JPH06328271A - アルミニウム管と銅管とを接続するための管継手 - Google Patents
アルミニウム管と銅管とを接続するための管継手Info
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- JPH06328271A JPH06328271A JP11713993A JP11713993A JPH06328271A JP H06328271 A JPH06328271 A JP H06328271A JP 11713993 A JP11713993 A JP 11713993A JP 11713993 A JP11713993 A JP 11713993A JP H06328271 A JPH06328271 A JP H06328271A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超高真空を要する超高真空装置などに使用し
ても、リークトラブルを起こすことのないアルミ管と銅
管とを接続するための管継手を提供する。 【構成】 無酸素銅１、チタン２、純アルミ３およびア
ルミ合金４をこの順に管軸方向に爆着接合して有する。
ても、リークトラブルを起こすことのないアルミ管と銅
管とを接続するための管継手を提供する。 【構成】 無酸素銅１、チタン２、純アルミ３およびア
ルミ合金４をこの順に管軸方向に爆着接合して有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム（以下ア
ルミと言う）管と銅管とを接続するための管継手に関
し、特に、超高真空を必要とする、例えば電子シンクロ
トロンや電子蓄積リングなどの装置（以下超高真空装置
と言う）に使用して好適な管継手に関するものである。
ルミと言う）管と銅管とを接続するための管継手に関
し、特に、超高真空を必要とする、例えば電子シンクロ
トロンや電子蓄積リングなどの装置（以下超高真空装置
と言う）に使用して好適な管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミ管と銅管とをロー付けなどにより
直接溶接接合し得ないことから、その接合手段としてア
ルミ同志、銅同志の溶接接合が行えるように図４に示す
ような構造の管継手が採用されている。この管継手11
は、接続用純アルミ管12の一端に、銅管13の一端を挿入
し爆着により銅管13を接続用純アルミ管12に接合し所定
の口径に抽伸した後、他端にアルミ管14を挿入してＴＩ
Ｇ溶接などにより接合し製造したものであって、一般
に、冷蔵庫やクーラーなどにおけるアルミ製冷却部と銅
製コンプレッサー出・入り口管との接続などに用いられ
ている。
直接溶接接合し得ないことから、その接合手段としてア
ルミ同志、銅同志の溶接接合が行えるように図４に示す
ような構造の管継手が採用されている。この管継手11
は、接続用純アルミ管12の一端に、銅管13の一端を挿入
し爆着により銅管13を接続用純アルミ管12に接合し所定
の口径に抽伸した後、他端にアルミ管14を挿入してＴＩ
Ｇ溶接などにより接合し製造したものであって、一般
に、冷蔵庫やクーラーなどにおけるアルミ製冷却部と銅
製コンプレッサー出・入り口管との接続などに用いられ
ている。
【０００３】上記管継手11は口径が比較的細いものに適
用され、口径が 100mmを超える大口径の管継手の場合に
は、アルミ合金板と銅板の間に純アルミ板を介在せしめ
爆着接合して比較的厚い積層板となし、この積層板を機
械加工によりアルミと銅とを管軸方向に有する管に加工
した管継手が使用されている。
用され、口径が 100mmを超える大口径の管継手の場合に
は、アルミ合金板と銅板の間に純アルミ板を介在せしめ
爆着接合して比較的厚い積層板となし、この積層板を機
械加工によりアルミと銅とを管軸方向に有する管に加工
した管継手が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年、高エネ
ルギー物理学分野の加速器において超高真空装置が使用
され、この装置においてもアルミ管と銅管との接続が行
われており、その管継手として上述した後者の、アルミ
管と銅管とを接続するための管継手を使用したところ、
使用中にこの管継手よりリークが起こりトラブルとなる
ことが判明した。
ルギー物理学分野の加速器において超高真空装置が使用
され、この装置においてもアルミ管と銅管との接続が行
われており、その管継手として上述した後者の、アルミ
管と銅管とを接続するための管継手を使用したところ、
使用中にこの管継手よりリークが起こりトラブルとなる
ことが判明した。
【０００５】そこで、本発明者等は、上記のトラブルの
原因を究明するため研究を行ったところ、この管継手で
は、アルミと銅との界面に爆着による衝突時の発熱によ
り母材よりも４〜５倍も硬い金属間化合物が形成され易
いこと、および爆着接合後の冷却過程における収縮時や
プレスによる反りなどの歪取り時に、この金属間化合物
にミクロクラックが発生することを知見した。
原因を究明するため研究を行ったところ、この管継手で
は、アルミと銅との界面に爆着による衝突時の発熱によ
り母材よりも４〜５倍も硬い金属間化合物が形成され易
いこと、および爆着接合後の冷却過程における収縮時や
プレスによる反りなどの歪取り時に、この金属間化合物
にミクロクラックが発生することを知見した。
【０００６】他方、上記超高真空装置では、10-9〜10
-10Torr の真空度を得るため、一般に150℃に昇温、保
持し真空にさらされた管内表面から水分や吸着されたガ
スの脱離を促進するベーキングが行われている。このベ
ーキング処理は、超高真空装置が大気開放された後の装
置立上げ時には必ず行われる。このため、このベーキン
グの熱サイクルにより、別の合金層が成長すると共に上
記界面に内在する金属間化合物のミクロクラックはさら
に伸展し界面からリークすることが判明した。
-10Torr の真空度を得るため、一般に150℃に昇温、保
持し真空にさらされた管内表面から水分や吸着されたガ
スの脱離を促進するベーキングが行われている。このベ
ーキング処理は、超高真空装置が大気開放された後の装
置立上げ時には必ず行われる。このため、このベーキン
グの熱サイクルにより、別の合金層が成長すると共に上
記界面に内在する金属間化合物のミクロクラックはさら
に伸展し界面からリークすることが判明した。
【０００７】本発明は、上記の事情に基づいてなされた
ものであって、その目的は、超高真空を要する超高真空
装置などに使用しても、リークトラブルを起こすことの
ないアルミ管と銅管とを接続するための管継手を提供す
るものである。
ものであって、その目的は、超高真空を要する超高真空
装置などに使用しても、リークトラブルを起こすことの
ないアルミ管と銅管とを接続するための管継手を提供す
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のアルミ管と銅管とを接続するための管継
手は、アルミニウム合金、チタン、銅をこの順に管軸方
向に爆着接合して有するものである。
めに、本発明のアルミ管と銅管とを接続するための管継
手は、アルミニウム合金、チタン、銅をこの順に管軸方
向に爆着接合して有するものである。
【０００９】そして、アルミニウム合金とチタンとの間
には純アルミニウムが介在されてあってもよい。
には純アルミニウムが介在されてあってもよい。
【００１０】また、上記のアルミニウム管と銅管とを接
続するための管継手においては、チタンに代えて、タン
タル、ジルコニウム、あるいはニッケルのいずれか１つ
であってもよい。
続するための管継手においては、チタンに代えて、タン
タル、ジルコニウム、あるいはニッケルのいずれか１つ
であってもよい。
【００１１】
【作用】以下、本発明の構成並びに作用について詳述す
る。本発明者等は、従来のアルミ合金板と銅板の間に純
アルミ板を介在せしめ爆着接合した積層板より機械加工
して得た管継手について、その断面の金属組織を調査し
た。その結果、図５に示すように、純アルミ15と銅16と
の界面17に島状あるいは層状の金属間化合物18が存在
し、この金属間化合物18にミクロクラック19が発生して
いることを見出した。
る。本発明者等は、従来のアルミ合金板と銅板の間に純
アルミ板を介在せしめ爆着接合した積層板より機械加工
して得た管継手について、その断面の金属組織を調査し
た。その結果、図５に示すように、純アルミ15と銅16と
の界面17に島状あるいは層状の金属間化合物18が存在
し、この金属間化合物18にミクロクラック19が発生して
いることを見出した。
【００１２】上記ミクロクラック19の発生メカニズム
は、金属間化合物18のマイクロビッカース硬度を測定し
たところHv＝ 355〜 407であり、母材である銅16のHv＝
80よりも４〜５倍も高く、このためこの硬くてもろい金
属間化合物18に、爆着接合後の冷却過程での収縮などに
よる応力が加わりミクロクラック19が発生したものと思
われる。
は、金属間化合物18のマイクロビッカース硬度を測定し
たところHv＝ 355〜 407であり、母材である銅16のHv＝
80よりも４〜５倍も高く、このためこの硬くてもろい金
属間化合物18に、爆着接合後の冷却過程での収縮などに
よる応力が加わりミクロクラック19が発生したものと思
われる。
【００１３】上記のようなミクロクラック19が界面17に
存在していても用途によっては問題なく使用可能である
が、超高真空装置の継手としての実用状態においては、
超高真空機器の立上げ時、機器全体を 150℃以上の温度
に加熱、保持し真空にさらされた管内表面からの水分や
吸着ガスの脱離を促進するベーキングが行われるため、
このベーキングの熱サイクルにより、界面17に内在する
金属間化合物18のミクロクラック19が伸展し、界面17か
らのリークトラブルに発展したものと考えられる。
存在していても用途によっては問題なく使用可能である
が、超高真空装置の継手としての実用状態においては、
超高真空機器の立上げ時、機器全体を 150℃以上の温度
に加熱、保持し真空にさらされた管内表面からの水分や
吸着ガスの脱離を促進するベーキングが行われるため、
このベーキングの熱サイクルにより、界面17に内在する
金属間化合物18のミクロクラック19が伸展し、界面17か
