JPH05169281A - Manufacture of tantalum/copper/stainless steel (carbon steel) clad - Google Patents

Manufacture of tantalum/copper/stainless steel (carbon steel) clad

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JPH05169281A
JPH05169281A JP36098691A JP36098691A JPH05169281A JP H05169281 A JPH05169281 A JP H05169281A JP 36098691 A JP36098691 A JP 36098691A JP 36098691 A JP36098691 A JP 36098691A JP H05169281 A JPH05169281 A JP H05169281A
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tantalum
stainless steel
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silver
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誠一 竹田
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Abstract

PURPOSE:To provide the clad method which can strongly join tantalum with stainless steel or carbon steel without depending on the explosive welding. CONSTITUTION:At the combination of tantalum 1, copper 2 and stainless steel, a silver foil 4 is inserted between tantalum and copper, a separation material 5 is laid on these both outer sides, then these total is entered in a bag of stainless mesh 6, the inside of bag is sealed vacuum, heated to 800-1050 deg.C while applying the atmospheric pressure, and tantalum/copper/stainless steel clad is manufactured with diffusion joining.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は接合強度の極めて高いタ
ンタル/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)クラッド板を製造
する方法に関する。なお、本明細書中に記載のタンタル
/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)クラッドとは、タンタル
薄板と銅薄板とステンレス鋼薄板(または炭素鋼薄板)
とを、この順番に重ね合せたクラッド板を意味する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) clad plate having extremely high bonding strength. The tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) clad described in the present specification means a tantalum thin plate, a copper thin plate, and a stainless steel thin plate (or a carbon steel thin plate).
And means a clad plate obtained by superposing them in this order.

【0002】[0002]

【従来の技術】タンタルは極めて耐食性が高く、極めて
厳しい腐食環境に使用されているが、その反面高価なた
め用途が限られる。需要拡大にはクラッドとして使用す
ることがタンタルの使用量を少なくし、安価に使用でき
るので望ましい。しかし、タンタルは活性な金属で、熱
間圧延のための加熱により酸化してしまうため、熱間圧
延では製造が困難で、これまでは、爆着によりタンタル
/銅/炭素鋼クラッドが製造されていた。しかし、爆着
法ではタンタルが薄いと爆発力でタンタルが破れるた
め、タンタル厚さを薄くできないなどの問題があり、ク
ラッド化によるコストダウンが計りにくかった。
2. Description of the Related Art Tantalum has a very high corrosion resistance and is used in an extremely severe corrosive environment, but on the other hand, its use is limited because it is expensive. To increase demand, it is desirable to use it as a clad because it uses less tantalum and can be used at a lower cost. However, since tantalum is an active metal and is oxidized by heating for hot rolling, it is difficult to manufacture it by hot rolling. Until now, tantalum / copper / carbon steel clad has been manufactured by bombardment. It was However, in the explosive deposition method, if the tantalum is thin, the tantalum is broken by the explosive force, so there is a problem that the thickness of tantalum cannot be made thin, and the cost reduction due to the cladding is difficult to measure.

【0003】なお、タンタルは融点が2995℃と極め
て高く、母材を鋼板のみとするとタンタルの溶接時に母
材が溶けてしまうので、通常は数mmの銅をタンタルと
鋼板の間に挟み、銅により熱を逃がすことにより、母材
の鋼板を溶かさないようにしている。また、タンタルは
他の金属と金属間化合物を形成しやすく、この金属間化
合物が脆いため、この対策としてもタンタルと金属間化
合物を形成しない銅をタンタルと鋼板との間に挟むこと
が望ましい。
Since tantalum has a very high melting point of 2995 ° C., and if the base material is only a steel plate, the base material melts during welding of tantalum, so normally, a few mm of copper is sandwiched between the tantalum and the steel plate. By releasing the heat, the steel plate of the base material is prevented from melting. Further, since tantalum easily forms an intermetallic compound with another metal and the intermetallic compound is brittle, it is desirable to sandwich copper which does not form the tantalum and the intermetallic compound between the tantalum and the steel plate as a countermeasure against this.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、爆着法によ
らないで、タンタルとステンレス鋼または炭素鋼とをク
ラッドとして強固に接合する方法を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for firmly joining tantalum and stainless steel or carbon steel as a clad, without using the explosive deposition method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するために、タンタル,銅,ステンレス鋼(炭素鋼)
の組合わせにおいて、タンタルと銅の間に銀またはAg
−Cu等の銀ろう薄層(箔または粉末)を挿入し、これ
らの両外側に剥離材を置いた後、加圧しながら800〜
1050℃に加熱することにより、拡散接合することを
特徴とするクラッドの製造方法である。
In order to achieve the object of the present invention, tantalum, copper, stainless steel (carbon steel) is used.
Combination of tantalum and copper with silver or Ag
-Insert a thin layer of silver brazing material such as Cu (foil or powder), place release materials on both outsides of these layers, and press 800-
It is a method of manufacturing a clad, characterized by performing diffusion bonding by heating to 1050 ° C.

