JP2789354B2 - Ｃｖｄ法による高温用タングステン部材の製造法 - Google Patents
Ｃｖｄ法による高温用タングステン部材の製造法Info
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- JP2789354B2 JP2789354B2 JP1230279A JP23027989A JP2789354B2 JP 2789354 B2 JP2789354 B2 JP 2789354B2 JP 1230279 A JP1230279 A JP 1230279A JP 23027989 A JP23027989 A JP 23027989A JP 2789354 B2 JP2789354 B2 JP 2789354B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，各種の高温用部材に適用されるタングステ
ン材料の耐熱特性を向上させるCVD法によるタングステ
ン部材の製造法に関する。
ン材料の耐熱特性を向上させるCVD法によるタングステ
ン部材の製造法に関する。
タングステンは，高温材料として優れた特性をもつの
で，例えば高温真空炉のヒーター部品，原子力関係部
品，電子管材料，熱電対の保護管等の各種の高温用部材
への適用が試みられているが，加工が著しく困難である
という難点がある。この加工性の悪さを克服する一つの
手段としてCVD法によるタングステン部材の作製が試み
られ，一部は実用化されている。
で，例えば高温真空炉のヒーター部品，原子力関係部
品，電子管材料，熱電対の保護管等の各種の高温用部材
への適用が試みられているが，加工が著しく困難である
という難点がある。この加工性の悪さを克服する一つの
手段としてCVD法によるタングステン部材の作製が試み
られ，一部は実用化されている。
ところでタングステン材料を実際に使用する場合の最
大の問題は，高温で使用するうちに結晶粒が粗大化して
粒界が脆化し，使用不可になる点にあり，このため，こ
の再結晶を防ぐための種々の試みが従来よりなされてき
た。例えばタングステンの粉末冶金の分野では,ThO2等
の酸化物粉をＷ粉と混合焼結させることが行なわれ,ThO
2を分散させて結晶粒の移動をおさえる方法が，価格等
の点では問題はまだあるものの，ほぼ満足できる結果が
得られている。他方,CVD材においても粉末材と同様に粒
界の移動をおさえるため酸化物等の異物を添加する試み
がなされてきたが，種々の問題がありこれまで成功をお
さめていない。
大の問題は，高温で使用するうちに結晶粒が粗大化して
粒界が脆化し，使用不可になる点にあり，このため，こ
の再結晶を防ぐための種々の試みが従来よりなされてき
た。例えばタングステンの粉末冶金の分野では,ThO2等
の酸化物粉をＷ粉と混合焼結させることが行なわれ,ThO
2を分散させて結晶粒の移動をおさえる方法が，価格等
の点では問題はまだあるものの，ほぼ満足できる結果が
得られている。他方,CVD材においても粉末材と同様に粒
界の移動をおさえるため酸化物等の異物を添加する試み
がなされてきたが，種々の問題がありこれまで成功をお
さめていない。
本発明の目的は，高温で再結晶しにくいタングステン
材料をCVDの条件制御によって製造することにあり，酸
化物等の異物を添加しなくてもCVD法において優れた耐
熱特性をもつタングステン部材を製造する方法を提供す
るにある。
材料をCVDの条件制御によって製造することにあり，酸
化物等の異物を添加しなくてもCVD法において優れた耐
熱特性をもつタングステン部材を製造する方法を提供す
るにある。
前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするとこ
ろは，反応ガスとして水素（H2）と六フッ化タングステ
ン（WF6）を使用し,CVD法にしたがって基材表面にタン
グステンを析出させるにさいし，反応ガスのH2とWF6の
モル比（H2/WF6）を10以上，反応温度550〜800℃，反応
圧力50〜150Torrのもとで反応を行なうことにより析出
タングステン中にフッ素を20ppm以上含有させることを
特徴とする。
ろは，反応ガスとして水素（H2）と六フッ化タングステ
ン（WF6）を使用し,CVD法にしたがって基材表面にタン
グステンを析出させるにさいし，反応ガスのH2とWF6の
モル比（H2/WF6）を10以上，反応温度550〜800℃，反応
圧力50〜150Torrのもとで反応を行なうことにより析出
タングステン中にフッ素を20ppm以上含有させることを
特徴とする。
本発明者らは,CVD法によるタングステンの析出反応に
及ぼす温度，圧力，ガス組成の影響を調査したところ，
使用するガス組成によってタングステン中のフッ素量が
変動すること，そして，タングステン中にフッ素を20pp
m以上含有させるような条件でCVD法を実施した場合に，
得られるタングステン材料の高温での再結晶は著しく抑
制され，結晶粒粗大化による材料特性の劣化が防止でき
ることが判明した。すなわち，本発明にかかるCVD法に
よるタングステンの析出反応は，反応ガスとして水素と
六フッ化タングステンを用い，これらを反応室に供給し
てタングステンを析出させるのであるが，この供給ガス
の混合比率をモル比でH2/WF6＝10/1以上とすることを特
徴とする。
及ぼす温度，圧力，ガス組成の影響を調査したところ，
使用するガス組成によってタングステン中のフッ素量が
変動すること，そして，タングステン中にフッ素を20pp
m以上含有させるような条件でCVD法を実施した場合に，
得られるタングステン材料の高温での再結晶は著しく抑
制され，結晶粒粗大化による材料特性の劣化が防止でき
ることが判明した。すなわち，本発明にかかるCVD法に
よるタングステンの析出反応は，反応ガスとして水素と
六フッ化タングステンを用い，これらを反応室に供給し
てタングステンを析出させるのであるが，この供給ガス