らのリークトラブルに発展したものと考えられる。
【００１４】そこで、本発明者等は、特に上記のような
用途の管継手に適用する場合には、爆着接合された積層
体の界面に金属間化合物ができるだけ存在しない積層体
を素材として使用する必要があると考え、アルミや銅と
有害な金属間化合物を生成することが少ない金属として
チタンに着目し本発明をなしたものである。
用途の管継手に適用する場合には、爆着接合された積層
体の界面に金属間化合物ができるだけ存在しない積層体
を素材として使用する必要があると考え、アルミや銅と
有害な金属間化合物を生成することが少ない金属として
チタンに着目し本発明をなしたものである。
【００１５】アルミと銅との間にチタンを介在させるこ
とにより、詳細を後記実施例において述べるように、ア
ルミとチタンおよび銅とチタンの接合界面には、上記純
アルミ15と銅16の場合のような島状や層状の金属間化合
物18の生成や、爆着接合後の冷却過程での収縮による金
属間化合物に発生するミクロクラックの発生がないこと
から、高真空装置などの管継手に適用してリークトラブ
ルを防止することができる。
とにより、詳細を後記実施例において述べるように、ア
ルミとチタンおよび銅とチタンの接合界面には、上記純
アルミ15と銅16の場合のような島状や層状の金属間化合
物18の生成や、爆着接合後の冷却過程での収縮による金
属間化合物に発生するミクロクラックの発生がないこと
から、高真空装置などの管継手に適用してリークトラブ
ルを防止することができる。
【００１６】また、アルミや銅と金属間化合物の生成が
少ない金属としては、上記チタン以外にタンタル、ジル
コニウム、あるいはニッケルが上げられ、これら金属も
チタン同様に積層板となし、高真空装置などの管継手に
適用してリークトラブルを防止することができる。
少ない金属としては、上記チタン以外にタンタル、ジル
コニウム、あるいはニッケルが上げられ、これら金属も
チタン同様に積層板となし、高真空装置などの管継手に
適用してリークトラブルを防止することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。下記化学
成分、機械的性質並びに寸法を有する無酸素銅板１、チ
タン板２、純アルミ板３およびアルミ合金板４を準備し
この順に爆着接合して図１に示す積層板５とした。
成分、機械的性質並びに寸法を有する無酸素銅板１、チ
タン板２、純アルミ板３およびアルミ合金板４を準備し
この順に爆着接合して図１に示す積層板５とした。
【００１８】無酸素銅板 化学成分（wt％） Cu： 99.99 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：23.2，伸び（％）：
53 寸法(mm) 厚さ30×縦幅 470×横幅 970 チタン板 化学成分（wt％） Ti：残部, H：1, O：4, N：1, F
e：2 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：32，伸び（％）：47 寸法(mm) 厚さ 2×縦幅 500×横幅1000 純アルミ 化学成分（wt％） Al：残部, Si：0.10, Fe：0.28, Z
n：0.01, Ti：0.03 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：11，伸び（％）：49 寸法(mm) 厚さ12×縦幅 500×横幅1000 アルミ合金板 化学成分（wt％） Al：残部, Si：0.09, Fe：0.25, C
u：0.03, Mn：0.07 Mg： 2.6, Cr：0.20, Zn：0.03 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：21，伸び（％）：33 寸法(mm) 厚さ30×縦幅 500×横幅1000
53 寸法(mm) 厚さ30×縦幅 470×横幅 970 チタン板 化学成分（wt％） Ti：残部, H：1, O：4, N：1, F
e：2 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：32，伸び（％）：47 寸法(mm) 厚さ 2×縦幅 500×横幅1000 純アルミ 化学成分（wt％） Al：残部, Si：0.10, Fe：0.28, Z
n：0.01, Ti：0.03 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：11，伸び（％）：49 寸法(mm) 厚さ12×縦幅 500×横幅1000 アルミ合金板 化学成分（wt％） Al：残部, Si：0.09, Fe：0.25, C
u：0.03, Mn：0.07 Mg： 2.6, Cr：0.20, Zn：0.03 機械的性質 引張強さ(kgf／mm2)：21，伸び（％）：33 寸法(mm) 厚さ30×縦幅 500×横幅1000
【００１９】上記積層板５を元に、その断面の金属組織
を調査した。その結果、図２に示すように、無酸素銅１
とチタン２の界面６では、規則的な波模様（波長：約 5
00μｍ，波高：約 150μｍ）が形成されると共に、波毎