【0006】発明者らは、タンタルとステンレス鋼また
は炭素鋼とをクラッドとして接合する方法を種々検討
し、無酸化雰囲気中で温度・時間をかけた拡散接合法
が、適切な接合方法の一つであると考えた。そこでタン
タルと炭素鋼またはステンレス鋼とを直接重ねて圧力を
加えながら、真空中で1000〜1100℃に加熱した
ところ、一見接合しているようであった。しかし、軽い
衝撃で容易に剥離したので、断面を顕微鏡およびEPM
Aで調べたところ、脆い金属間化合物が観察された。こ
のようにタンタルとステンレス鋼または炭素鋼とを直接
重ねて温度と圧力を掛ける実験では、どうしても金属間
化合物が生成し、この金属間化合物が脆いため、容易に
金属間化合物の箇所から剥離してしまう。したがって、
金属間化合物を形成しない銅を間に挟むことは溶接の有
無にかかわらず必要で、タンタル/銅/ステンレス銅
(または炭素鋼)の組合わせによる拡散接合法が適切で
あることがわかった。
The inventors examined various methods of joining tantalum and stainless steel or carbon steel as a clad, and a diffusion joining method in which temperature and time are applied in an non-oxidizing atmosphere is one of suitable joining methods. I thought it was. Therefore, when tantalum and carbon steel or stainless steel were directly laminated and heated under vacuum and heated to 1000 to 1100 ° C., they seemed to be joined. However, it peeled off easily with a light impact, so the cross section was taken with a microscope and EPM.
When examined in A, brittle intermetallic compounds were observed. In this way, in an experiment in which tantalum and stainless steel or carbon steel are directly laminated and subjected to temperature and pressure, an intermetallic compound is inevitably formed, and this intermetallic compound is brittle, so it easily peels from the location of the intermetallic compound. I will end up. Therefore,
It has been found that interposing copper that does not form an intermetallic compound is necessary with or without welding, and a diffusion bonding method with a tantalum / copper / stainless copper (or carbon steel) combination is suitable.

【0007】なお、タンタルと金属間化合物を形成しな
い金属を調べたところ、一般実用金属としては、銅、
銀、およびチタンがそうであることを確認した。一方、
Fe、Cr、Ni、Co、Al、Sn、Mn、Auを調
べたが、いずれもタンタルと脆い金属間化合物を形成し
た。そこでタンタルと鋼(炭素鋼、ステンレス鋼)の接
合には銅以外に、銀、チタンなどをタンタルと鋼の間に
挟むことが考えられるが、チタンは鋼と金属間化合物を
形成しやすいので、タンタルとチタンとの2層クラッド
であればよいが、鋼とのクラッドの場合にはチタンを使
用することは得策ではない。銀を挟むことは良い方法か
もしれないが、高価な銀を3mmの厚さの銅に全体を代
えることはコストアップであり、これも得策ではない。
When a metal that does not form an intermetallic compound with tantalum was examined, copper was found to be a general practical metal.
It was confirmed that silver and titanium were so. on the other hand,
Fe, Cr, Ni, Co, Al, Sn, Mn, and Au were examined, but all formed tantalum and a brittle intermetallic compound. Therefore, for joining tantalum and steel (carbon steel, stainless steel), it is conceivable to sandwich silver, titanium, etc. between tantalum and steel in addition to copper, but titanium easily forms an intermetallic compound with steel. A two-layer clad of tantalum and titanium may be used, but it is not a good idea to use titanium in the case of a clad with steel. Although sandwiching silver may be a good method, replacing expensive silver with copper having a thickness of 3 mm is costly, which is also not a good idea.

【0008】金属間化合物を形成しない組合わせでの拡
散接合法として、まず、タンタル、銅、ステンレスの順
に重ねたものをそのまま真空中で加圧しながら銅の融点
近くの1050℃に加熱した。その結果は、ミクロンオ
ーダーの板の凹凸により、凹部で接合していないため、
接合力が低く、曲げ加工等により剥離しやすかった。銅
の代りに銀を使用し、タンタル、銀、ステンレスを重ね
たものを同じようにして、銀の融点(960℃)近くの
950℃に加熱した。しかし、この場合もタンタルと銀
の接合力は低かった。
As a diffusion bonding method with a combination that does not form an intermetallic compound, first, a stack of tantalum, copper, and stainless was sequentially heated in vacuum while heating to 1050 ° C., which is close to the melting point of copper. The result is that due to the unevenness of the micron-order plate, the joints are not joined at the recesses,
The bonding strength was low and it was easy to peel off by bending. Silver was used instead of copper, and a stack of tantalum, silver, and stainless steel was similarly heated to 950 ° C., which is close to the melting point (960 ° C.) of silver. However, also in this case, the bonding strength between tantalum and silver was low.

