JPH04187576A - セラミックス管と金属との気密接合構造 - Google Patents
セラミックス管と金属との気密接合構造Info
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- JPH04187576A JPH04187576A JP31157890A JP31157890A JPH04187576A JP H04187576 A JPH04187576 A JP H04187576A JP 31157890 A JP31157890 A JP 31157890A JP 31157890 A JP31157890 A JP 31157890A JP H04187576 A JPH04187576 A JP H04187576A
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Landscapes
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックス管と金属との気密接合構造に関
する。
する。
近年、ストレーシリングと呼ばれる高エネルキービーム
加速器では、１０−１０Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ程度の超
高真空状態で電子と陽電子を衝突させて素粒子の解明が
進められている。
加速器では、１０−１０Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ程度の超
高真空状態で電子と陽電子を衝突させて素粒子の解明が
進められている。
このような加速器に使用される金属部品・部材としては
、超高真空下での低置カス性と共に、残留放射能の少な
いことか不可欠とされ、このため従来から使用されてき
たステンレス合金に替えて、最近では重量か軽く、かつ
加速器に使用した場合に残留放射能かステンレス錆より
１ケタも少ないアルミニウムが、使用されている。
、超高真空下での低置カス性と共に、残留放射能の少な
いことか不可欠とされ、このため従来から使用されてき
たステンレス合金に替えて、最近では重量か軽く、かつ
加速器に使用した場合に残留放射能かステンレス錆より
１ケタも少ないアルミニウムが、使用されている。
また、ギガヘルツ帯の高周波電圧下におけるビームの状
態を把握するために使用されるビームモニターの計測値
は、周囲に磁化率の高い金属が存在しない方が好ましい
とされることから、加速器を構成する金属材料として、
磁化率の極めて低いＡ１やＣｕが使用されている。
態を把握するために使用されるビームモニターの計測値
は、周囲に磁化率の高い金属が存在しない方が好ましい
とされることから、加速器を構成する金属材料として、
磁化率の極めて低いＡ１やＣｕが使用されている。
更にこのような高エネルキービーム加速器においては、
脱ガス性か小さく、かつビーム損傷を受は難い材料によ
り、加速管の所々を絶縁するａ・要かあり、この絶縁材
料としてアルミナに代表されるセラミックスが使用され
ている。この際、加速器内部は高真空状態に保たれるこ
とか要求され、このためセラミックス部品と上記金属部
品とを高度に気密接合することのできる、優れたセラミ
ックス部品と金属との気密接合構造の開発が強く望まれ
ている。
脱ガス性か小さく、かつビーム損傷を受は難い材料によ
り、加速管の所々を絶縁するａ・要かあり、この絶縁材
料としてアルミナに代表されるセラミックスが使用され
ている。この際、加速器内部は高真空状態に保たれるこ
とか要求され、このためセラミックス部品と上記金属部
品とを高度に気密接合することのできる、優れたセラミ
ックス部品と金属との気密接合構造の開発が強く望まれ
ている。
このセラミックス部品と金属との気密接合構造において
も、上記の理由から通常セラミックスとの接合に使用さ
れる金属材料として、Ａ１、Ｃｕ又はこれらの金属を主
成分とする合金が使用されている。
も、上記の理由から通常セラミックスとの接合に使用さ
れる金属材料として、Ａ１、Ｃｕ又はこれらの金属を主
成分とする合金が使用されている。
上記セラミックス部品の代表的な例であるセラミックス
管を用いる、従来公知のセラミックス管と金属との気密
接合構造の一例を第４図に示す。
管を用いる、従来公知のセラミックス管と金属との気密
接合構造の一例を第４図に示す。
この気密接合構造はセラミックス（アルミナ）管ｌの端
面２にメタライズ層３を設け、更にこのメタライズ層３
に金属部材４をロー材５によりロー付けして成る構造を
有している。この金属部材４には金属製ベローズ６を介
して他の金属部品７（例えばＡ１合金製部品）が接合さ
れる。この際接合は例えばアルミナ端面なＭ ｏ ／
Ｍ ｎ法てメタライズし、銀ロー等のロー材を用いてロ
ー付けすることにより行われる。
面２にメタライズ層３を設け、更にこのメタライズ層３
に金属部材４をロー材５によりロー付けして成る構造を
有している。この金属部材４には金属製ベローズ６を介
して他の金属部品７（例えばＡ１合金製部品）が接合さ
れる。この際接合は例えばアルミナ端面なＭ ｏ ／
Ｍ ｎ法てメタライズし、銀ロー等のロー材を用いてロ
ー付けすることにより行われる。
この従来のセラミックス管と金属との気密接合構造には
、セラミックス管の内径が長径６０ｍｍ、短径４０ｍｍ
以上程度になるとメタライズ界面又はセラミックス側で
のクラック発生による破損が頻発に発生するという問題
があった（第４図中の８はクラックの発生状況を示す）
。このクラックの発生は、金属部品とセラミックス部品
との熱膨張係数（例えばＡ１の熱膨張係数は２４ｘ １
０−６／ ’Ｃ、アルミナの熱膨張係数は７ ｘ １０
−６／ ０Ｃ）の差から接合界面に生ずる引っ張り応力
が、界面の接合強度又はセラミックスの強度を上回るこ
とに起因する。通常、この引っ張り応力は、セラミック
ス部品と金属とを加熱ロー付けにより一体化した後の冷
却過程で発生し、その大きさは前記熱膨張係数の差、熱
処理温度、接合体の寸法及び金属の弾性係数の積の関数
として示され、接合材料及びロー付は温度が一定の場合
には、接合体の寸法が大なるほど発生する引っ張り応力
は大となる。
、セラミックス管の内径が長径６０ｍｍ、短径４０ｍｍ
以上程度になるとメタライズ界面又はセラミックス側で
のクラック発生による破損が頻発に発生するという問題
があった（第４図中の８はクラックの発生状況を示す）
。このクラックの発生は、金属部品とセラミックス部品
との熱膨張係数（例えばＡ１の熱膨張係数は２４ｘ １
０−６／ ’Ｃ、アルミナの熱膨張係数は７ ｘ １０
−６／ ０Ｃ）の差から接合界面に生ずる引っ張り応力
が、界面の接合強度又はセラミックスの強度を上回るこ
とに起因する。通常、この引っ張り応力は、セラミック
ス部品と金属とを加熱ロー付けにより一体化した後の冷
却過程で発生し、その大きさは前記熱膨張係数の差、熱
処理温度、接合体の寸法及び金属の弾性係数の積の関数
として示され、接合材料及びロー付は温度が一定の場合
には、接合体の寸法が大なるほど発生する引っ張り応力
は大となる。
接合体に残留する引っ張り応力（残留応力）が大なるほ
ど製作時に破損する割合も高くなり、製作時の歩留まり
が低下し、またたとえ接合体として得られても他の部品
と組合わせていく後の工程において、セラミックスの破
損が頻発するこ・とになる。
ど製作時に破損する割合も高くなり、製作時の歩留まり
が低下し、またたとえ接合体として得られても他の部品
と組合わせていく後の工程において、セラミックスの破
損が頻発するこ・とになる。
本発明は、上記従来技術の有する欠点を除去して、製作
時やその後の工程におけるセラミックスの破損を殆ど回
避することができ、しかもセラミックス管と金属部品と
を高度に気密接合することのできる、優れたセラミック
ス管と金属との気密接合構造を提供することを目的とす
る。
時やその後の工程におけるセラミックスの破損を殆ど回
避することができ、しかもセラミックス管と金属部品と
を高度に気密接合することのできる、優れたセラミック
ス管と金属との気密接合構造を提供することを目的とす
る。
本発明のセラミックス管と金属との気密接合構造は、セ
ラミックス管の端部に、Ａ１、Ｃｕ又はこれらの金属を
主成分とする合金からなる金属封止部材をロー付けして
成る気密接合構造において、上記金属封止部材を２部材
で構成し、一方の部材の一端をセラミックス管の端部外
周側にロー付けし、他方の部材の一端をセラミックス管
の端部内周側にロー付けすると共に、上記２部材の他端
部同士が接するように構成して成るこ゛とを手段として
いる。
ラミックス管の端部に、Ａ１、Ｃｕ又はこれらの金属を
主成分とする合金からなる金属封止部材をロー付けして
成る気密接合構造において、上記金属封止部材を２部材
で構成し、一方の部材の一端をセラミックス管の端部外
周側にロー付けし、他方の部材の一端をセラミックス管
の端部内周側にロー付けすると共に、上記２部材の他端
部同士が接するように構成して成るこ゛とを手段として
いる。
本発明のセラミックス管と金属との気密接合構造は、セ
ラミックス側に引っ張り応力を発生させることのない構
造であり、従来公知の気密接合構造で頻発していた製作
時やその後の工程におけるセラミックスの破損を殆ど回
