JPH0390561A - 活性金属の蒸気発生装置 - Google Patents

活性金属の蒸気発生装置

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JPH0390561A
JPH0390561A JP1225614A JP22561489A JPH0390561A JP H0390561 A JPH0390561 A JP H0390561A JP 1225614 A JP1225614 A JP 1225614A JP 22561489 A JP22561489 A JP 22561489A JP H0390561 A JPH0390561 A JP H0390561A
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JP
Japan
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crucible
metal
evaporation
active
inside surface
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Pending
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JP1225614A
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English (en)
Inventor
Masaaki Fukuhara
福原 政明
Yoshiyasu Ito
義康 伊藤
Yutaka Ishiwatari
裕 石渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LASER NOUSHIYUKU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Toshiba Corp
Original Assignee
LASER NOUSHIYUKU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Toshiba Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (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。

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、化学的に活性な金属を加熱し溶融、蒸発させ
る活性金属の蒸気発生装置に関する。
(従来の技術) イオンブレーティングなどの表面改質や同位体分離など
に採用される金属の蒸発方法においては、生産効率を上
げるために単位時間当たりの蒸気発生量を増加させる工
夫が種々なされている。
例えば、電子銃を用いたものでは、電子ビーム径を絞り
、人力密度を向上させる方法が有効とされている。
ところが、蒸発用の金属として化学的に活性なものを用
いた場合、蒸発効率向上のために電子ビーム出力を上げ
ると、溶融金属の温度が上るため、このような高温の溶
融金属が接するるつぼ壁面の浸蝕が著しく長時間の蒸発
が不可能になり、また、溶融金属の対流が著しいものと
なるため、これによる熱損失により蒸発効率が大幅に低
下する欠点があった。
そこで、従来、このような問題点を解決するものとして
、水冷銅ハースに埋設されたタングステンWまたはタン
タルTaなどで形成されるるつぼに多孔質体とともに蒸
発用金属を入れ、多孔質体表面に電子ビームを照射して
蒸発用金属を加熱、溶融させ、多孔質体中に含浸させる
とともに、蒸発させることにより溶融金属の温度上昇お
よび溶融金属の対流抑制に有効な活性金属の蒸気発生装
置が考えられている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、このものによると長時間に亘っての運転によ
り蒸発用金属がるつぼ壁面にしみ込み膨潤を生じる結果
、第4図のA、Bに示すように時間の経過とともにるつ
ぼの肉厚比が低下し、さらに第5図のAlBに示すよう
に時間の経過とともに蒸気密度および蒸発効率がともに
低下する傾向があった。これは、第6図(a)(b)に
示すようにるつぼ1を構成する結晶粒界1aに溶融され
た蒸発用金属2がしみ込み膨潤された結果、混触され微
細な一次結晶粒に分解したためである。
ここで、第4図のAはタングステンWで形成されるるつ
ぼの場合、同図のBはタンタルTaで形成されるるつぼ
の場合である。
しかして、このようにるつぼ壁面の混触が著しいことは
、るつぼ自身の熱伝導率が変化するため、安定した蒸発
用金属の蒸発量が得られないだけでなく、るつぼに変形
を生じ易いため、定常的な運転が難しく、さらに、るつ
ぼへの蒸発用金属の混触が進んで、ハースとの間にまで
蒸発用金属が流れ込むと、蒸発用金属の液面が変化して
電子ビームの焦点が一致しなくなり、蒸発運転の効率が
著しく低下するなどの欠点があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、るつぼ壁
面の混触を効果的に防止し得、蒸発用金属を長時間に亘
って安定的に蒸発させることができる活性金属の蒸気発
生装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明では、加熱、溶融され
る蒸発用金属が納めらるるつぼ内面を高密度に形成する
か、るつぼ内面に耐蝕コーティングを施すかの少なくと
も一方を実施するようになっている。
(作 用) 本発明によると、溶融された蒸発用金属によるるつぼ壁
面の混触が防止できる。このことは、るつぼ自身の熱伝
導率を一定に維持できるので、るつぼ内の温度を一定に
保持することが可能となり、安定した蒸発用金属の蒸発
量が期待できる。
さらに、るつぼ壁面の混触が原因する変形を防止できる
とともに、ハースとの間に蒸発用金属が流れ込むことが
なくなり、蒸発用金属の液面を一定に保つこともでき、
定常的な運転を効率よく行うことができるようになる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面にしたがい説明する。
まず、第1図において、11は水冷管を有する銅ハース
で、この銅ハース11にるっぽ13を埋設している。こ
の場合、るっぽ13の材料は、溶融状態の蒸発用金属と
の濡れ性が悪く、しかも反応開始温度がなるべく高いも
のが好ましく、wlTas Re、Hf’、M2S M
bおよびこれらを主成分とする合金、もしくはW、Ta
 SRe SHf’、MO、Mb ll:Y203 、
Th 02 、Zr 02、UO2を添加した合金が用
いられる。そして、このようなるっぽ13の内面をHI
P(熱間等方圧加圧法)処理を用いて高密度に形成する
。ここでの相対密度は、第2図に示す焼結タングステン
Wに対する溶融金属(ウランU)の侵入速度(+aI!