に銅１内に巻き込まれた形で一部金属間化合物７が形成
されているが、従来の純アルミ15と銅16の場合のように
島状や層状の金属間化合物18は形成されておらず、また
爆着接合後の冷却過程での収縮による、金属間化合物に
発生するミクロクラックも認められなかった（図２ｂ参
照）。
を調査した。その結果、図２に示すように、無酸素銅１
とチタン２の界面６では、規則的な波模様（波長：約 5
00μｍ，波高：約 150μｍ）が形成されると共に、波毎
に銅１内に巻き込まれた形で一部金属間化合物７が形成
されているが、従来の純アルミ15と銅16の場合のように
島状や層状の金属間化合物18は形成されておらず、また
爆着接合後の冷却過程での収縮による、金属間化合物に
発生するミクロクラックも認められなかった（図２ｂ参
照）。
【００２０】また、純アルミ３とチタン２の界面８で
は、上記無酸素銅１とチタン２の界面８と同様な規則的
な波模様（波長：約1200μｍ，波高：約 200μｍ）が形
成されていたが、巻き込み状の金属間化合物７や、島状
や層状の金属間化合物18などは形成されておらず、また
ミクロクラックも認められなかった（図２ａ参照）。
は、上記無酸素銅１とチタン２の界面８と同様な規則的
な波模様（波長：約1200μｍ，波高：約 200μｍ）が形
成されていたが、巻き込み状の金属間化合物７や、島状
や層状の金属間化合物18などは形成されておらず、また
ミクロクラックも認められなかった（図２ａ参照）。
【００２１】このように、無酸素銅１と純アルミ３との
間にチタン２を介在せしめ、これらを爆着接合して積層
体５としたものは、その接合界面６, ８に金属間化合物
の生成が少なく、またミクロクラックの発生がないこと
から、界面での気密性が要求される用途の高真空装置な
どの管継手として好ましい金属組織を有している。
間にチタン２を介在せしめ、これらを爆着接合して積層
体５としたものは、その接合界面６, ８に金属間化合物
の生成が少なく、またミクロクラックの発生がないこと
から、界面での気密性が要求される用途の高真空装置な
どの管継手として好ましい金属組織を有している。
【００２２】次に、図３に示すように、上記積層体５を
積層方向に管軸を有するように、外径 120mm×内径 100
mm×長さ51mmの管継手９に加工し、この管継手９を 150
℃×160時間ベーキングした後、ヘリウムリークテスト
を実施した。また、比較のため従来の純アルミと無酸素
銅との積層体からも同寸法の管継手を加工し、この管継
手についても同要領で 150℃× 160時間ベーキングした
後、ヘリウムリークテストを実施した。
積層方向に管軸を有するように、外径 120mm×内径 100
mm×長さ51mmの管継手９に加工し、この管継手９を 150
℃×160時間ベーキングした後、ヘリウムリークテスト
を実施した。また、比較のため従来の純アルミと無酸素
銅との積層体からも同寸法の管継手を加工し、この管継
手についても同要領で 150℃× 160時間ベーキングした
後、ヘリウムリークテストを実施した。
【００２３】上記リークテストの結果、従来の純アルミ
と無酸素銅の管継手では、その界面において 1.8×10-8
Torr・ l／秒の漏れが検出されたが、本発明の管継手９
では、 1×10-10Torr ・ l／秒の漏れも検出されず、爆
着接合した界面はベーキング後もなお良好な気密性を保
持していることが示された。
と無酸素銅の管継手では、その界面において 1.8×10-8
Torr・ l／秒の漏れが検出されたが、本発明の管継手９
では、 1×10-10Torr ・ l／秒の漏れも検出されず、爆
着接合した界面はベーキング後もなお良好な気密性を保
持していることが示された。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるア
ルミ管と銅管とを接続するための管継手は、超高真空を
要する超高真空装置などのアルミ管と銅管とを接続する
部位にもリークトラブルを起こすことなく使用できる。
ルミ管と銅管とを接続するための管継手は、超高真空を
要する超高真空装置などのアルミ管と銅管とを接続する
部位にもリークトラブルを起こすことなく使用できる。
【図１】本発明に係わる管継手に使用される積層体の説
明図である。
明図である。
【図２】本発明に係わる管継手に使用される積層体の接
合部の金属組織を示す図面代用写真であって、（ａ）は
純アルミとチタンの接合部の金属組織を示す図面代用写
真、（ｂ）は無酸素銅とチタンの接合部の金属組織を示
す図面代用写真である。
合部の金属組織を示す図面代用写真であって、（ａ）は
純アルミとチタンの接合部の金属組織を示す図面代用写
真、（ｂ）は無酸素銅とチタンの接合部の金属組織を示
す図面代用写真である。
【図３】本発明に係わる管継手の説明図である。
【図４】従来の管継手の説明図である。
【図５】従来の管継手に使用される積層体の銅とアルミ
の接合部の金属組織を示す図面代用写真である。
の接合部の金属組織を示す図面代用写真である。
１：無酸素銅 ２：チタン
３：純アルミニウム ４：アルミニウム合金 ５：積層体
６：接合界面 ７：金属間化合物 ８：接合界面
９：管継手
