層の共晶反応により前記双方の電極要素の接合面
を拡散接合し、一体化して電極接合体を得るとともに、
前記電極接合体内に細溝により冷却孔を形成することを
特徴とする電極板の製造方法。 - 【請求項５】薄膜層は、イオンプレーティング法、スパ
ッタリング法、真空蒸着法等の物理化学的気相成長法に
よって形成する請求項４記載の電極板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001152A JP2523742B2 (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 電極板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001152A JP2523742B2 (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 電極板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01178383A JPH01178383A (ja) | 1989-07-14 |
| JP2523742B2 true JP2523742B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=11493460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63001152A Expired - Fee Related JP2523742B2 (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 電極板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2523742B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110883418A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-17 | 苏州创阔金属制品有限公司 | 一种旋流式雾化喷头加工工艺 |
| CN113478062B (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 北京机电研究所有限公司 | 一种钛锆钼合金耐高温接头的反应扩散连接方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151956A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-09 | Hitachi Ltd | 高導電性材料の抵抗溶接継手およびその製造方法 |
| JPS59110485A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-26 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | モリブデン基複合板の製造方法 |
-
1988
- 1988-01-08 JP JP63001152A patent/JP2523742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01178383A (ja) | 1989-07-14 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |