JP7178020B2 - Surface cleaning method and bonding method for thin metal plate - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 平成29年10月15日に「第10回マイクロ・ナノ加工技術に関するアジアワークショップ(The 10th Asian Workshop on Micro/Nano Forming Technology)」にて公開Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies Published on October 15, 2017 at "The 10th Asian Workshop on Micro/Nano Forming Technology"
この発明は、金属薄板接の表面清浄化技術に係り、特に、複数枚の薄いステンレス製薄板等を拡散接合するに際し、各薄板の表面を清浄化(活性化)する技術に関する。 The present invention relates to a technique for cleaning the surfaces of thin metal sheets, and more particularly, to a technique for cleaning (activating) the surface of each thin stainless steel sheet when diffusion bonding a plurality of thin stainless steel sheets.
マイクロポンプに代表される金属微小機械要素では、その機能性能向上のため、複雑な内部構造を有する。
例えば、マイクロポンプの場合、駆動板+溶液貯蔵部に加え、吸い込み・掃き出しのための弁+液量調整部+入口出口部など、(2+6)層の多層構造を必要とする。
これら1つ1つを、切削プロセスあるいはケミカルエッチングで作製したとしても、最終的にそれらを接合し、一体化する必要がある。
Metallic micromechanical elements, typified by micropumps, have complicated internal structures in order to improve their functional performance.
For example, in the case of a micropump, a multi-layered structure of (2+6) layers such as a driving plate + solution reservoir, valves for suction/sweep out, a liquid volume adjustment part, an inlet/outlet part, etc. is required.
Even if each of these is produced by a cutting process or chemical etching, it is necessary to finally join and integrate them.
広く一般に用いられるオーステナイト系ステンレス鋼材では、融点以下の温度で固相接合する拡散接合工法により、複数の部材を接合する技術が実用化されてきている。
これは、金属板同士を真空中で所定の温度まで加熱した状態で接合面を加圧し、しばらく保持すると金属の拡散現象により接合されるというものであり、接着剤等の介在物に頼らずに、接合面を確実に接合させることができる技術である(非特許文献1参照)。
In this method, the metal plates are heated to a specified temperature in a vacuum, the surfaces to be joined are pressurized, and if they are held for a while, they are joined by the diffusion phenomenon of the metal. , is a technique that can reliably bond the bonding surfaces (see Non-Patent Document 1).
拡散接合によって必要な接合強度を確保するためには、事前にステンレス板表面の不動態膜(主としてクロム酸化物)を除去しておくことが求められる。
このため、従来の拡散接合では、図14に示すように、ステンレス材表面の不動態膜に含まれる酸化物や炭化物が約900℃で母材に吸収される効果を利用し、実加工条件として900℃以上の温度が選択されてきた(非特許文献2参照)。
For this reason, in the conventional diffusion bonding, as shown in FIG. Temperatures above 900° C. have been chosen (see Non-Patent Document 2).
このように、従来の通電加熱法では、900℃以上の加熱保持とともに、高温下での比較的長時間(例えば2時間)にわたる加圧負荷保持が必要となるため、高温保持・加圧負荷時間中の変形及び材質変化、不均一な加熱によるゆがみ、冷却時の変形、残留応力増大、1つの製品生産タクト時間の増大、といった多くの課題を抱えている。 As described above, in the conventional electric heating method, it is necessary to hold the pressure load at a high temperature for a relatively long time (for example, 2 hours) in addition to holding the heat at 900 ° C. or higher. There are many problems such as deformation and material change inside, distortion due to uneven heating, deformation during cooling, increase in residual stress, increase in takt time for one product production.
特に、オーステナイト系ステンレス鋼の場合、900℃以上の温度を保持している間に、結晶粒は再結晶化を伴い成長する。このため、母材の強度や延性を拡散接合前後で維持したい場合には、拡散接合温度をできるだけ下げ得る技術の開発が望まれている。 In particular, in the case of austenitic stainless steel, grains grow with recrystallization while the temperature is maintained at 900° C. or higher. Therefore, if it is desired to maintain the strength and ductility of the base material before and after diffusion bonding, it is desired to develop a technique that can lower the diffusion bonding temperature as much as possible.