避でき、かつセラミックス管と金属部品とを高度に気密
接合することのてきるものである。
ラミックス側に引っ張り応力を発生させることのない構
造であり、従来公知の気密接合構造で頻発していた製作
時やその後の工程におけるセラミックスの破損を殆ど回
避でき、かつセラミックス管と金属部品とを高度に気密
接合することのてきるものである。
以下本発明のセラミックス管と金属との気密接合構造を
、添付図面に基づいて詳細に説明する。
、添付図面に基づいて詳細に説明する。
第１図は本発明のセラミックスと金属との気密接合構造
の一例を示す断面図である。
の一例を示す断面図である。
この気密接合構造は、セラミックス（アルミナ）管１の
端部に、Ａｌ、Ｃｕ又はこれらの金属を主成分とする合
金からなる金属封止部材をロー付けし、この際上記金属
封止部材を２部材で構成し、一方の部材９の一端を、セ
ラミックス管１の端部外周側に設けられたメタライズ層
３に、ロー材５によりロー付けし、他方の部材９′の一
端を、セラミックス管１の端部内周側に設けられたメタ
ライズ層３′に、ロー材５”によりロー付けし、更に上
記２部材（９及び９“）の他端部同士が接するように構
成して成る構造を有している。
端部に、Ａｌ、Ｃｕ又はこれらの金属を主成分とする合
金からなる金属封止部材をロー付けし、この際上記金属
封止部材を２部材で構成し、一方の部材９の一端を、セ
ラミックス管１の端部外周側に設けられたメタライズ層
３に、ロー材５によりロー付けし、他方の部材９′の一
端を、セラミックス管１の端部内周側に設けられたメタ
ライズ層３′に、ロー材５”によりロー付けし、更に上
記２部材（９及び９“）の他端部同士が接するように構
成して成る構造を有している。
この上記２部材の他端部同士はロー付は接合されていて
もよい。
もよい。
本発明の気密接合構造においては、第１図に示すように
金属封止部材９の一端がセラミックス管１の端部外周側
のメタライズ層３にロー材５によりロー付けして気密封
止されるため、加熱ロー材は後の冷却過程でセラミック
スに加わる応力は、圧縮応力であり、上記従来の気密接
合構造で頻発していた製作時やその後の工程におけるセ
ラミックスの破損を殆ど回避することができ、しかもセ
ラミックス管と金属部品とを高度に気密接合することが
できる。更に本発明の気密接合構造てはセラミックス管
の端部外周側への金属封止部材のロー付けに際しては、
通常第１図に示されるように金属封止部材９を、セラミ
ックス管の外周部に設けられた凹部に、その外周部に泊
ってロー付は設置されるため、セラミックス管の外周部
の強度の保持にも役立っている。
金属封止部材９の一端がセラミックス管１の端部外周側
のメタライズ層３にロー材５によりロー付けして気密封
止されるため、加熱ロー材は後の冷却過程でセラミック
スに加わる応力は、圧縮応力であり、上記従来の気密接
合構造で頻発していた製作時やその後の工程におけるセ
ラミックスの破損を殆ど回避することができ、しかもセ
ラミックス管と金属部品とを高度に気密接合することが
できる。更に本発明の気密接合構造てはセラミックス管
の端部外周側への金属封止部材のロー付けに際しては、
通常第１図に示されるように金属封止部材９を、セラミ
ックス管の外周部に設けられた凹部に、その外周部に泊
ってロー付は設置されるため、セラミックス管の外周部
の強度の保持にも役立っている。
また本発明の気密接合構造においては、第１図に示すよ
うに金属封止部材９′の一端がセラミックス管１の端部
内周側のメタライス層３′にロー材５゛によりロー付け
して気密封止されるため、セラミックス管あ内周面端部
と金属封止部材９′との間を密に接合することかでき、
その結果セラミックス管と金属部品とを高度に気密接合
することができる。特に加速管では、セラミックス管の
内周面に沿って高周波電流か通過するため、上記セラミ
ックス管の内周面端部と金属封止部材９゜との間の間隙
かある場合には、この部分て発熱か起こることがあり、
この点からもセラミックス管の端部外周面のみならす端
部内周面をも高度に気密封止する本発明の気圧接合構造
は侵れたものである。
うに金属封止部材９′の一端がセラミックス管１の端部
内周側のメタライス層３′にロー材５゛によりロー付け
して気密封止されるため、セラミックス管あ内周面端部
と金属封止部材９′との間を密に接合することかでき、
その結果セラミックス管と金属部品とを高度に気密接合
することができる。特に加速管では、セラミックス管の
内周面に沿って高周波電流か通過するため、上記セラミ
ックス管の内周面端部と金属封止部材９゜との間の間隙
かある場合には、この部分て発熱か起こることがあり、