+/hr )に及ぼす気孔率の関係から、侵入速度が著
しく鈍るところの96%以上が好まくしい。
そして、このようなるつぼ13中に多孔質体14ととも
に、化学的に活性な蒸発用金属15を入れ、電子ビーム
16により多孔質体14表面を加熱し、蒸発用金属15
を溶融させることにより多孔質体14に溶融状態の蒸発
用金属15を含浸させる。
この場合、蒸発用。金属15は、U、T1 、Zr。
Hf’、v、ALJ% Ag、prおよびこれらを主成
分とする合金が用いられる。また、多孔質体14の素材
は、W、Ta5Res Hf5M0SNb。
■の単結晶粒子およびこれらを主成分とする合金、もし
くはY203 、AI 203 、Zr 02、Ta 
C,Zr N5Hf C,YNおよびこれらを主成分と
する化合物が用いられる。
このようにすると、電子ビーム16の照射により多孔質
体14表面が加熱され、蒸発用金属15が溶融されると
、溶融された蒸発用金属15は多孔質体14中に含浸さ
れ、この状態から、電子ビーム16のパワーを上げると
、蒸発用金属15は蒸発されるようになる。この場合、
溶融された蒸発用金属15に晒されるるつぼ13の内面
は高密度に形成されるので、蒸発用金属15がるつぼ1
3壁面にしみ込み膨潤を生じるのを阻止でき壁面の浸蝕
を防止することができるようになる。これにより、るつ
ぼ13自身の熱伝導率を一定に維持できるようになり、
るつぼ13内の蒸発用金属15の温度変動を防止できる
ので、安定した蒸発用金属15の蒸発量が得られる。ま
た、るつぼ13の壁面混触が原因する変形を防止できる
ので、定常的な運転が保証され、さらに、壁面混触が進
むことによる、ハース11との間にまで蒸発用金属15
が流れ込むようなことも防止では、蒸発用金属15の液
面変化により電子ビーム16の焦点が一致しなくなるよ
うな不都合も解決でき、蒸発運転の効率向上を図ること
ができる。
ちなみに、2000℃、2000気圧、3hrのHIP
処理により得られた相対密度99%の高密度るつぼを使
用したものをC,1800℃、12hrSH2炉焼結に
より得られた相対密度90%のるつぼを使用したものを
Dとしたとき、これらについて上述した蒸発用金属15
の蒸発運転を実行したところ、電子ビーム照射時間と蒸
気密度(atom/CC)の間に、第3図に示す関係が
得られた。
しかして、同図から明らかなように相対密度90%のる
つぼを使用したDのものは、電子ビーム照射時間ととも
にるつぼ壁面の浸蝕が進むことにより、蒸気密度が急激
に低下するのに対、して、相対密度99%の高密度のる
つぼを使用したCのものは、電子ビーム照射時間にとも
なう蒸気密度の変化はほどんどなく、安定した蒸気量が
得られることが確認された。
なお、上述では、HIP処理を用いてるつぼ内面を高密
度に形成したが、このような高密度るつぼ内面に、さら
に溶融された蒸発用金属との濡れが悪く、反応が生じに
くい耐蝕コーティングを施すようにしてもよい。この場
合、耐蝕コーティング材料として、Y20’a 、Th
 02 、Zr 02、Al2O3UO2H1’ 02
   Lu203Se 03 、Be 0% Tl2O
3、Er2O3、Zr N5Ta cSH1’ C,お
よびこれらを主成分とする化合物が用いられ、これら耐
蝕コーテイング材をプラズマ溶射により高密度るつぼ壁
面に生成するようにする。しかして、このように高密度
るつぼ内面に、さらに耐蝕コーティングを施すと、蒸発
用金属との濡れ性がさらに悪くなり、蒸気発生時間(反
応時間)を−層改善できるようになる。
また、上述では、るつぼ内面を高密度に形成することを
基本とし、このようなるつぼ内面に、さらに耐蝕コーテ
ィングを施すようにしたが、高密度に形成されていない
るつぼ内面に直接耐蝕コーティングを施すようにしても
よい。この場合、耐蝕コーティング材料として用いられ
るものは、上述したものと同様である。そして、このよ
うな耐蝕コーテイング材をプラズマ溶射(減圧プラズマ
溶射)、セラミックス焼結体もしくはセラミックス粉末
を加熱、加熱・加圧することによりるつぼ壁面に接合す
るようにしている。この場合、セラミックス粉末を加熱
・加圧する方法としては、HIP処理が用いられる。ま
た、このHIP処理は、プラズマ溶射ののちに丈施する
ようにしてもよい。
しかして、Taのるつぼ内面に減圧プラズマ溶射により
Y2O3をコーテイング後、1000℃、2000 K
g/mでHIP処理したものをE、Wのるつぼ壁面に減
圧プラズマ溶射によりY2O3をコーティングしたもの
をFとしたとき、これらについて上述した蒸発用金属1
5の蒸発運転を実行したところ、電子ビーム照射時間と
るつぼの肉厚比の間には、第4図の関係が得られ、電子
