JPH01203209A - 黒鉛のメタライズ方法及び黒鉛複合部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は黒鉛のメタライズ方法及び、黒鉛複合部材に関
する。

〔従来の技術〕

黒鉛製部と金属製部材と接合した複合部材は、例えば、
核融合炉ダイバーダ板としての用途分野が期待される。

これらの両部材の接合は、従来、黒鉛は金属のように軟
１ろう、又は、硬ろう、抵抗溶接法等により接合できな
いため、黒エイ）を他の部材と接合して複合化する方法
として。

■両部材をボルト、ネジなどを用いて機械的に接合する
方法。

■接合層（Ｔｉ）を設けた黒鉛部材の上に溶けたＣｕを
鋳込み、接合する方法。

■接合層（Ｔｉ）を設けた黒鉛部材とＣｕを熱圧プレス
する拡散接合方法などが適用されている。

しかし、■の方法は両部材間の密着性が悪いので接合部
材の熱伝達効率が低下し、また■、■の方法ではその接
合状態が均一でなく健全な接合体を得るには困難である
。

また、特開昭６０−１８７５４６号公報に記載のように
、真空雰囲気中で熱圧プレス後、溶融鋳込み等の方法が
提示されているが、作業工程、設備及び量産性に問題が
ある。

すなわち、従来は軟ろう、または、硬ろうにより黒鉛と
他の部材を容易に接合する方法がなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の接合方法では密着性が悪いので接合
部材の熱伝達効率の低下、また接合状態が均一でないた
め接合強度が弱い。また、接合プロセス及びコストの点
で問題がある。

本発明の目的は製造プロセスが簡便な黒鉛のメタライズ
、及び、複合部材を提供することにある。

すなわち、黒鉛表面を金属化（メタライズ）した後、軟
ろう、硬ろう、抵抗溶接法等により、黒鉛と他の部材と
を接合する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は黒鉛部材の表面に炭化物層を形成し、次いで
、炭化物層の表面にＮｉめつき、または。

Ｃｕめつきを施して金属化した後、黒鉛、または、金属
部材を軟ろう、または、硬ろう、抵抗溶接等により接合
することによって達成される。

〔作用〕

黒鉛のメタライズ及び複合化は、黒鉛表面に炭素と反応
して炭化物を形成する金属粉末を付着、または、印刷し
、これを非酸化性雰囲気中で８００〜２０００℃に加熱
することにより、黒鉛表面に炭化物層を形成する。

次に、炭化物層の表面に金属めっきを施して黒鉛表面を
金属化（メタライズ）した後、軟ろう、または、硬ろう
により他の部材と接合することにより達成される。

炭素と反応して炭化物を比較的容易に形成する金属元素
は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ。

Ｆｅ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖが望ましい。

また、これらの合金粉末でも本目的を達成できる。この
中でも特にＣｒ粉末によって形成されたＣｒ炭化物層は
黒鉛との密着強度、及び、メタライズ温度が低い等の点
で優れている。

−Ｃｒ粉末による黒鉛表面へのＣｒ炭化物層の形成は、
Ｃｒ粉末中に黒鉛を入れて非酸化性雰囲中で加熱しても
達成される。

また、黒鉛の所望表面にＣｒ粉末を付着、または印刷し
、これを非酸化性雰囲中で加熱してもＣｒ炭化物層が形
成される。

この際、Ｃｒ炭化物層の表面にはＣｒ酸化物を一部含ん
だ未反応Ｃｒ層が生成されるが、これは接着テープ、ま
たは、ピンセット等で簡単に除去できる。

ここで、Ｃｒ粉末粒径は１００μｍ以下が望ましく、Ｃ
ｒ粉末粒径が１００μｍ以上の場合には。

黒鉛部材表面との接触面積が少なくなるため、黒鉛との
反応が低下し、Ｃｒ・炭化物層の厚さが不均一となり、
黒鉛部材とＣｒ炭化物層との密着性を低下させる。この
ため、Ｃｒ粉末粒径は細かいほどよく、特に、３０μｍ
以下が望ましい。