この点からもセラミックス管の端部外周面のみならす端
部内周面をも高度に気密封止する本発明の気圧接合構造
は侵れたものである。
本発明のセラミックス管と金属との気圧接合構造におい
ては、セラミックス管の端部内周側への金属封止部材の
ロー付けに際じては、第１図に示されるように金属封止
部材９′を、セラミックス管１の内周面端部と金属封止
部材９′とか接するようにロー付けしてもよいし、また
第２図に示す本発明の気密接合構造の他の一例のように
、金属封止部材９′を、セラミックス管１の内周部に設
けられた凹部に、その内周部に沿ってロー付は設置して
もよい。
ては、セラミックス管の端部内周側への金属封止部材の
ロー付けに際じては、第１図に示されるように金属封止
部材９′を、セラミックス管１の内周面端部と金属封止
部材９′とか接するようにロー付けしてもよいし、また
第２図に示す本発明の気密接合構造の他の一例のように
、金属封止部材９′を、セラミックス管１の内周部に設
けられた凹部に、その内周部に沿ってロー付は設置して
もよい。
以下本発明による実施例を、詳細に説明する。
第３図は、本発明のセラミックス管と金属との気密接合
構造の一実施例を示す断面図である。
構造の一実施例を示す断面図である。
第３図に示すように、相対密度９８％、純度９９．９％
のアルミナ管（直径６０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）１０の
一端部に、所定組成（７０：３０：５：１０）に混合、
ペースト化したＡｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉを塗布、乾燥し
、真空炉中にて１１５０°Ｃてメタライズ処理を行なっ
てアルミナ管１０の端部外周側及び端部内周側にそれぞ
れメタライズ層３及び３゛を設けた後、銀ロー箔ＢＡｇ
−８（ロー材５及び５°）を用いて、無酸素Ｃｕ製の金
属封止部材１１及び１１′をそれぞれ真空中、９００°
Ｃてロー付けして気密接合した。
のアルミナ管（直径６０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）１０の
一端部に、所定組成（７０：３０：５：１０）に混合、
ペースト化したＡｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉを塗布、乾燥し
、真空炉中にて１１５０°Ｃてメタライズ処理を行なっ
てアルミナ管１０の端部外周側及び端部内周側にそれぞ
れメタライズ層３及び３゛を設けた後、銀ロー箔ＢＡｇ
−８（ロー材５及び５°）を用いて、無酸素Ｃｕ製の金
属封止部材１１及び１１′をそれぞれ真空中、９００°
Ｃてロー付けして気密接合した。
次いて、上記アルミナ管１０の他端部に、上記と同様に
してアルミナｖ１０の端部外周側及び端部内周側にそれ
ぞれメタライズ層１２及び１２′を設けた後、Ａ１０−
材Ａ４００４ （ロー材１３及び１３′）を用いて、Ａ
３００４ （Ａ１合金）製の金属封止部材１４及び１４
′をそれぞれＩ Ｘ １０−６Ｔｏｒｒの真空中、６０
０°Ｃてロー付けして気密接合した。
してアルミナｖ１０の端部外周側及び端部内周側にそれ
ぞれメタライズ層１２及び１２′を設けた後、Ａ１０−
材Ａ４００４ （ロー材１３及び１３′）を用いて、Ａ
３００４ （Ａ１合金）製の金属封止部材１４及び１４
′をそれぞれＩ Ｘ １０−６Ｔｏｒｒの真空中、６０
０°Ｃてロー付けして気密接合した。
こうして得られた超高真空用セラミックス加速管は、１
０−”Ｔｏｒｒ・１／ｓｅｃの真空気密性を有すると共
に、従来のセラミックス管のように簡単に破損を起こさ
ないものであった。
０−”Ｔｏｒｒ・１／ｓｅｃの真空気密性を有すると共
に、従来のセラミックス管のように簡単に破損を起こさ
ないものであった。
本発明のセラミックス管と金属との気密接合構造によれ
ば、従来の気密接合構造て頻発していた製作時やその後
の工程におけるセラミックスの破損を殆ど回避すること
ができ、しかもセラミックス管と金属部品とを高度に気
密接合することができる。
ば、従来の気密接合構造て頻発していた製作時やその後
の工程におけるセラミックスの破損を殆ど回避すること
ができ、しかもセラミックス管と金属部品とを高度に気
密接合することができる。
第１図及び第２図は、本発明のセラミックス管 −と金
属との気密接合構造の一例を示す断面図、第３図は本発
明のセラミックス管と金属との気密接合構造の一実旅例
を示す断面図、第４図は従来のセラミックス管と金属と
の気密接合構造を示す断面図である。 １．１０・・・セラミックス管 ３．３°、１２，１２°・・・メタライズ層５．５°、
