JPH02180770A - 黒鉛とモリブデンの接合方法 - Google Patents
黒鉛とモリブデンの接合方法Info
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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、黒鉛とモリブデン（モリブデン合金を含む）
との接合方法に関する。
との接合方法に関する。
（従来の技術）
核融合炉内のプラズマ対向部品のプラズマ対向材料とし
て黒鉛が有望視されている。また、実用に供するために
は、補強材として金属材料との接合が不可欠となる。こ
の金属材料としては、耐熱材料であり熱膨張係数が黒鉛
と近い値を有するモリブデン（ＭＯ＞が有望である。
て黒鉛が有望視されている。また、実用に供するために
は、補強材として金属材料との接合が不可欠となる。こ
の金属材料としては、耐熱材料であり熱膨張係数が黒鉛
と近い値を有するモリブデン（ＭＯ＞が有望である。
従来、黒鉛とモリブデンを接合する方法として活性金属
入りろう材を用いたろう付法があるが耐熱温度は、数百
℃程度でおる。ろう付法より耐熱温度の高い接合部を得
る方法として固相接合が公知である。特開昭６２−２１
７６８号公報（以下公知例１とする）では、黒鉛とモリ
ブデン間に形成されるモリブデン炭化物が接合に寄与す
ることに着目した接合方法を述べている。また特開昭６
１−１１１９７９号公報（以下公知例２とする）では、
モリブデン、モリブデン−バナジウム合金または、バナ
ジウム−チタンをインサート材として同相接合する方法
が開示されている。さらに、特開昭５７−１３６７５１
号公報（以下公知例３とする）では、黒鉛−モリブデン
間の過剰な炭化物生成防止を目的とした黒鉛−レニウム
−モリブデンの接合に関する方法が聞示されている。
入りろう材を用いたろう付法があるが耐熱温度は、数百
℃程度でおる。ろう付法より耐熱温度の高い接合部を得
る方法として固相接合が公知である。特開昭６２−２１
７６８号公報（以下公知例１とする）では、黒鉛とモリ
ブデン間に形成されるモリブデン炭化物が接合に寄与す
ることに着目した接合方法を述べている。また特開昭６
１−１１１９７９号公報（以下公知例２とする）では、
モリブデン、モリブデン−バナジウム合金または、バナ
ジウム−チタンをインサート材として同相接合する方法
が開示されている。さらに、特開昭５７−１３６７５１
号公報（以下公知例３とする）では、黒鉛−モリブデン
間の過剰な炭化物生成防止を目的とした黒鉛−レニウム
−モリブデンの接合に関する方法が聞示されている。
（発明が解決しようとする課題）
公知例１においては、黒鉛及びモリブデンは高温におい
ても高強度を有するため、接合面全面を密着するにはホ
ットプレス等を用いて高い加圧力（数十〜数百Ｋｇｆ／
ｃｆｆｌ）を加える必要がある。このため、核融合炉壁
用タイル等を大量に製造するには、多数回に及ぶバッチ
を必要とする。また加圧力が大きいと接合部に生成する
炭化物が厚くなりすぎて接合強度が低下すると云う問題
点がある。
ても高強度を有するため、接合面全面を密着するにはホ
ットプレス等を用いて高い加圧力（数十〜数百Ｋｇｆ／
ｃｆｆｌ）を加える必要がある。このため、核融合炉壁
用タイル等を大量に製造するには、多数回に及ぶバッチ
を必要とする。また加圧力が大きいと接合部に生成する
炭化物が厚くなりすぎて接合強度が低下すると云う問題
点がある。
また、公知例２においては、接合面全面を均一に密着し
接合するために、接合温度を適正範囲内の高めにしたり
、接合時間を長めにしたりすると、炭化物層が厚くなり
すぎて接合強度が低下する。
接合するために、接合温度を適正範囲内の高めにしたり
、接合時間を長めにしたりすると、炭化物層が厚くなり
すぎて接合強度が低下する。
これを防止するために接合温度及び時間を適正範囲内の
下限にすると、炭化物層の過剰生成はなくなるが、密着
面の割合が減少し、良好な接合部割合が減少するため、
接合強度が低下すると云う問題点がある。この過剰な炭
化物層生成を防止するために公知例３では、レニウム（
Ｒｅ）をインサートとして挿入しているが、この場合モ
リブデンとレニウムを拡散接合させるために加圧力を１
ｏ。
下限にすると、炭化物層の過剰生成はなくなるが、密着
面の割合が減少し、良好な接合部割合が減少するため、
接合強度が低下すると云う問題点がある。この過剰な炭
化物層生成を防止するために公知例３では、レニウム（
Ｒｅ）をインサートとして挿入しているが、この場合モ
リブデンとレニウムを拡散接合させるために加圧力を１
ｏ。
ｇｆ／ｃｉ以下に低くできないため、ホットプレス等の
高加圧が必要となると云う問題点がある。
高加圧が必要となると云う問題点がある。
本発明は、低加圧、高温加熱で接合面全面の均一な密着
が得られ、かつ過剰な炭化物層生成による接合強度低下
がなく、プラズマ対向部品に適した黒鉛とモリブデンの
接合方法を提供することを目的とする。
が得られ、かつ過剰な炭化物層生成による接合強度低下
がなく、プラズマ対向部品に適した黒鉛とモリブデンの
接合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）
上記目的を達成するために本発明の黒鉛とモリブデンの
接合方法においては、黒鉛とモリブデン（モリブデン合
金を含み、以下単にモリブデンとする）を重ね合せ、真
空炉内にて１０〜１０１００Ｏ０／Ｃｄの面圧を与えな
がら、ヒータを用いて１４００〜２０００℃の温度に加
熱し、前記状態を１〜６ｏｍ ｒ ｎ保持して従来より
低加圧高温加熱で接合する。
接合方法においては、黒鉛とモリブデン（モリブデン合
金を含み、以下単にモリブデンとする）を重ね合せ、真
空炉内にて１０〜１０１００Ｏ０／Ｃｄの面圧を与えな
がら、ヒータを用いて１４００〜２０００℃の温度に加
熱し、前記状態を１〜６ｏｍ ｒ ｎ保持して従来より
低加圧高温加熱で接合する。
そして更に上記方法に加えて、黒鉛とモリブデンの重ね
合せ部に数〜数十μｍ厚さのモリブデン箔又はモリブデ
ン粉末をインサート材として介在させる接合方法を提供
する。
合せ部に数〜数十μｍ厚さのモリブデン箔又はモリブデ
ン粉末をインサート材として介在させる接合方法を提供
する。
（作 用）
上記方法の前者によれば黒鉛とモリブデン間で炭化物を
生成して黒鉛とモリブデンが接合される。
生成して黒鉛とモリブデンが接合される。
また後者によれば、インサート材とモリブデン間には界
面が存在し、拡散・反応を遅らせるエネルギ・ギャップ
となるため、ここで炭化物層の厚さ増加が抑制される。
面が存在し、拡散・反応を遅らせるエネルギ・ギャップ
となるため、ここで炭化物層の厚さ増加が抑制される。
そして上記加圧・加熱条件ではモリブデンとインサート
材は十分拡散接合するため、接合完了時に界面に欠陥が
残存することはない。インサート材と黒鉛の間では拡散
・反応し、接合が進行するが、インサート材とモリブテ
ンとの間にエネルギ・キャップがあるため、その進行が
妨げられ、炭化物層が厚くならない。インサート材と黒
鉛との間で炭化物層が生成して行く間に、モリブデン製
のインサート材とモリブデンとの間でもモリブデン同士
の拡散接合が進行する。
材は十分拡散接合するため、接合完了時に界面に欠陥が
残存することはない。インサート材と黒鉛の間では拡散
・反応し、接合が進行するが、インサート材とモリブテ
ンとの間にエネルギ・キャップがあるため、その進行が
妨げられ、炭化物層が厚くならない。インサート材と黒
鉛との間で炭化物層が生成して行く間に、モリブデン製
のインサート材とモリブデンとの間でもモリブデン同士
の拡散接合が進行する。
炭化物生成による接合面の接合と、拡散接合による界面
の接合が達成された時点で保持を終了し冷却する。イン
サート材の厚さを数〜数＋μｍとすることで炭化物層の
厚さを種々変化させることができる。またインサート材
を箔として複数枚重ねれば、同じ厚さでも界面の数が増
すので、炭化物生成を抑制する効果が大きくなる。
の接合が達成された時点で保持を終了し冷却する。イン
サート材の厚さを数〜数＋μｍとすることで炭化物層の
厚さを種々変化させることができる。またインサート材
を箔として複数枚重ねれば、同じ厚さでも界面の数が増
すので、炭化物生成を抑制する効果が大きくなる。
（実施例）
実施例１
以下、本発明の第１の実施例について第１図を参照して
説明する。真空炉（１）は到達圧力が１×１Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒの能力をを有する。この中のタングステン製工作台
（２）の上に黒鉛（３）とモリブデン（４）を接合部（
５）で重ね合せたものを乗せ、その上にタングステン製
の荷重（６）を乗せ、１ｏ〜１ｏｏｏ。
説明する。真空炉（１）は到達圧力が１×１Ｏ−６Ｔｏ
ｒｒの能力をを有する。この中のタングステン製工作台
（２）の上に黒鉛（３）とモリブデン（４）を接合部（
５）で重ね合せたものを乗せ、その上にタングステン製
の荷重（６）を乗せ、１ｏ〜１ｏｏｏ。
ｇ ｆ ／ ｃｔｌｔの面圧を与える。そしてヒータ（
７）を用いて１４００〜２０００℃の温度で加熱し、前
記状態を１〜６０ｍ１ｎ （核融合炉のプラズマ対向
用タイルを製造する場合にはこのタイルには外力が自重
のみしか動かないから１〜１０ｍ１ｎ程度が適当である
）保持し、その後、加熱加圧を止めて、黒鉛（３）とモ
リブデン（４）の接合体を得る。
７）を用いて１４００〜２０００℃の温度で加熱し、前
記状態を１〜６０ｍ１ｎ （核融合炉のプラズマ対向
用タイルを製造する場合にはこのタイルには外力が自重
のみしか動かないから１〜１０ｍ１ｎ程度が適当である
）保持し、その後、加熱加圧を止めて、黒鉛（３）とモ
リブデン（４）の接合体を得る。
次に作用を説明する。
上記のようにすると、黒鉛（３）とモリブデン（４）間
で拡散・反応し、接合部（５）周辺に炭化物を生成する
ため、強固な接合が行われる。接合温度１４００℃以下
では、炭化物の生成速度が遅くなるため、１０〜５００
Ｑｆ／Ｃｄ程度の接合面圧力では、接合面率（接合され
た面積／接合部断面積）が１０〜６０％程度となり接合
強度が低下するが、この実施例１によれば７０〜８０％
の接合部率が得られ、核融合炉のプラズマ対向用タイル
として使用に適する。
で拡散・反応し、接合部（５）周辺に炭化物を生成する
ため、強固な接合が行われる。接合温度１４００℃以下
では、炭化物の生成速度が遅くなるため、１０〜５００
Ｑｆ／Ｃｄ程度の接合面圧力では、接合面率（接合され
た面積／接合部断面積）が１０〜６０％程度となり接合
強度が低下するが、この実施例１によれば７０〜８０％
の接合部率が得られ、核融合炉のプラズマ対向用タイル
として使用に適する。
また２０００℃以上では、モリブデン（４）の再結晶温
度以上の加熱となり材料が劣化するから不適当である。
度以上の加熱となり材料が劣化するから不適当である。
このため加熱保持温度を１４００〜２０００’Ｃとする
必要がある。また接合面圧力が１０ｇｆ／ ｃｍ未渦で
は、接合面（５）の均一な接触が（ｑられない。また１
ｏｏｏｏｏ ｆ ／ ｃｍ超過の接合面圧力では、炭
化物層が厚くなりすぎるので、接合強度が低下する。
必要がある。また接合面圧力が１０ｇｆ／ ｃｍ未渦で
は、接合面（５）の均一な接触が（ｑられない。また１
ｏｏｏｏｏ ｆ ／ ｃｍ超過の接合面圧力では、炭
化物層が厚くなりすぎるので、接合強度が低下する。
この実施例１によれば、真空ホットプレスのようにな特
別な装置は必要なく自重＋荷重程度の極めて容易に行な
える低加圧により黒鉛とモリブデンを接合できる。この
ため、大形真空炉を用いて、−度に大量のプラズマ対向
用タイルを製造できる。
別な装置は必要なく自重＋荷重程度の極めて容易に行な
える低加圧により黒鉛とモリブデンを接合できる。この
ため、大形真空炉を用いて、−度に大量のプラズマ対向
用タイルを製造できる。
また、従来方法より低加圧（１０〜１０１００Ｏ０／Ｃ
ｌ１）、超高温（１４００〜２０００℃）で接合するた
め、接合部の炭化物層は数μｍから数十μｍ程度の厚さ
であり、接合強度は低下しない。また、ろう付等に比較
して極めて高い耐熱性を有する黒鉛→・しリブデンの接
合体が１ｑられる。
ｌ１）、超高温（１４００〜２０００℃）で接合するた
め、接合部の炭化物層は数μｍから数十μｍ程度の厚さ
であり、接合強度は低下しない。また、ろう付等に比較
して極めて高い耐熱性を有する黒鉛→・しリブデンの接
合体が１ｑられる。
実施例２
次に第２の実施例について第２図を参照して説明する。
この実施例２は黒鉛（３）とモリブデン（４）の重ね合
せ部に数〜数十μｍ厚さのモリブデン箔をインサーミル
材（８）として介在させる。モリブデン（４）の上面の
インサート材（８）の重ね合せ部を界面（９）とする。
せ部に数〜数十μｍ厚さのモリブデン箔をインサーミル
材（８）として介在させる。モリブデン（４）の上面の
インサート材（８）の重ね合せ部を界面（９）とする。
他は実施例１と同様にする。
このようにすると、インサート材（８）はモリブデン箔
であるから、モリブデン（４）とインサート材（８）と
の界面（９）が拡散・反応を遅らせるエネルギ・キャッ
プとなるため、ここで炭化物層の厚ざ増加が抑制される
。そして、上記加圧・加熱条件ではモリブデン（４）と
インサート材（８）は十分拡散接合するため、接合完了
時に界面（９）に欠陥が残存することはない。インサー
ト材（８）と黒鉛（３）の間では拡散・反応し、接合が
進行するが、インサート材（８）とモリブデン（４）と
の間にエネルギ・ギャップがあるため、その進行が妨げ
られ、炭化物層が厚くならない。インサート材（８）と
黒鉛（３）との間で炭化物層が生成して行く問に、モリ
ブデン製のインサート材（８）とモリブデン（４）との
間でもモリブデン同士の拡散接合が進行する。
であるから、モリブデン（４）とインサート材（８）と
の界面（９）が拡散・反応を遅らせるエネルギ・キャッ