オーステナイト系ステンレス鋼の拡散接合温度の低温化では、これまでに特許文献1及び特許文献2等が報告されている。
特許文献1では、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304に対し、事前に90%の圧下を加えておいたWC材を用いて拡散接合を行っている(同文献の実施例6)。
この場合、図15に示すように、「引きはがし強度:2KN」のポイントで比較すると、ひずみの除去と溶体化処理を加えただけのSOL材が800℃の接合温度であるのに対し、上記WC材の場合には700℃近くまで低温化できることが確かめられている。
In Patent Document 1, diffusion bonding is performed by using a WC material that has been subjected to a reduction of 90% in advance to SUS304, which is a general austenitic stainless steel (Example 6 of the same document).
In this case, as shown in FIG. 15, a comparison at the point of "peeling strength: 2 KN" reveals that the bonding temperature of the SOL material to which the strain was removed and the solution heat treatment was applied was 800°C, whereas the above-mentioned In the case of WC material, it has been confirmed that the temperature can be lowered to nearly 700°C.
しかしながら、この方法の場合、試料に対し予めエメリー紙とバフ研磨を施し、不動態膜の除去や面粗さの向上が図られている。
また、接合時間を30分とした結果であるが、実用条件では30分以上の加熱保持時間を必要とすることが予想される。
さらに、専用の強圧下材料を準備する必要があり、簡便性に欠けていると言わざるを得ない。
However, in this method, the sample is previously buffed with emery paper to remove the passive film and improve the surface roughness.
Also, although the results were obtained with a bonding time of 30 minutes, it is expected that a heating and holding time of 30 minutes or more will be required under practical conditions.
Furthermore, it must be said that it is lacking in convenience because it is necessary to prepare a dedicated material for strong reduction.
特許文献2は、SUS304に対しギ酸やクエン酸等の有機酸による煮沸を行うことで、ステンレス材の表面に有機酸塩皮膜を生成して活性化させる手法である。
これにより、図16に示すように、2つの試料を拡散接合後に引きはがした引きはがし強度(Peel strength)は、ギ酸(FA)及びクエン酸(CA)共に1073K(800℃)で約300Nを示し、未処理品(as polished)に対して3倍近い強度を達成している。
しかしながら、金属薄板の表面に有機酸塩皮膜を生成すること自体が大変な手間となり、やはり簡便性に欠けていた。
Patent Document 2 discloses a technique of boiling SUS304 with an organic acid such as formic acid or citric acid to form and activate an organic acid salt film on the surface of a stainless steel material.
As a result, as shown in FIG. 16, the peel strength of the two samples after diffusion bonding was about 300 N at 1073 K (800 ° C.) for both formic acid (FA) and citric acid (CA). , and achieves nearly three times the strength of an untreated product (as polished).
However, forming the organic acid salt film on the surface of the thin metal plate itself is a lot of trouble, and is also lacking in simplicity.
これらの例から分かるように、オーステナイト系ステンレス鋼表面の不動態膜を低温下で効率的に除去しつつ、拡散接合温度をも低温化するプロセスは、これまでのところ構築されてきていないと考えるのが一般的である。
この発明は、このような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、金属薄板間を、比較的低温で効率的に拡散接合することができる技術の確立を目的としている。
As can be seen from these examples, it is believed that no process has been established so far to efficiently remove the passivation film on the surface of austenitic stainless steel at low temperatures while also lowering the diffusion bonding temperature. is common.
The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and aims to establish a technology that enables efficient diffusion bonding between thin metal plates at a relatively low temperature. .