【0009】本発明の製造方法によれば、即ち、厚さ1
0μmの銀箔をタンタルと銅の間に挟んだ組合わせ、あ
るいは銀メッキを1〜2μmの厚さだけ施した銅とタン
タルとの組合わせ等についてテストしたところ、銀の溶
融点の960℃まで加熱しなくても800〜850℃に
加熱すれば銀が銅と反応して溶融し、銅とタンタルとの
隙間を埋めつくすことが分った。しかも、850℃以上
で銀は銅中に固溶して消失してしまい、低融点のろう層
としての残存はなかった。また、銅中の不純物が銀の場
合に限り銀1%まではほとんど熱伝導率が低下しないの
で、溶接時に熱を逃がすという銅の役割を損なうことも
なかった。そして、銀の溶融により接合力は大幅に向上
した。一方、タンタル中には全く銀は検出されず、タン
タルの性能を損なうことはなかった。
According to the manufacturing method of the present invention, that is, the thickness 1
When a combination of 0 μm silver foil sandwiched between tantalum and copper, or a combination of silver and copper plated with a thickness of 1 to 2 μm and tantalum was tested, it was heated to 960 ° C., which is the melting point of silver. It was found that without heating, silver was reacted with copper and melted by heating to 800 to 850 ° C. to fill the gap between copper and tantalum. Moreover, at 850 ° C. or higher, silver was dissolved in copper and disappeared, and there was no remaining as a low melting point brazing layer. Further, since the thermal conductivity hardly decreases up to 1% of silver only when the impurity in the copper is silver, the role of copper of releasing heat during welding was not impaired. Then, the joining force was significantly improved by the melting of silver. On the other hand, no silver was detected in the tantalum, which did not impair the tantalum performance.

【0010】銀薄層のインサート方法としては、銀箔、
銀メッキの他、形状的には粉末を塗布することも可能で
ある。また、組成的には純銀を使う必要はなく、Ag−
Cu合金の使用も可能である。Ag−Cu合金は銀ろう
として帯、粉、その他の形状で供給されているのでこれ
らを使用することが可能である。ろう材として銅と銀の
共晶組成に近い72%Ag−Cu合金の粉末を用意し、
これの融点よりもわずかに高い800℃で銅とタンタル
の間に挟んで同様の接合を実施したところ、やはり、強
力に接合していた。
As a method of inserting a thin silver layer, silver foil,
In addition to silver plating, it is also possible to apply powder in terms of shape. Moreover, it is not necessary to use pure silver in terms of composition, and Ag-
The use of Cu alloy is also possible. Since Ag-Cu alloy is supplied in the form of silver brazing strip, powder, or any other shape, these can be used. Prepare a 72% Ag-Cu alloy powder having a eutectic composition of copper and silver as a brazing material,
When the same joining was carried out by sandwiching between copper and tantalum at 800 ° C. slightly higher than the melting point of this, strong joining was also observed.

【0011】しかし、銀ろうは種類によってはZn,C
d,Ni,Sn等タンタルと金属間化合物を形成する元
素を含むものがある。このように、ろう材が不適切だと
タンタルと金属間化合物を形成し、接合強度の低いもの
しか得られないので注意が必要である。また、クラッド
材中にろうからの不純物が残ると、ろう成分が銅中に溶
け込み、銅の純度低下による銅の熱伝導率の低下が起こ
り、溶接熱を逃がすという銅本来の役割を損なうことに
なる。
However, silver brazing fillers are Zn, C depending on the type.
Some include elements such as d, Ni, and Sn that form an intermetallic compound with tantalum. Thus, it should be noted that if the brazing material is improper, it forms an intermetallic compound with tantalum and only a material having low bonding strength can be obtained. Moreover, if impurities from the brazing filler metal remain in the clad material, the brazing component dissolves in the copper, causing a decrease in the copper thermal conductivity due to a decrease in the purity of the copper, impairing the original role of the copper in releasing welding heat. Become.

【0012】発明者らは、先に特開平3−13283号
(特願平1−145093号)として大気圧を利用した
拡散接合クラッド板の製造方法を提案しているが、この
方法は本発明のタンタル/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)
クラッドの製造方法に充分有効に利用できることを確認
した。この方法はステンレス鋼等の薄い金属板で製造し
た袋の中にクラッドとしたい材料を詰めて真空に封じる
ことにより大気圧すなわち、1Kg/cmの圧力を掛
けるもので、圧力的には高くないが、うまく使えば、充
分接合界面の全面に圧力を掛けることができる。特に、
本発明のようにろう材を併用すれば、きわめて有効な接
合方法である。
The inventors have previously proposed a method for producing a diffusion-bonded clad plate using atmospheric pressure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-13283 (Japanese Patent Application No. 1-145093). Tantalum / copper / stainless steel (carbon steel)
It was confirmed that it can be used effectively enough for the clad manufacturing method. This method applies atmospheric pressure, that is, a pressure of 1 Kg / cm 2 by filling a bag made of a thin metal plate such as stainless steel with a material to be used as a clad and sealing it in a vacuum. The pressure is not high. However, if used well, it is possible to apply sufficient pressure to the entire bonding interface. In particular,
If a brazing material is used together as in the present invention, it is a very effective joining method.