プとなるため、ここで炭化物層の厚ざ増加が抑制される
。そして、上記加圧・加熱条件ではモリブデン（４）と
インサート材（８）は十分拡散接合するため、接合完了
時に界面（９）に欠陥が残存することはない。インサー
ト材（８）と黒鉛（３）の間では拡散・反応し、接合が
進行するが、インサート材（８）とモリブデン（４）と
の間にエネルギ・ギャップがあるため、その進行が妨げ
られ、炭化物層が厚くならない。インサート材（８）と
黒鉛（３）との間で炭化物層が生成して行く問に、モリ
ブデン製のインサート材（８）とモリブデン（４）との
間でもモリブデン同士の拡散接合が進行する。
炭化物生成による接合部（５）の接合と、拡散接合によ
る界面（９）の接合が達成された時点で保持を終了し冷
却すればよい。インサート材（８）の厚さを数〜数十μ
ｍとすることで、炭化物層の厚さを種々変化させること
ができる。またインサート材（８）であるモリブデン箔
を複数枚重ねれば、同じ厚さでも界面（９）の数が増す
ので、接合面率を大にしながら炭化物生成を抑制する効
果が大きくなる。
る界面（９）の接合が達成された時点で保持を終了し冷
却すればよい。インサート材（８）の厚さを数〜数十μ
ｍとすることで、炭化物層の厚さを種々変化させること
ができる。またインサート材（８）であるモリブデン箔
を複数枚重ねれば、同じ厚さでも界面（９）の数が増す
ので、接合面率を大にしながら炭化物生成を抑制する効
果が大きくなる。
実施例３
次に第３の実施例について第３図を参照して説明する。
この実施例３は、実施例２のインサート材（８）をモリ
ブデン粉末に置き換えたものであり、伯は実施例２の通
りである。
ブデン粉末に置き換えたものであり、伯は実施例２の通
りである。
このようにすると、実施例２より更に界面の数を増した
ことになるので、実施例２と同等以上の作用効果が得ら
れる。
ことになるので、実施例２と同等以上の作用効果が得ら
れる。
他の実施例
尚、純粋な黒鉛材料の代わりに、Ｃ／Ｃコンポジット材
あるいは、セラミックス繊維や粒子を含む黒鉛材料を使
用しても＠様の効果が得られる。
あるいは、セラミックス繊維や粒子を含む黒鉛材料を使
用しても＠様の効果が得られる。
またモリブデンｍｌあるいはモリブデンインサート材の
代わりに、再結晶温度の高い、Ｍｏ−Ｒｅ合金、Ｍｏ−
に−Ａｎ −３ｉ合金あるいは、モリブデン単結晶材料
を用いても同様の作用効果が得られる。
代わりに、再結晶温度の高い、Ｍｏ−Ｒｅ合金、Ｍｏ−
に−Ａｎ −３ｉ合金あるいは、モリブデン単結晶材料
を用いても同様の作用効果が得られる。
本発明によれば、従来より低加圧で超高温接合をすあた
め、過剰な炭化物生成による接合強度低下のない面密着
の良好なプラズマ対向部品を得るための黒鉛とモリブデ
ンの接合方法を提供することが可能である。
め、過剰な炭化物生成による接合強度低下のない面密着
の良好なプラズマ対向部品を得るための黒鉛とモリブデ
ンの接合方法を提供することが可能である。
第１図は本発明の第１の実施例の方法を行う装置を示す
断面図、第２図および第３図は第２７）５よび第３の実
施例の方法を行う装置の要部立面図である。 １・・・真空炉 ３・・・黒鉛４・・・モリブ
デン ５・・・接合面６・・・荷重
７・・・ヒータ８・・・インサート材 ９・・・界面
代理人 弁理士 大 胡 曲 夫 ｌ蕩空炉 ノ
断面図、第２図および第３図は第２７）５よび第３の実
施例の方法を行う装置の要部立面図である。 １・・・真空炉 ３・・・黒鉛４・・・モリブ
デン ５・・・接合面６・・・荷重
７・・・ヒータ８・・・インサート材 ９・・・界面
代理人 弁理士 大 胡 曲 夫 ｌ蕩空炉 ノ
Claims (2)
- （１）黒鉛とモリブデンを重ね合せ、真空炉内にて１０
〜１００００ｇｆ／ｃｍ＾２の面圧を与えながら、ヒー
タを用いて１４００〜２０００℃の温度に加熱し、前記
状態を１〜６０ｍｉｎ保持して接合することを特徴とす
る黒鉛とモリブデンの接合方法。 - （２）黒鉛とモリブデンの重ね合せ部に数〜数十μｍ厚
さのモリブデン箔又はモリブテン粉末から成るインサー
ト材を介在させたことを特徴とする請求項１記載の黒鉛
とモリブデンの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101289A JPH02180770A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 黒鉛とモリブデンの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101289A JPH02180770A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 黒鉛とモリブデンの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02180770A true JPH02180770A (ja) | 1990-07-13 |