３：純アルミニウム ４：アルミニウム合金 ５：積層体
６：接合界面 ７：金属間化合物 ８：接合界面
９：管継手
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウム合金、チタン、銅をこの順
に管軸方向に爆着接合して有することを特徴とするアル
ミニウム管と銅管とを接続するための管継手。 - 【請求項２】 アルミニウム合金とチタンとの間に純ア
ルミニウムが介在されてなる請求項１記載のアルミニウ
ム管と銅管とを接続するための管継手。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のアルミニウム管
と銅管とを接続するための管継手において、チタンに代
えて、タンタル、ジルコニウム、あるいはニッケルのい
ずれか１つであるアルミニウム管と銅管とを接続するた
めの管継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11713993A JPH06328271A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | アルミニウム管と銅管とを接続するための管継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11713993A JPH06328271A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | アルミニウム管と銅管とを接続するための管継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06328271A true JPH06328271A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=14704426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11713993A Pending JPH06328271A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | アルミニウム管と銅管とを接続するための管継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06328271A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100893745B1 (ko) * | 2007-04-03 | 2009-04-17 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기 |
| CN102729010A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-17 | 南京三邦金属复合材料有限公司 | 一种高性能全包铜铝复合排的制备方法 |
| WO2014142310A1 (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体、パワーモジュール用基板、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| JP2014179463A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| JP2014177031A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Mitsubishi Materials Corp | 接合体、パワーモジュール用基板、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| WO2015104845A1 (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 三菱電機株式会社 | 接続部材および分配器 |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP11713993A patent/JPH06328271A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9560755B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-01-31 | Mitsubishi Materials Corporation | Bonding body, power module substrate, and heat-sink-attached power module substrate |
| WO2015104845A1 (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 三菱電機株式会社 | 接続部材および分配器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001010 |