の混合比率をモル比でH2/WF6＝10/1以上とすることを特
徴とする。
第１図は本発明を実施するためのCVD装置の一例を示
したもので,1は反応管,2はこの反応管を外部加熱する加
熱炉である。反応管１の排気経路４には真空ポンプ３が
接続され，他方，反応管１の給気径路５には六フッ化タ
ングステンボンベ６および水素ガスボンベ７が接続され
る。加熱炉２で所定温度に加熱された反応管１の内部
に，質量流量計８と９によって流量制御された六フッ化
タングステンガスと水素ガスが所定の組成比で供給さ
れ，且つ排気流量調節バルブ10の制御によって反応管１
内の圧力を所定の圧力に維持した状態でCVD法を実施す
ると，反応管１の内壁にタングステンが析出する。な
お，第１図において,11と12は供給ガスの開閉バルブ,13
は圧力計を示している。
したもので,1は反応管,2はこの反応管を外部加熱する加
熱炉である。反応管１の排気経路４には真空ポンプ３が
接続され，他方，反応管１の給気径路５には六フッ化タ
ングステンボンベ６および水素ガスボンベ７が接続され
る。加熱炉２で所定温度に加熱された反応管１の内部
に，質量流量計８と９によって流量制御された六フッ化
タングステンガスと水素ガスが所定の組成比で供給さ
れ，且つ排気流量調節バルブ10の制御によって反応管１
内の圧力を所定の圧力に維持した状態でCVD法を実施す
ると，反応管１の内壁にタングステンが析出する。な
お，第１図において,11と12は供給ガスの開閉バルブ,13
は圧力計を示している。
この装置を用いてタングステンを反応管１の内壁に析
出させるには，反応温度および反応中の圧力（減圧の程
度）を適正にする必要があるが，反応温度は500〜800℃
が好ましく,700〜750℃がより望ましい。また反応中に
おける圧力は50〜150Torrで行なうのが好ましい。この
ような温度および圧力のもとで，反応管１に供給される
混合ガス中六フッ化タングステン（WF6）と水素（H2）
の混合ガス比率を種々変化させてタングステンを析出さ
せたところ，析出するタングステン中のフッ素の含有量
が水素比率を高くするにつれて高くなること，そして，
フッ素を20ppm以上含有したタングステンは，高温に加
熱しても再結晶しにくい特性を具備することがわかっ
た。また，このフッ素を20ppm以上含有したタングステ
ンを析出させるには,H2とWF6のモル比（H2/WF6）を10以
上とすればよいことも明らかになった。
出させるには，反応温度および反応中の圧力（減圧の程
度）を適正にする必要があるが，反応温度は500〜800℃
が好ましく,700〜750℃がより望ましい。また反応中に
おける圧力は50〜150Torrで行なうのが好ましい。この
ような温度および圧力のもとで，反応管１に供給される
混合ガス中六フッ化タングステン（WF6）と水素（H2）
の混合ガス比率を種々変化させてタングステンを析出さ
せたところ，析出するタングステン中のフッ素の含有量
が水素比率を高くするにつれて高くなること，そして，
フッ素を20ppm以上含有したタングステンは，高温に加
熱しても再結晶しにくい特性を具備することがわかっ
た。また，このフッ素を20ppm以上含有したタングステ
ンを析出させるには,H2とWF6のモル比（H2/WF6）を10以
上とすればよいことも明らかになった。
以下に本発明者らの行った代表的な実施例をあげる。
第１図に示した装置を用いて，反応温度750℃，圧力7
5Torrの実験条件でH2/WF6のモル比を種々変化させてタ
ングステンを反応管の内壁に析出させ，得られたタング
ステンを分析し，タングステン中のフッ素量を測定し
た。そのフッ素量測定値と反応時のH2/WF6のモル比との
関係をプロットしたのが第２図である。
5Torrの実験条件でH2/WF6のモル比を種々変化させてタ
ングステンを反応管の内壁に析出させ，得られたタング
ステンを分析し，タングステン中のフッ素量を測定し
た。そのフッ素量測定値と反応時のH2/WF6のモル比との
関係をプロットしたのが第２図である。
第２図より，析出タングステン中のフッ素の含有量は
H2/WF6比の増加に比例してほぼ直線的に増加するのがわ
かる。
H2/WF6比の増加に比例してほぼ直線的に増加するのがわ
かる。
また，得られた各フッ素量含有のタングステンを2000
℃で100時間真空焼鈍し，この高温真空焼鈍の前後の結
晶粒の大きさを測定した。その結果を，タングステン析
出時のH2/WF6のモル比との関係でプロットしたのが第３
図である。第３図において○印は焼鈍前，●印は焼鈍後
の結晶粒の大きさを示す。
℃で100時間真空焼鈍し，この高温真空焼鈍の前後の結
晶粒の大きさを測定した。その結果を，タングステン析
出時のH2/WF6のモル比との関係でプロットしたのが第３
図である。第３図において○印は焼鈍前，●印は焼鈍後
の結晶粒の大きさを示す。
第３図より，タングステン析出時のH2/WF6のモル比が
10以上では，高温真空焼鈍の前後でも結晶粒の大きさに
変化が表れないことがわかる。すなわち,H2/WF6のモル
比が小さいところでは結晶粒の粗大化が起きているのに
対し，該モル比が10以上では2000℃で100時間真空下加
熱といった条件でも結晶粒は粗大化しない。
10以上では，高温真空焼鈍の前後でも結晶粒の大きさに
変化が表れないことがわかる。すなわち,H2/WF6のモル
比が小さいところでは結晶粒の粗大化が起きているのに
対し，該モル比が10以上では2000℃で100時間真空下加
熱といった条件でも結晶粒は粗大化しない。
H2/WF6のモル比が10以上の材料は，第２図の結果から
フッ素を20ppm以上含有していたものである。したがっ
て,H2/WF6の比を10以上として反応させて得たタングス
テンでは，含まれるフッ素が20ppm以上となり，このフ
ッ素が粒界の移動を妨げるのに充分な量となり再結晶を
抑制するものと考えられる。
フッ素を20ppm以上含有していたものである。したがっ
て,H2/WF6の比を10以上として反応させて得たタングス