Family
ID=11489663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP101289A Pending JPH02180770A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 黒鉛とモリブデンの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02180770A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008081362A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Kwansei Gakuin | タンタルと炭素結合物の製造方法、タンタルと炭素の傾斜組成構造、タンタルチューブとｐｉｔ炭素芯の製造方法、タンタルチューブとｐｉｔ炭素芯、タンタル炭化物配線の製造方法、タンタル炭化物配線 |
| WO2012165208A1 (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 東洋炭素株式会社 | 金属材とセラミックス－炭素複合材との接合体、その製造方法、炭素材接合体、炭素材接合体用接合材及び炭素材接合体の製造方法 |
| JP2012246172A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Toyo Tanso Kk | 金属材とセラミックス−炭素複合材との接合体及びその製造方法 |
| CN105397264A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-16 | 西安瑞福莱钨钼有限公司 | 一种钼与石墨真空热压扩散焊接方法 |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP101289A patent/JPH02180770A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008081362A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Kwansei Gakuin | タンタルと炭素結合物の製造方法、タンタルと炭素の傾斜組成構造、タンタルチューブとｐｉｔ炭素芯の製造方法、タンタルチューブとｐｉｔ炭素芯、タンタル炭化物配線の製造方法、タンタル炭化物配線 |
| WO2012165208A1 (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 東洋炭素株式会社 | 金属材とセラミックス－炭素複合材との接合体、その製造方法、炭素材接合体、炭素材接合体用接合材及び炭素材接合体の製造方法 |
| JP2012246172A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Toyo Tanso Kk | 金属材とセラミックス−炭素複合材との接合体及びその製造方法 |
| EP2716618A4 (en) * | 2011-05-27 | 2015-05-27 | Toyo Tanso Co | A COMPOSITE OF A METAL MATERIAL AND A CERAMIC CARBON COMPOSITE MATERIAL, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF, CARBON MATERIAL COMPOUND, JOINT MATERIAL FOR THE CARBON MATERIAL COMPOUND, AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF THE CARBON MATERIAL COMPOUND |
| CN105397264A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-16 | 西安瑞福莱钨钼有限公司 | 一种钼与石墨真空热压扩散焊接方法 |
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