【0013】より具体的に言うと、まず、タンタル/銅
/ステンレス鋼(炭素鋼)クラッドの素材、インサート
材を重ねた後、その両側に剥離材を重ねる。次いでこれ
ら全体あるいは更に同じものを数組重ねた後、全体をス
テンレス鋼などの耐酸化性金属箔または薄板でできた袋
の中にいれ、その袋の中を真空にすることによって大気
圧をかけ、袋全体を大気中または不活性雰囲気中で加熱
する方法である。
More specifically, first, the tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) clad material and the insert material are stacked, and then the release material is stacked on both sides thereof. Next, after stacking all or more of the same, put the whole in a bag made of oxidation-resistant metal foil such as stainless steel or a thin plate, and apply atmospheric pressure by applying a vacuum to the bag. The method is to heat the entire bag in the air or an inert atmosphere.

【0014】タンタルと銅の合計厚さが小さい場合に
は、銅とステンレス鋼(炭素鋼)の間に、銀、銀ろうを
インサートする必要はないが、タンタルと銅の合計厚さ
が大きい場合、または接合圧力が足りない場合には、銅
とステンレス鋼(炭素鋼)の間に銀または銀ろうをイン
サートする必要がある。これは板厚が厚い場合には大気
圧が接合界面全面に伝わらないため、どうしても隙間を
生じるためと考えられ、ろうを溶融させることによりこ
の隙間が充分に埋り全面の接合が達成されるものと考え
られる。
When the total thickness of tantalum and copper is small, it is not necessary to insert silver or silver solder between the copper and stainless steel (carbon steel), but when the total thickness of tantalum and copper is large. , Or if the bonding pressure is insufficient, it is necessary to insert silver or silver solder between copper and stainless steel (carbon steel). This is because atmospheric pressure is not transmitted to the entire bonding interface when the plate thickness is thick, and it is thought that a gap is inevitably created. By melting the brazing filler metal, this gap is sufficiently filled to achieve bonding on the entire surface. it is conceivable that.

【0015】タンタルと銅の合計厚さがさらに大きい場
合には、例えば、タンタルを4mm、銅を3mm合計7
mmの時には、タンタルと銅とステンレス鋼(炭素鋼)
を同時に袋に入れて大気圧を掛けても、大気圧が銅とス
テンレス鋼(炭素鋼)との界面に充分に到達しない。こ
のような場合には銅とステンレス鋼(炭素鋼)をまず接
合した後、もう一度タンタルを接合するという2段階接
合により、タンタル/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)クラ
ッドを製造することもできる。
When the total thickness of tantalum and copper is larger, for example, tantalum is 4 mm and copper is 3 mm.
mm, tantalum, copper and stainless steel (carbon steel)
Even if they are put in a bag at the same time and subjected to atmospheric pressure, the atmospheric pressure does not reach the interface between copper and stainless steel (carbon steel) sufficiently. In such a case, the tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) clad can be manufactured by first joining copper and stainless steel (carbon steel) and then joining tantalum again.

【0016】タンタルと銅の合計厚さがもっと大きく、
例えば、タンタルが4mmで銅が10mmなどの場合に
は、タンタルと銅とステンレス鋼(炭素鋼)を同時に袋
に入れて圧延を併用することで接合強度を高めることが
できる。この場合の圧延はその時点での接合が目的では
なく、圧延により各材料の表面を隙間のないようになじ
ませることが目的である。このためには、銀が溶融する
直前の温度で1%程度の極軽度の圧下率の圧延を行うと
袋が破れず、高温で軟らかな銅が、タンタルとステンレ
ス鋼(炭素鋼)になじみ、微少な隙間をほとんどなくし
てしまうので、その後の加熱による拡散接合により、接
合が十分なされるようになる。圧延圧下率は3%を超す
とかえってなじみが悪くなったり、袋が破れ、真空洩れ
を起こすので3%以下、できれば1%程度の圧下率が望
ましい。
The total thickness of tantalum and copper is much larger,
For example, when tantalum is 4 mm and copper is 10 mm, the joint strength can be increased by putting tantalum, copper, and stainless steel (carbon steel) in a bag at the same time and rolling them together. The rolling in this case is not for the purpose of joining at that time, but for the purpose of smoothing the surfaces of the respective materials by rolling so that there is no gap. To do this, the bag does not break when rolled at an extremely slight reduction of about 1% at the temperature just before the melting of silver, and the soft copper at high temperature becomes familiar with tantalum and stainless steel (carbon steel), Since the minute gaps are almost eliminated, the subsequent diffusion bonding by heating allows sufficient bonding. If the rolling reduction exceeds 3%, the conformability becomes worse and the bag ruptures and vacuum leakage occurs, so a reduction of 3% or less, preferably about 1% is desirable.