上記の目的を達成するため、請求項1に記載した金属薄板の表面清浄化方法は、拡散接合の対象となる金属薄板の少なくとも一面側に、水素とアルゴンの混合ガスによるプラズマを生成し、金属薄板の表面に形成された不動態膜の少なくとも一部を除去することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the method for cleaning the surface of a thin metal plate described in claim 1 generates plasma from a mixed gas of hydrogen and argon on at least one side of a thin metal plate to be diffusion-bonded, and cleans the metal. It is characterized by removing at least part of the passive film formed on the surface of the thin plate.
請求項2に記載した金属薄板の表面清浄化方法は、水素とアルゴンの混合比率を調整することにより、アルゴンによる物理的な活性化作用と、水素による化学的な還元作用の最適化を図ることを特徴としている。 In the method for cleaning the surface of a thin metal plate described in claim 2, the mixing ratio of hydrogen and argon is adjusted to optimize the physical activation action of argon and the chemical reduction action of hydrogen. is characterized by
請求項3に記載した金属薄板の表面清浄化方法は、複数枚の金属薄板を、相互に所定の間隔をおいて配置し、各金属薄板の両面間においてプラズマを生成することを特徴としている。 A method for cleaning the surface of a thin metal plate according to claim 3 is characterized by arranging a plurality of thin metal plates at predetermined intervals and generating plasma between both surfaces of each of the thin metal plates.
請求項4に記載した金属薄板の接合方法は、請求項1~3の何れかの表面清浄化処理を施した複数の金属薄板を積層し、所定時間、所定の温度と圧力を加えることにより、各金属薄板の表面同士を拡散接合することを特徴としている。 A method for joining thin metal plates according to claim 4 is provided by laminating a plurality of thin metal plates subjected to the surface cleaning treatment according to any one of claims 1 to 3 and applying a predetermined temperature and pressure for a predetermined time. It is characterized by diffusion bonding of the surfaces of the respective thin metal plates.
請求項5に記載した金属薄板の接合方法は、真空槽内において、複数の金属薄板を積層した積層体を配置すると共に、この積層体の上面及び下面に、熱伝導性に優れた絶縁材よりなる離型材を配置し、各離型材の表面に、誘導加熱可能な金属材よりなる加熱材を配置し、各加熱材の表面に、それぞれ熱伝導率の低い絶縁材よりなる断熱材を配置し、上記真空槽の外部に配置された誘電加熱用のコイルに高周波電流を流すと同時に、上記断熱材の表面に圧力を加えることにより、各金属薄板間を拡散接合することを特徴としている。 In the method for joining thin metal plates according to claim 5, a laminate in which a plurality of thin metal plates are laminated is arranged in a vacuum chamber, and an insulating material having excellent thermal conductivity is placed on the upper and lower surfaces of the laminate. A heating material made of an induction-heatable metal material is placed on the surface of each release material, and a heat insulating material made of an insulating material with low thermal conductivity is placed on the surface of each heating material. The thin metal plates are diffusion-bonded by applying pressure to the surface of the heat insulating material at the same time that a high-frequency current is applied to a dielectric heating coil arranged outside the vacuum chamber.
請求項1及び2に記載した金属薄板の表面清浄化方法にあっては、アルゴンによる物理的な活性化作用と、水素による化学的な還元作用によって金属薄板の不動態膜を除去する手法を採用しているため、比較的低温での処理が可能となる。
この結果、金属薄板のゆがみや変形等を抑制しつつ、金属薄板の不動態膜を短時間で効率よく除去することが可能となる。
In the method for cleaning the surface of the thin metal plate described in claims 1 and 2, a method of removing the passivated film of the thin metal plate by the physical activation action of argon and the chemical reduction action of hydrogen is adopted. Therefore, processing at relatively low temperatures is possible.
As a result, it is possible to efficiently remove the passivation film of the metal thin plate in a short time while suppressing distortion, deformation, etc. of the metal thin plate.
請求項3に記載した金属薄板の表面清浄化方法にあっては、一度の処理で複数の金属薄板の両面に形成された不動態膜を効率的に除去することが可能となる。 In the method for cleaning the surfaces of thin metal plates, it is possible to efficiently remove passivation films formed on both surfaces of a plurality of thin metal plates in one treatment.