テンでは，含まれるフッ素が20ppm以上となり，このフ
ッ素が粒界の移動を妨げるのに充分な量となり再結晶を
抑制するものと考えられる。
以上の説明から明らかなように，本発明によればCVD
法によってタングステンを析出させるさいに，原料ガス
の六フッ化タングステンと水素の供給比を制御するとい
う簡単な手段によって，タングステン材料の欠点である
高温加熱時の結晶粒粗大化による脆化の問題が解決さ
れ，再結晶しにくい高品質のタングステン材料を簡単に
製造することができる。
法によってタングステンを析出させるさいに，原料ガス
の六フッ化タングステンと水素の供給比を制御するとい
う簡単な手段によって，タングステン材料の欠点である
高温加熱時の結晶粒粗大化による脆化の問題が解決さ
れ，再結晶しにくい高品質のタングステン材料を簡単に
製造することができる。
第１図はCVD法を実施する装置例を示す略断面系統図，
第２図は析出タングステン中に含まれるフッ素の量と反
応時のH2/WF6比の関係を示す図，第３図は析出タングス
テンを高温熱処理した前後の結晶粒の大きさと反応時の
H2/WF6比との関係を示す図である。 １……反応管,2……加熱炉， ３……真空ポンプ,6……WF6ボンベ， ７……H2ボンベ,8,9……質量流量計， 10……流量調節バルブ,13……圧力計。
第２図は析出タングステン中に含まれるフッ素の量と反
応時のH2/WF6比の関係を示す図，第３図は析出タングス
テンを高温熱処理した前後の結晶粒の大きさと反応時の
H2/WF6比との関係を示す図である。 １……反応管,2……加熱炉， ３……真空ポンプ,6……WF6ボンベ， ７……H2ボンベ,8,9……質量流量計， 10……流量調節バルブ,13……圧力計。
Claims (2)
- 【請求項１】反応ガスとして水素（H2）と六フッ化タン
グステン（WF6）を使用し、CVD法にしたがって基材表面
にタングステンを析出させるにさいし、該反応ガスのH2
とWF6のモル比（H2/WF6）を10以上、反応温度550〜800
℃、反応圧力50〜150Torrのもとで反応を行なうことに
より析出タングステン中にフッ素を20ppm以上含有させ
ることを特徴とするCVD法による高温用タングステン部
材の製造法。 - 【請求項２】高温用タングステン部材は2000℃以上の高
温で使用されるものである請求項１に記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230279A JP2789354B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | Ｃｖｄ法による高温用タングステン部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1230279A JP2789354B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | Ｃｖｄ法による高温用タングステン部材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0394060A JPH0394060A (ja) | 1991-04-18 |
| JP2789354B2 true JP2789354B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=16905316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1230279A Expired - Lifetime JP2789354B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | Ｃｖｄ法による高温用タングステン部材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2789354B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0422608D0 (en) * | 2004-10-12 | 2004-11-10 | Hardide Ltd | Alloyed tungsten produced by chemical vapour deposition |
| JP2011051890A (ja) * | 2010-10-18 | 2011-03-17 | Hardide Ltd | ダイアモンド用およびダイアモンド含有材料用の接着性複合被膜および前記被膜の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939242A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-03 | Morinaga & Co Ltd | 香味を増強した糠漬の素の製造法 |
| DE3525203C1 (de) * | 1985-07-15 | 1986-05-15 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zur Vermeidung der Bildung von Hydrolyseprodukten aus Uranhexafluorid und/oder gasfoermigen Fluorierungsmitteln in technischen Anlagen |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP1230279A patent/JP2789354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0394060A (ja) | 1991-04-18 |
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