【0017】使用する銀または銀ろうの厚さは特に限定
されないが、特に厚いクラッドを製造する場合にはクラ
ッドの全厚により変化させることが必要である。また、
接合温度はAg−Cu共晶温度の780℃よりも高い8
00℃から、銅の融点(1083℃)よりも低い105
0℃までが適当である。加熱速度は遅すぎると銀が溶融
する前に銅の中に固相拡散してしまい、融点がが上がっ
てしまい、接合温度では溶けないことがあり、このよう
な場合には接合不良を起こしてしまう。したがって、昇
温スピードには充分注意する必要がある。
The thickness of the silver or silver brazing material used is not particularly limited, but it is necessary to change it depending on the total thickness of the clad when manufacturing a particularly thick clad. Also,
The bonding temperature is higher than the Ag-Cu eutectic temperature of 780 ° C. 8
From 00 ℃, lower than the melting point of copper (1083 ℃) 105
Up to 0 ° C is suitable. If the heating rate is too slow, the solid phase may diffuse into the copper before the silver melts, raising the melting point, which may result in incomplete melting at the bonding temperature. I will end up. Therefore, it is necessary to pay attention to the temperature rising speed.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、インサートした銀また
は銀ろうが溶融し、接合面と濡れあった後、銀は銅中に
拡散し、融点が上昇することにより等温凝固し、タンタ
ル/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)クラッドの強固な接合
が達成される。さらに、大気圧を利用した拡散接合方法
を用いると、大気圧が接合界面に均一に作用するため、
接合強度が高い大面積のクラッドの接合が可能である。
したがって、耐食性に秀れたタンタルとステンレス鋼ま
たは炭素鋼とのクラッドが、安価に製造できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, after the inserted silver or silver solder melts and wets the joint surface, the silver diffuses into the copper and is isothermally solidified by increasing the melting point, and tantalum / copper. / A strong bond of stainless steel (carbon steel) cladding is achieved. Furthermore, if a diffusion bonding method using atmospheric pressure is used, the atmospheric pressure acts uniformly on the bonding interface.
It is possible to bond a large area clad with high bonding strength.
Therefore, a clad of tantalum and stainless steel or carbon steel having excellent corrosion resistance can be manufactured at low cost.

【0019】[0019]

【実施例】【Example】

実施例1.図1に示すように、1.5mmt×600m
m×600mmのタンタル板1、2.0mmt×600
mm×600mmの銅板2、12mmt×600mm×
600mmのSUS316Lの板3、10μm×100
mm×600mmの銀箔4(銀箔は6枚並べて使用)を
タンタル/銀箔/銅/316Lの順に重ね、その両側に
テンパーカラーを形成させた厚さ0.3mmの18Cr
−3Al鋼5を剥離材として重ねて、さらにその両外側
に0.4mm×1000mm×1000mmの18Cr
フェライト系ステンレス鋼6を重ね合わせた。このフェ
ライト系ステンレス鋼の周囲をシーム溶接7して袋と
し、一部にパイプ8を取り付けた後、真空引きした。そ
の後、パイプ部をシーム溶接して真空封じを行った。な
お、シーム溶接中にゲッター材として直径1mmで長さ
が200mm程度のチタン線をクラッド素材の横に並べ
て配置した。この状態で1000℃の炉内で2時間加熱
し、冷却した後、袋の周囲を切断し、15.5mm×6
00mm×600mmのタンタル/銅/316Lクラッ
ド板を取り出した。このクラッドの剪断強度は表1のよ
うに高い値を示した。また、溶接した後も、剪断強度が
低下するようなことはなかった。さらに、このクラッド
は冷間プレスでの鏡板の成型が可能であった。
Example 1. As shown in FIG. 1, 1.5 mmt × 600 m
m × 600 mm tantalum plate 1, 2.0 mmt × 600
mm × 600mm copper plate 2, 12mmt × 600mm ×
600 mm SUS316L plate 3, 10 μm x 100
18Cr of 0.3mm thickness in which tantalum / silver foil / copper / 316L layers of silver foil 4 of 6 mm × 600 mm (6 pieces of silver foil are used side by side) are laminated in this order and a temper color is formed on both sides.
-3Al steel 5 is piled up as a release material, and 0.4 mm x 1000 mm x 1000 mm 18Cr is further provided on both outer sides thereof.
Ferritic stainless steel 6 was overlaid. The periphery of this ferritic stainless steel was seam-welded 7 to form a bag, and a pipe 8 was attached to a part of the bag, which was then evacuated. Then, the pipe part was seam welded and vacuum-sealed. During seam welding, a titanium wire having a diameter of 1 mm and a length of about 200 mm was arranged as a getter material side by side with the clad material. In this state, the bag is heated in a furnace at 1000 ° C. for 2 hours, cooled, and then cut around the bag to form 15.5 mm × 6.
A 00 mm x 600 mm tantalum / copper / 316L clad plate was taken out. The shear strength of this clad showed a high value as shown in Table 1. Further, even after welding, the shear strength did not decrease. Further, this clad was capable of forming a mirror plate by cold pressing.