請求項4に記載した金属薄板の接合方法の場合、プラズマ処理によって不動態膜が事前に除去された金属薄板同士を拡散接合するものであるため、従来の接合方法に比べ、より低温での接合が可能となる。あるいは、従来と同程度の高温で接合する場合には、より高い接合強度を実現することができる。 In the case of the method for joining thin metal plates according to claim 4, since the thin metal plates from which the passivation film has been removed in advance by plasma treatment are diffusion-bonded, joining is performed at a lower temperature than in the conventional joining method. becomes possible. Alternatively, higher bonding strength can be achieved when bonding at a high temperature comparable to the conventional one.
請求項5に記載した金属薄板の接合方法の場合、所謂高周波誘導加熱(IH/induction heating)の原理により、金属薄板の積層体を加熱材によって効率的に加熱し、複数の金属薄板間を一度に拡散接合することができる。 In the case of the method for joining thin metal plates according to claim 5, by the principle of so-called high-frequency induction heating (IH), the stack of thin metal plates is efficiently heated with a heating material, and the space between the plurality of thin metal plates is heated once. can be diffusion bonded to
図1は、金属薄板の表面清浄化に用いるRF-DCプラズマ装置10の構造を示す模式図であり、真空チャンバ12と、その内部に配置されたDCバイアス14と、一対のRF電極16と、真空チャンバ12の外部に配置されたRF発振器18とを備えている。
図示は省略したが、真空チャンバ12の外部には、RF発振器18の制御装置と、DCバイアス14の制御装置と、冷却装置が設置されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an RF-
Although not shown, outside the
上記真空チャンバ12内には、水平方向に配置された物干し竿状の治具20によって、複数の金属薄板22が縦向きに吊り下げられている。
各金属薄板は、SUS304等のオーステナイト系ステンレスシートよりなり、相互間に所定の距離が確保されている。
図2に示すように、真空チャンバ12内には一対の治具20が、前後に並列的に配置されており、各治具には4枚の金属薄板22が吊り下げられている。このため、合計で8枚の金属薄板22が、一度にセットされる。
Inside the
Each thin metal plate is made of an austenitic stainless steel sheet such as SUS304, and a predetermined distance is secured between them.
As shown in FIG. 2, a pair of
つぎに、真空チャンバ12内を所定の基準圧力まで排気した後に、アルゴンと水素の混合ガスを所定圧力まで導入・保持しつつ、RF電圧とDCバイアス電圧を付加してプラズマを点火する。この際、外部加熱は行わない。
図3は、このプラズマの発生状態を示す写真であり、縦方向に配置された各金属薄板22の間にプラズマ24が誘起され、それぞれの両面が同時に清浄化されることが確認できる。
Next, after the inside of the
FIG. 3 is a photograph showing the state of plasma generation, and it can be confirmed that
金属薄板22の母材表面には、図4(a)に示すように、クロム酸化物等よりなる不動態膜26が形成されているが、アルゴンのスパッタによる物理的作用と、水素による化学的作用により、750℃以下の低温下において、不動態膜26を薄く、かつ断続化させることができる(図4(b)参照)。
As shown in FIG. 4(a), a
このように、この発明ではアルゴンによる物理的な表面活性化と、水素による化学的な還元作用を利用する。
そして、100%のアルゴンでは化学的な効果が欠如し、100%の水素では物理的な効果が期待できないため、両者の最適な比率を考察することが求められる。
Thus, the present invention utilizes physical surface activation by argon and chemical reduction by hydrogen.
Since 100% argon lacks a chemical effect and 100% hydrogen cannot be expected to have a physical effect, it is necessary to consider the optimum ratio of both.