１３，１３°・・・ロー材 ９．９’、１１．１１’ 、１４．１４’・・・金属封
止部材特許出願人 住友セメント株式会社代理人
弁理士土橋皓＝：一二 じ崗 ４ｖ５ ／３′Ａ＋１５′ ／ ／ １ｇ１図 第２図
属との気密接合構造の一例を示す断面図、第３図は本発
明のセラミックス管と金属との気密接合構造の一実旅例
を示す断面図、第４図は従来のセラミックス管と金属と
の気密接合構造を示す断面図である。 １．１０・・・セラミックス管 ３．３°、１２，１２°・・・メタライズ層５．５°、
１３，１３°・・・ロー材 ９．９’、１１．１１’ 、１４．１４’・・・金属封
止部材特許出願人 住友セメント株式会社代理人
弁理士土橋皓＝：一二 じ崗 ４ｖ５ ／３′Ａ＋１５′ ／ ／ １ｇ１図 第２図
Claims (1)
- セラミックス管の端部に、Ａｌ、Ｃｕ又はこれらの金属
を主成分とする合金からなる金属封止部材をロー付けし
て成る気密接合構造において、上記金属封止部材を２部
材で構成し、一方の部材の一端をセラミックス管の端部
外周側にロー付けし、他方の部材の一端をセラミックス
管の端部内周側にロー付けすると共に、上記２部材の他
端部同士が接するように構成して成ることを特徴とする
セラミックス管と金属との気密接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31157890A JP2945466B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | セラミックス管と金属との気密接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31157890A JP2945466B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | セラミックス管と金属との気密接合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187576A true JPH04187576A (ja) | 1992-07-06 |
| JP2945466B2 JP2945466B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=18018924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31157890A Expired - Fee Related JP2945466B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | セラミックス管と金属との気密接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945466B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005230858A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Dowa Mining Co Ltd | 高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法および高純度アルミナ部材と銅部材との接合体 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP31157890A patent/JP2945466B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005230858A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Dowa Mining Co Ltd | 高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法および高純度アルミナ部材と銅部材との接合体 |
| JP4500065B2 (ja) * | 2004-02-19 | 2010-07-14 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | アルミナ部材と銅電極との接合方法およびアルミナ部材と銅電極との接合体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2945466B2 (ja) | 1999-09-06 |
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