【0020】実施例2.2.2mmt×1000mm×
2000mmのタンタル板、3.0mmt×1000m
m×2000mmの銅板、12mmt×1000mm×
2000mmのSUS304の板、10μm×100m
m×2000mmの銀箔(銀箔は6枚並べて使用)をタ
ンタル/銀箔/銅/銀箔/304の順に重ね、その両側
にテンパーカラーを形成させた厚さ0.3mmtの18
Cr−3Al鋼を剥離材として重ねて、さらにその両外
側に0.4mm×1200mm×2400mmの18C
rフェライト系ステンレス鋼を袋として重ね合わせた。
フェライト系ステンレス鋼の周囲をシーム溶接し、一部
にパイプを取り付けた後、真空引きした。その後、パイ
プ部をシーム溶接して真空封じを行った。なお、シーム
溶接中にゲッター材として直径1mmで長さが200m
m程度のチタン線をクラッド素材の横に並べて配置し
た。この状態で1000℃の炉内で2時間加熱し、冷却
した後、袋の周囲を切断し、17.5mm×1000m
m×2000mmのタンタル/銅/304クラッド板を
取り出した。このクラッドの一部からサンプリングし、
剪断強度を測定した結果、表2のように高い値を示し
た。
Example 2.2.2 mmt × 1000 mm ×
2000mm tantalum plate, 3.0mmt × 1000m
m × 2000mm copper plate, 12mmt × 1000mm ×
2000mm SUS304 plate, 10μm x 100m
18 × 0.3mmt thick silver foil of m × 2000mm (6 silver foils are used side by side) are stacked in the order of tantalum / silver foil / copper / silver foil / 304, and a temper color is formed on both sides.
Cr-3Al steel is piled up as a release material, and 0.4 mm x 1200 mm x 2400 mm 18C is further provided on both outer sides thereof.
r Ferritic stainless steel was laminated as a bag.
The periphery of the ferritic stainless steel was seam welded, a pipe was attached to a part thereof, and then vacuum drawing was performed. Then, the pipe part was seam welded and vacuum-sealed. During seam welding, the getter material has a diameter of 1 mm and a length of 200 m.
Titanium wires of about m were arranged next to the clad material. In this state, the bag is heated in a furnace at 1000 ° C. for 2 hours, cooled, and then cut around the bag to measure 17.5 mm × 1000 m.
An m × 2000 mm tantalum / copper / 304 clad plate was taken out. Sampled from a portion of this clad,
As a result of measuring the shear strength, a high value was shown as in Table 2.

【0021】実施例3.3.0mmt×600mm×6
00mmの銅板、20mmt×600mm×600mm
のSUS304の板、10μm×100mm×600m
mの銀箔(銀箔は6枚並べて使用)を銅/銀箔/304
の順に重ね、その両側にテンパーカラーを形成させた厚
さ0.3mmtの18Cr−3Al鋼を剥離材として重
ねて、さらにその両外側に0.4mm×1000mm×
1000mmの18Crフェライト系ステンレス鋼を袋
として重ね合わせた。この袋の周囲をシーム溶接し、一
部にパイプを取り付けた後、真空引きした。その後、パ
イプ部をシーム溶接して真空封じを行った。なお、シー
ム溶接中にゲッター材として直径1mmで長さが200
mm程度のチタン線をクラッド素材の横に並べて配置し
た。この状態で1000℃の炉内で2時間加熱し、冷却
した後、袋の周囲を切断し、23.0mm×600mm
×600mmの銅/304クラッド板を取り出した。こ
のクラッドと厚さ4.0mmt×600mm×600m
mのタンタル板と10μm×100mm×600mmの
銀箔(銀箔は6枚並べて使用)をタンタル/銀箔/銅3
04クラッドの順に重ね、その両側にテンパーカラーを
形成させた厚さ0.3mmの18Cr−3Al鋼を剥離
材として重ねて、さらにその両外側に0.4mm×10
00mm×1000mmの18Crフェライト系ステン
レス鋼を重ね合わせた。このフェライト系ステンレス鋼
の周囲をシーム溶接して袋とし、一部にパイプを取り付
けた後、真空引きした。その後、パイプ部をシーム溶接
して真空封じを行った。なお、シーム溶接中にゲッター
材として直径1mmで長さが200mm程度のチタン線
をクラッド素材の横に並べて配置した。この状態で10
00℃の炉内で2時間加熱し、冷却した後、袋の周囲を
切断し、27.0mm×600mm×600mmのタン
タル/銅/304クラッド板を取り出した。一部からサ
ンプリングし、剪断強度を測定した結果、表3のように
高い値を示した。
Example 3. 3.0 mmt × 600 mm × 6
00mm copper plate, 20mmt x 600mm x 600mm
SUS304 plate, 10 μm x 100 mm x 600 m
m silver foil (6 pieces of silver foil are lined up and used) copper / silver foil / 304
In order, and a 0.3 mm thick 18Cr-3Al steel having a temper color formed on both sides thereof is laminated as a release material, and further 0.4 mm × 1000 mm × on both outsides thereof.
1000 mm 18Cr ferritic stainless steel was laminated as a bag. The periphery of this bag was seam-welded, and a pipe was attached to a part of the bag, which was then evacuated. Then, the pipe part was seam welded and vacuum-sealed. During seam welding, the getter material has a diameter of 1 mm and a length of 200.
Titanium wires of about mm were arranged side by side on the clad material. In this state, heat in a furnace at 1000 ° C. for 2 hours, cool, and then cut the periphery of the bag to obtain 23.0 mm × 600 mm
A 600 mm copper / 304 clad plate was taken out. This clad and thickness 4.0mmt × 600mm × 600m
m tantalum plate and 10 μm x 100 mm x 600 mm silver foil (6 silver foils are used side by side) tantalum / silver foil / copper 3
04 clad in this order, and a 0.3 mm-thick 18Cr-3Al steel with a temper color formed on both sides of the clad is stacked as a release material, and 0.4 mm × 10 on both outer sides.
00 mm x 1000 mm 18Cr ferritic stainless steel was laminated. The periphery of this ferritic stainless steel was seam-welded to form a bag, and a pipe was attached to a part of the bag, which was then evacuated. Then, the pipe part was seam welded and vacuum-sealed. During seam welding, a titanium wire having a diameter of 1 mm and a length of about 200 mm was arranged as a getter material side by side with the clad material. 10 in this state
After heating in a furnace at 00 ° C. for 2 hours and cooling, the periphery of the bag was cut, and a 27.0 mm × 600 mm × 600 mm tantalum / copper / 304 clad plate was taken out. As a result of sampling from a part and measuring the shear strength, a high value was shown as in Table 3.