ここでは、アルゴンを希釈する形で水素流量を増加させ、各濃度でのプラズマ診断を行い、分光測定診断により、励起アルゴン核種(波長:740nm)の強度と励起水素核種(波長:610nm)との比率をパラメータとし、その変化を調査した。 Here, the flow rate of hydrogen is increased by diluting argon, plasma diagnosis is performed at each concentration, and the intensity of excited argon nuclides (wavelength: 740 nm) and excited hydrogen nuclides (wavelength: 610 nm) are analyzed by spectroscopic measurement diagnosis. Using the ratio as a parameter, we investigated its change.
この結果、図5に示すように、水素濃度20%において水素の強度が最大となった。これにより、アルゴンによる物理的なスパッタ効果に対して、水素による還元作用を最大化できる。
ただし、この発明は、水素濃度20%に限定されるものではない。
As a result, as shown in FIG. 5, the intensity of hydrogen was maximized at a hydrogen concentration of 20%. This maximizes the reducing action of hydrogen against the physical sputtering effect of argon.
However, the present invention is not limited to a hydrogen concentration of 20%.
図6は、プラズマ清浄化処理の効果を示すSEM像である。
まず図6(a)は、厚さ10μmの金属薄板22に対し、標準的な化学清浄化処理を施した後の表面性状を示すものであり、一面が目の粗い凹凸に覆われている様子が窺える。
これに対し図6(b)は、同様の金属薄板22に対して上記のプラズマ清浄化処理を施した後の表面性状を示しており、凹凸がきめ細かくなり、一面がより平坦化していることが確認できる。また、最大粗さを測定したところ、100nmほど減少していた。
FIG. 6 is an SEM image showing the effect of plasma cleaning treatment.
First, FIG. 6(a) shows the surface properties of a
On the other hand, FIG. 6(b) shows the surface properties of a similar
つぎに、上記のプラズマ清浄化処理を施した一対の金属薄板22を重ね合わせ、温度:700℃、加熱時間:30分、圧力:12MPaの条件で、加圧負荷して接合させた。
この接合実験後の試料断面のSEM像を、図7(a)に示す。
両金属薄板22の境界線は、なお黒い点線状の残存ボイド(非接合箇所)28として僅かに認識できるが、それ以外の部分では界面に新しい再結晶粒が形成され、母材化していることがわかる。
Next, the pair of metal
A SEM image of the cross section of the sample after this bonding experiment is shown in FIG. 7(a).
The boundary line between the two
図7(b)は、表面清浄化を行っていない金属薄板22同士の接合部断面を示すものであり、より多くの残存ボイド28が存在していることが定性的に理解できる。
FIG. 7(b) shows a cross-section of the joint between the
上記のように、プラズマ清浄化処理によって不動態膜26が薄型化、断続化されているため、700℃程度の低温でも金属薄板の母材中に余計な元素(OやC)が拡散していき、易接合性を達成できるものと考えられる。
As described above, since the
因みに、画像処理にて境界線上の残存ボイド率を測定すると、表面清浄化を行った場合には50%以下となり、この状態でもマイクロポンプが求める接合面積を満足していることが確認された。 Incidentally, when the residual void ratio on the boundary line was measured by image processing, it was 50% or less when the surface was cleaned, and it was confirmed that even in this state, the bonding area required by the micropump was satisfied.