ビーム照射時間と蒸気密度および蒸発効率の間には、第
5図に示す関係が得られた。
しかして、第4図から明らかなように、これらE、Fの
ものは、電子ビーム照射時間に伴うるつぼの肉厚比の低
下がほとんどなく、また、電子ビーム照射時間にともな
う蒸気密度および蒸発効率の変化はほとんどなく、安定
した蒸気量が得られることが確認された。
この場合、減圧プラズマ溶射によりY203をコーティ
ングのみしたFのものは、電子ビーム照射時間の経過に
より若干のるつぼの肉厚比の低下および蒸気密度の低下
が見られるが、これは、プラズマ溶射による被膜は、膜
厚が最大1■程度で、しかも外界と通じる開気孔を多数
含んでいるので、長時間の運転により被膜内に溶融金属
が侵入し、損傷、剥離を生じる恐れがあるためであり、
したがって、長寿命の面からは、減圧プラズマ溶射によ
りY203をコーテイング後、HIP処理したEのもの
が好ましい。
[発明の効果] 本発明によれば、加熱、溶融される蒸発用金属が納めら
るるつぼ内面を高密度に形成するか、るつぼ内面に耐蝕
コーティングを施すかの少なくとも一方を実施するよう
にしたので、溶融された蒸発用金属によるるつぼ壁面の
浸蝕が防止できる。
このことは、るつぼ自身の熱伝導率を一定に維持できる
ので、るつぼ内の温度を一定に保持することが可能とな
り、安定した蒸発用金属の蒸発量が期待できる。さらに
、るつぼ壁面の浸蝕が原因する変形を防止できるととも
に、ハースとの間に蒸発用金属が流れ込むことがなくな
り、蒸発用金属の液面を一定に保つこともでき、定常的
な運転を効率よく行うことができるようになるなど、る
つぼ壁面の浸蝕を効果的に防止し、蒸発用金属を長時間
に亘って安定的に蒸発させることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を説明するための構成図、
第2図乃至第5図は、同実施例を説明するための図、第
6図は、るつぼの混触状態を説明するための図である。 11・・・ハース、13・・・るつぼ、14・・・多孔
質体、15・・・蒸発用金16・・・電子ビーム。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) るつぼ内に納められたに活性金属を加熱溶融し
    、金属蒸気を発生させる活性金属の蒸気発生装置におい
    て、上記蒸発用金属が納められるるつぼ内面を高密度に
    形成したことを特徴とする活性金属の蒸気発生装置。
  2. (2) るつぼ内に納められたに活性金属を加熱溶融し
    、金属蒸気を発生させる活性金属の蒸気発生装置におい
    て、上記蒸発用金属が納められるるつぼ内面に耐蝕コー
    ティングを施したことを特徴とする活性金属の蒸気発生
    装置。
  3. (3) るつぼ内に納められたに活性金属を加熱溶融し
    、金属蒸気を発生させる活性金属の蒸気発生装置におい
    て、上記蒸発用金属が納められるるつぼ内面を高密度に
    形成するとともに耐蝕コーティングを施したことを特徴
    とする活性金属の蒸気発生装置。
JP1225614A 1989-08-31 1989-08-31 活性金属の蒸気発生装置 Pending JPH0390561A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009287089A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Dainippon Printing Co Ltd 真空成膜装置
JP2009287087A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Dainippon Printing Co Ltd 真空成膜装置
CN112695279A (zh) * 2020-11-17 2021-04-23 威科赛乐微电子股份有限公司 一种电子束蒸发镀Au的方法

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JP2009287089A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Dainippon Printing Co Ltd 真空成膜装置
JP2009287087A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Dainippon Printing Co Ltd 真空成膜装置
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