【0022】実施例4.4.0mmt×400mm×4
00mmのタンタル板、10.0mmt×400mm×
400mmの銅板、15mmt×400mm×400m
mのSUS304の板、10μm×100mm×400
mmの銀箔(銀箔は4枚並べて使用)をタンタル/銀箔
/銅/銀箔/304の順に重ね、その両側にテンパーカ
ラーを形成させた厚さ0.3mmtの18Cr−3Al
鋼を剥離材として重ねて、さらにその両外側に0.4m
m×1000mm×1000mmの18Crフェライト
系ステンレス鋼を袋として重ね合わせた。フェライト系
ステンレス鋼の周囲をシーム溶接し、一部にパイプを取
り付けた後、真空引きした。その後、パイプ部をシーム
溶接して真空封じを行った。なお、シーム溶接中にゲッ
ター材として直径1mmで長さが200mm程度のチタ
ン線をクラッド素材の横に並べて配置した。この状態で
750℃の炉内で2時間加熱し、そのまま熱間圧延を圧
下率1%程度を目標に行った。さらにそのまま加熱炉へ
戻し1000℃で2時間加熱し、冷却した後、袋の周囲
を切断し、約28.0mm×400mm×400mmの
タンタル/銅/304クラッド板を取り出した。一部か
らサンプリングし、剪断強度を測定した結果、表4のよ
うに高い値を示した。
Example 4.4.0 mmt × 400 mm × 4
00 mm tantalum plate, 10.0 mmt x 400 mm x
400mm copper plate, 15mmt x 400mm x 400m
m SUS304 plate, 10 μm × 100 mm × 400
18mm-3mm of 0.3mmt thick silver foil (4 silver foils are used side by side) stacked in the order of tantalum / silver foil / copper / silver foil / 304 and tempered on both sides.
Overlaid with steel as a release material, and 0.4m on both outsides
A m × 1000 mm × 1000 mm 18Cr ferritic stainless steel was laminated as a bag. The periphery of the ferritic stainless steel was seam welded, a pipe was attached to a part thereof, and then vacuum drawing was performed. Then, the pipe part was seam welded and vacuum-sealed. During seam welding, a titanium wire having a diameter of 1 mm and a length of about 200 mm was arranged as a getter material side by side with the clad material. In this state, heating was performed in a furnace at 750 ° C. for 2 hours, and hot rolling was performed as it was, aiming at a reduction rate of about 1%. The bag was then returned to the heating furnace as it was, heated at 1000 ° C. for 2 hours, cooled, and then cut around the bag to take out a tantalum / copper / 304 clad plate of about 28.0 mm × 400 mm × 400 mm. As a result of sampling from a part and measuring the shear strength, a high value was shown as in Table 4.