つぎに、図8に示す加工条件で表面清浄化を施した8枚の金属薄板22間を、図9に示す拡散接合装置40を用いて同時に接合した。
この拡散接合装置40は、ガラス製の真空槽42内に配置された加圧ロッド44と、上部断熱材46と、上部加熱材48と、上部離型材50及び下部離型材52と、下部加熱材54と、下部断熱材56と、台座58とを備えている。
図中の符号60は、上部断熱材46の上面突起部46aと、加圧ロッド44の下面凹部44aとを連結するためのピンを示している。
Next, the eight
This
上部断熱材46及び下部断熱材56は、比較的熱伝導率の低い絶縁材よりなる。
また、上部加熱材48及び下部加熱材54は、高周波誘導加熱による被加熱体となり得る鉄やステンレス鋼等の金属材よりなる。
また、上部離型材50及び下部離型材52は、窒化アルミや炭化珪素等の熱伝導性に優れた絶縁材よりなる。
The upper
Also, the
Also, the
図10に示すように、接合対象物である金属薄板22の積層体62は、上部離型材50と下部離型材52との間に介装される。
この際、金属薄板22の積層体62に形成された一対の貫通孔64にピン66を挿通し、各ピン66の両端を上部加熱材48及び下部加熱材54に形成された凹部68に嵌合させることにより、位置決めがなされる。
As shown in FIG. 10, the
At this time, the
真空チャンバ12の外部における接合対象物(金属薄板22の積層体62)の周りには、高周波誘導加熱(IH)用の円形コイル70と、セラミック製の円筒カバー72が配置されている。
円形コイル70は、円筒カバー72の外周面に固定されている。
A
ここで、図示しない高周波電源のスイッチをONし、円形コイル70に高周波電流(例えば400KHz)を流すと、上部加熱材48及び下部加熱材54の内部に渦電流が発生し、その結果、両加熱材が発熱する。下部断熱材56と台座58の中央部に貫通した穴56a, 58aに熱電対を通し、下部離型材52または金属薄板22の積層体62を測温することで加熱温度の制御が可能となり、所定温度での加熱がなされる。
同時に、加圧ロッド44によって金属薄板22の積層体62を所定時間(例えば30分)、所定圧力(例えば30MPa)で加圧することにより、各金属薄板22の当接面が拡散接合される。
Here, when a high-frequency power source (not shown) is turned on and a high-frequency current (for example, 400 kHz) is passed through the
At the same time, the pressing
つぎに、プラズマ清浄化による拡散接合強度の上昇効果を確かめた。
すなわち、上記プロセスによって接合した金属薄板22について、加熱温度をパラメータに取り、750℃、770℃、800℃の三条件で実験を行った。
試料サイズは20mm角とし、積層枚数は8枚、上部離型材50及び下部離型材52のサイズは12mm角である。
拡散接合後の試料は、図11に示すように、20mm角試料の4枚目と5枚目の境界面の未接合部を端部から4mmの位置で折り曲げ、各端部を引張試験機のチャック80, 82にセットした後、5mm/sの速度で引きはがし、最大強度を引きはがし強度とした。
Next, the effect of increasing the diffusion bonding strength by plasma cleaning was confirmed.
That is, with respect to the
The sample size is 20 mm square, the number of laminated sheets is 8, and the size of the
After diffusion bonding, as shown in FIG. 11, the unbonded part of the boundary surface of the fourth and fifth 20 mm square samples was bent at a position of 4 mm from the end, and each end was subjected to a tensile tester. After being set on the
図12のグラフにおいて、引きはがし強度と接合温度の関係を示す。
プラズマ清浄化「無し」の場合には、800℃でも79.4Nの接合強度にとどまった。また、770℃では30.4Nに下がり、750℃では11.1Nとなる。
これに対してプラズマ清浄化「有り」の場合、750℃で24.7Nとなり、2.2倍の強度を示した。また、770℃では90.1Nまで上昇し、3倍の強度となっている。さらに、800℃では337.7Nまで上昇し、4.3倍の強度を示した。
すなわち、接合温度が上昇するにつれて引きはがし強度の差が増大することが示され、プラズマの生成から金属薄板の不動態皮膜の少なくとも一部を除去する表面清浄化の効果が確認された。
The graph of FIG. 12 shows the relationship between the peeling strength and the bonding temperature.
In the case of "no" plasma cleaning, the bond strength remained at 79.4N even at 800°C. Also, it drops to 30.4N at 770°C and 11.1N at 750°C.
On the other hand, when the plasma cleaning was "yes", the strength was 24.7 N at 750° C., which was 2.2 times higher. At 770° C., the strength increases to 90.1 N, which is three times the strength. Furthermore, at 800° C., it increased to 337.7 N, showing 4.3 times the strength.
That is, it was shown that the difference in peel strength increased as the bonding temperature increased, confirming the effect of surface cleaning to remove at least a portion of the passivation film of the thin metal sheet from plasma generation.