また、黒鉛部材表面にＣｒ炭化物を生成させるための加
熱温度は８００℃〜１２００℃の範囲が望ましく、８０
０℃以下の場合は黒船との反応が鈍化し、また、１２０
０℃以上では黒鉛との反応が過剰となり黒鉛部材に割れ
が発生する。このため、Ｃｒ炭化物層の厚さは０．５〜
１０μｍが望ましい。

一方、黒鉛部材表面に生成されたＣｒ炭化物層表面に形
成するＣｕ、または、Ｎ１めつき層の厚さは０．５〜１
０μｍ程度が望ましく、Ｎｉめつき厚さが０．５　μｍ
以下の場合は金属部材と接合する際、銀ろうにＮｉが溶
食され、接合強度が低下する。また、Ｎｉめつき厚さが
、１０μｍ以上の場合には、Ｎｉめつき層の残留応力に
よりＮｉめつき層が剥離する可能性が生じる。

〔実施例〕

〈実施例１〉 以下１本発明の実施例を図により説明する。

３０ｍｍ角、厚み２０ｍの黒鉛部材１の３０ｍｎ角表面
に粒径３μｍのＣｒ粉末ペース２を１００μｍ印刷し、
１００　’Ｃで５分間乾燥後、Ａｒ雰囲気中で１０００
℃で３０分間加熱した。この時、黒鉛部材表面にＣｒ炭
化物Ｗｊ３と一部酸化物を含む未反応Ｃｒ層４が形成さ
れるが、この未反応Ｃｒ層４を除去し、Ｃｒ炭化物層表
面にＮｉめつきにより厚さ厚さ２μｍのＮｉめつき層５
を形成し、このＣｒ炭化物層３及びＮｉめつき層５を形
成した黒鉛部材１と３０　ｍｕ＋角、厚み１０ｎｎのＳ
ＵＳ部材７を銀ろう６を介して、Ａｒ雰囲気中で８００
℃で三分間加熱することにより黒鉛部材−金属部材との
一体的な接合体（黒鉛複合部材）が得られた。

〈実施例２〉 前記実施例１と同じ大きさの黒鉛部材に実施例１と同一
の条件でＣｒ炭化物層を生成させた後、その表面にＮｉ
めつきを施し、Ｐｂ−３ｎはんだを用いてＳＵＳ部材を
はんだ付して、黒鉛複合部材が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、接合布目の熱伝達効率が極めて良好な
上、接合強度も高く、かつ、前便で量産性に優れた黒鉛
複合部材が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の黒鉛のメタライズ方法及び黒鉛
複合部材の製造方法を示す。 １・・・黒鉛部材、２・・・ペースト状Ｃｒ扮末、３・
・・Ｃｒ炭化物層、４・・・未反応Ｃｒ層、５・・・Ｎ
ｊめつ手続補正書（方式） ％式％ 発　明　の　名　称　黒鉛のメタライズ方法及び黒鉛複
合部材 補正をする者 “１′−件との関係　　特許出願人 名　称＜５１田株式会ｉ）　　日　立　製作所化　　　
理　　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、黒鉛表面に炭素と反応して炭化物を生成する金属粉
   末を付着、または、印刷し、これを非酸化性雰囲気中で
   加熱することにより、前記黒鉛表面に炭化物層を形成し
   、次いで、前記炭化物層の表面に金属めつきを施すこと
   を特徴とする黒鉛のメタライズ方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の前記金属粉末はＣｒ粉
   末とし、前記黒鉛表面にＣｒ炭化物層を形成し、次いで
   前記Ｃｒ炭化物層にＮｉめつき、または、銅めつきのい
   ずれか一方を施して表面を金属化することを特徴とする
   黒鉛のメタライズ方法。 ３、特許請求の範囲第２項記載の前記Ｃｒ炭化物層を形
   成するための温度は８００℃〜１２００℃であり、かつ
   、前記Ｃｒ炭化物層の厚さは０．５〜１０μｍであるこ
   とを特徴とする黒鉛のメタライズ方法。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法によ
   つて表面が金属化された黒鉛は軟ろう、硬ろう、または
   、抵抗加熱のいずれか一つにより他の部材と接合される
   ことを特徴とする黒鉛複合部材。