【0023】[0023]

【表1】 界面 剪断強度(Kg/mm) Ta/Cu 20.3 Cu/ステンレス 19.8[Table 1] Interfacial shear strength (Kg / mm 2 ) Ta / Cu 20.3 Cu / stainless steel 19.8

【0024】[0024]

【表2】 界面 剪断強度(Kg/mm) Ta/Cu 18.0 Cu/ステンレス 18.2Table 2 Interface Shear strength (Kg / mm 2 ) Ta / Cu 18.0 Cu / Stainless steel 18.2

【0025】[0025]

【表3】 界面 剪断強度(Kg/mm) Ta/Cu 17.4 Cu/ステンレス 20.5[Table 3] Interface shear strength (Kg / mm 2 ) Ta / Cu 17.4 Cu / stainless steel 20.5

【0026】[0026]

【表4】 界面 剪断強度(Kg/mm) Ta/Cu 19.3 Cu/ステンレス 21.2[Table 4] Interface Shear strength (Kg / mm 2 ) Ta / Cu 19.3 Cu / Stainless steel 21.2

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タンタル板 2 銅板 3 SUS316L板 4 銀箔 5 剥離材 6 フェライト系ステンレス鋼 7 シーム溶接 8 パイプ 1 Tantalum plate 2 Copper plate 3 SUS316L plate 4 Silver foil 5 Release material 6 Ferritic stainless steel 7 Seam welding 8 Pipe

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タンタル、銅、ステンレス鋼(炭素鋼)
の組合わせにおいて、タンタルと銅の間に銀または、A
g−Cu等の銀ろう薄層(箔または粉末)を挿入し、こ
れらの両外側に剥離材を置いた後、加圧しながら800
〜1050℃に加熱することにより、拡散接合すること
を特徴とする、タンタル/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)
クラッドの製造方法。
1. Tantalum, copper, stainless steel (carbon steel)
Combination of tantalum and copper, silver or A
Insert a thin layer of silver brazing material (foil or powder) such as g-Cu, place release materials on both outsides of these layers, and pressurize at 800
Tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) characterized by diffusion bonding by heating to 1050 ° C
Clad manufacturing method.
【請求項2】 タンタル、銅、ステンレス鋼(炭素鋼)
の組合わせにおいて、タンタルと銅、ならびに銅とステ
ンレスの間にAg、またはAg−Cu等の銀ろう薄層
(箔または粉末)を挿入し、これらの両外側に剥離材を
置いた後、加圧しながら800〜1050℃に加熱する
ことにより、拡散接合することを特徴とする、タンタル
/銅/ステンレス鋼(炭素鋼)クラッドの製造方法。
2. Tantalum, copper, stainless steel (carbon steel)
In this combination, a thin layer of silver brazing material (foil or powder) such as Ag or Ag-Cu is inserted between tantalum and copper, and copper and stainless steel, and a release material is placed on both outer sides of these layers, and then the A method for producing a tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) clad, which comprises performing diffusion bonding by heating to 800 to 1050 ° C. while pressing.
【請求項3】 タンタル、銅、ステンレス鋼(炭素鋼)
の組合わせにおいて、各材料全てまたはいずれかの材料
に銀メッキまたは、Ag−Cu合金メッキを施すことに
より、タンタルと銅の界面のみ、あるいはタンタルと銅
の界面ならびに銅とステンレス鋼(炭素鋼)の界面に、
銀または、Ag−Cu等の銀ろう薄層が存在するように
し、これらの両外側に剥離材を置いた後、加圧しながら
800〜1050℃に加熱することにより、拡散接合す
ることを特徴とする、タンタル/銅/ステンレス鋼(炭
素鋼)クラッドの製造方法。
3. Tantalum, copper, stainless steel (carbon steel)
In the combination of the above, by applying silver plating or Ag-Cu alloy plating to all or any of the materials, only the interface between tantalum and copper, or the interface between tantalum and copper, and copper and stainless steel (carbon steel) At the interface of
It is characterized in that a thin silver brazing layer such as silver or Ag—Cu is present, a release material is placed on both outer sides of these layers, and then heated to 800 to 1050 ° C. while being pressurized to perform diffusion bonding. A method for producing a tantalum / copper / stainless steel (carbon steel) clad.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの方法におい
て、加圧のため両外側の剥離材とともに全体をステンレ
ス鋼等の金属箔または薄い金属板の袋に入れ、袋内を真
空に封じ、大気圧を掛けたまま加熱するクラッドの製造
方法。
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the whole is put in a bag of metal foil such as stainless steel or a thin metal plate together with release materials on both outer sides for pressurization, and the inside of the bag is vacuum-sealed. A method for producing a clad which heats while applying atmospheric pressure.
【請求項5】 請求項4の方法において、袋ごと600
〜950℃の熱間で3%以下の極めて軽度の圧延を行い
各材料間のなじみを良くした後、さらに800〜105
0℃に加熱するクラッドの製造方法。
5. The method of claim 4, wherein the bag is 600 per bag.
After performing extremely light rolling of 3% or less at a hot temperature of up to 950 ° C to improve the familiarity between the materials, 800 to 105
A method for manufacturing a clad which is heated to 0 ° C.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006192380A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas adsorption alloy
JP2008183592A (en) * 2007-01-30 2008-08-14 Niigata Univ Diffusion bonding method
CN115106639A (en) * 2022-06-27 2022-09-27 西安理工大学 Method for connecting multi-bronze/two-phase titanium alloy bimetal
CN118268721A (en) * 2024-06-04 2024-07-02 南昌大学 Oscillation laser welding method of tantalum and steel based on adding interlayer

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