図13に、引きはがし試料表面のSEM観察結果を示す。
この結果から、試料表面の材料組織が延性破断した組織を比較すると、プラズマ清浄化「無し」とプラズマ清浄化「有り」の比較では、明らかにプラズマ清浄化「有り」の試料の方が、延性破断した組織が多い。
接合温度が800℃まで高温になるとこの傾向が顕著となり、プラズマ清浄化「有り」の場合、ほぼ全面が延性破断組織となっていることがわかり、図12の引きはがし強度の測定結果と対応している。
FIG. 13 shows the results of SEM observation of the peeled sample surface.
From this result, when comparing the ductile fracture structure of the material structure on the surface of the sample, it is clear that the sample with plasma cleaning “with” is more ductile than the sample with plasma cleaning “without”. Many tissues are broken.
This tendency becomes remarkable when the bonding temperature reaches 800°C, and when the plasma cleaning is "yes", it is found that almost the entire surface has a ductile fracture structure, which corresponds to the peel strength measurement results in Fig. 12. ing.
10 RF-DCプラズマ装置
12 真空チャンバ
14 DCバイアス
16 RF電極
18 RF発振器
20 治具
22 金属薄板
24 プラズマ
26 不動態膜
28 残存ボイド
40 拡散接合装置
42 真空槽
44 加圧ロッド
46 上部断熱材
48 上部加熱材
50 上部離型材
52 下部離型材
54 下部加熱材
56 下部断熱材
58 台座
60 ピン
62 金属薄板の積層体
70 円形コイル
72 円筒カバー
80, 82 引張試験機のチャック
10 RF-DC plasma equipment
12 Vacuum chamber
14 DC bias
16 RF electrodes
18 RF oscillator
20 Jig
22 Sheet metal
24 Plasma
26 Passive film
28 Residual voids
40 Diffusion bonding equipment
42 Vacuum chamber
44 pressure rod
46 Top Insulation
48 Top Heater
50 Top release material
52 Bottom release material
54 Lower Heater
56 Bottom Insulation
58 Pedestal
60 pins
62 Laminates of sheet metal
70 circular coils
72 cylindrical cover
80, 82 Tensile tester chuck
Claims (1)
この積層体の上面及び下面に所定時間、所定の温度と圧力を加えることにより、各金属薄板の表面同士を拡散接合する金属薄板の接合方法であって、
真空槽内に上記積層体を配置すると共に、
この積層体の上面及び下面に、熱伝導性に優れた絶縁材よりなる離型材を配置し、
各離型材の表面に、誘導加熱可能な金属材よりなる加熱材を配置し、
各加熱材の表面に、それぞれ熱伝導率の低い絶縁材よりなる断熱材を配置し、
上記真空槽の外部に配置された誘電加熱用のコイルに高周波電流を流すと同時に、上記断熱材の表面に圧力を加えることにより、各金属薄板間を拡散接合することを特徴とする金属薄板の接合方法。 At least one side of the thin metal plate to be diffusion-bonded is subjected to a surface cleaning treatment that removes at least a portion of the passivation film formed on the surface of the thin metal plate by generating plasma with a mixed gas of hydrogen and argon. A laminate is formed by laminating a plurality of thin metal plates,
A method of bonding thin metal plates by applying a predetermined temperature and pressure to the upper and lower surfaces of the laminate for a predetermined time to diffusion bond the surfaces of the respective thin metal plates,
While arranging the laminate in a vacuum chamber,
A release material made of an insulating material with excellent thermal conductivity is placed on the upper and lower surfaces of this laminate,
A heating material made of an induction-heatable metal material is placed on the surface of each release material,
A heat insulating material made of an insulating material with low thermal conductivity is placed on the surface of each heating material,
A high-frequency current is passed through a coil for dielectric heating disposed outside the vacuum chamber, and at the same time pressure is applied to the surface of the heat insulating material, thereby diffusion bonding the metal thin plates. Joining method.
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