JPH083785A - チタン表面への銅被覆方法 - Google Patents

チタン表面への銅被覆方法

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JPH083785A
JPH083785A JP13044594A JP13044594A JPH083785A JP H083785 A JPH083785 A JP H083785A JP 13044594 A JP13044594 A JP 13044594A JP 13044594 A JP13044594 A JP 13044594A JP H083785 A JPH083785 A JP H083785A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、チタンあるいはチタン合金から
なる素材に密着性を確保しつつ銅を直接被覆できるチタ
ン表面への銅被覆方法を得ることを目的とする。 【構成】 チタン板1を表面研磨し、純水を用いてオー
バーフロー洗浄をする。そして、純水と界面活性剤との
混合溶液を用いて超音波洗浄をする。ついで、純水を用
いて、オーバーフロー洗浄、超音波洗浄さらにオーバー
フロー洗浄を行い、加熱乾燥する。その後、チタン板1
表面にイオンプレーティングにより下地銅被膜5を成膜
し、さらに下地銅被膜5上に電解あるいは無電解銅メッ
キにより銅被膜3を析出成長させる。そして、真空雰囲
気中で加熱処理を施し、密着性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、チタンあるいはチタ
ン合金の表面に銅を被覆する方法に関し、特に荷電粒子
加速器で加速された電子ビームを取り出す窓板に適用さ
れるチタン窓板の製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、チタンは機械的強度に優れた特性
を有していることから、例えば薄板化したチタン板が荷
電粒子加速器で加速された電子ビームを取り出す窓板と
して適用されている。このチタン窓板では、電子ビーム
が窓板を通過する際に電子の損失が生じ、この電子の損
失により熱が発生する。しかしながら、チタンは熱伝導
が悪く、電子の損失により発生する熱を速やかに放熱で
きず、チタン窓板が溶けて穴があいてしまうという不具
合があった。
【0003】その改善策として、チタン板に良好な熱伝
導の金属、例えば銅を被覆して放熱性を改善したチタン
窓板が提案されている。
【0004】一般にチタンは活性な金属であり、その表
面は酸化物で覆われている。そのために、脱脂、酸洗い
などの前処理を施した後、これに電解銅メッキを施して
も、極めて密着性が悪く実用にならない。そこで、図4
に示すように、チタン板1の表面に一旦無光沢ニッケル
メッキを施して下地メッキ被膜2を被覆し、その後電解
銅メッキを施して銅被膜3を被覆してチタン窓板4を製
作している。このように構成された従来のチタン窓板4
は、チタン板1上に良好な熱伝導の銅被膜3が被覆され
ているので、放熱効果が改善され、電子ビームにより穴
があくことが防止されている。なお、下地メッキ被膜2
としては、チタンとの密着性が良好な金属であることが
必要で、ニッケルメッキの他には、例えばクロムメッキ
が用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のチタンへの銅被
覆方法は以上のように、密着性のよい下地メッキ被膜2
をチタン板1表面に被覆した後、銅被膜3を被覆してお
り、チタン板1表面に銅被膜3を直接被覆できないとい
う課題があった。したがって、銅被膜3が被覆されたチ
タン窓板4を荷電粒子加速器のビーム取り出し用の窓板
として適用した場合には、ニッケル、クロム等の下地メ
ッキ被膜2が電子ビームの通過を妨げたり、熱伝導を低
下させてしまうという不具合があった。
【0006】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、チタンあるいはチタン合金表面
に直接銅被膜を被覆できるチタン表面への銅被覆方法を
得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るチタン表
面への銅被覆方法は、チタンあるいはチタン合金からな
る素材を表面研磨する工程と、表面研磨された素材を界
面活性剤を用いて超音波洗浄する工程と、素材を純水を
用いて超音波洗浄し、その後純水を用いてオーバーフロ
ー洗浄する工程と、洗浄後素材を100〜150℃の雰
囲気で乾燥させる工程と、乾燥後真空雰囲気中で素材上
に下地銅被膜を成膜する工程と、メッキ浴中で下地銅被
膜上に銅被膜を析出成長させる工程と、450〜600
℃の真空雰囲気中で加熱する工程とを備えたものであ
る。
【0008】
【作用】この発明においては、表面研磨および界面活性
剤を用いた超音波洗浄により、素材表面の酸化物、汚れ
等が除去され、素材表面の活性化がはかられる。そし
て、純水を用いた超音波洗浄およびオーバーフロー洗浄
により、素材表面から研磨材、界面活性剤、除去異物等
が洗い流される。ついで、真空雰囲気中で下地銅被膜が
成膜され、成膜過程における素材表面の酸化が抑えら
れ、素材への下地銅被膜の密着性が向上される。さら
に、下地銅被膜上に銅被膜が被覆された後、真空雰囲気
中で加熱処理されることにより、素材、下地銅被覆およ
び銅被膜のそれぞれの境界で熱拡散が起こり、密着性が
向上される。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1はこの発明の一実施例に係るチタン表面への銅
被覆方法で製作されたチタン窓板を示す斜視図であり、
図において図4に示した従来のチタン窓板と同じまたは
相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図
において、5はチタン板1表面に被覆された下地銅被
膜、6はチタン板1表面に下地銅被膜5および銅被膜3
が積層されて構成されたチタン窓板である。
【0010】つぎに、この実施例によるチタン窓板6の
製作方法について説明する。まず、チタンあるいはチタ
ン合金からなる素材としてのチタン板1(例えば、0.
030mm厚)上に純水(導電率:約1μS/cm)を
流しながらスコッチブライト(研磨材)でチタン板1の
表面を研磨する。表面研磨後は、次の工程までチタン板
1を乾燥させないように純水中に保管しておく。つぎ
に、表面研磨されたチタン板1を純水にて3分以上オー
バーフロー洗浄して、研磨材、除去異物を洗い流す。つ
いで、純水と界面活性剤、例えばセミコクリーン56
(フルウチ化学製)との混合溶液にて5分以上超音波洗
浄する。その後、チタン板1を純水にて3分以上オーバ
ーフロー洗浄し、純水にて3分以上超音波洗浄し、さら
に純水にて5分以上オーバーフロー洗浄して、界面活性
剤、除去異物等を洗い流す。そして、洗浄されたチタン
板1に窒素(N2)ガスを吹き付けて水切りし、真空炉
にて120℃で40分間加熱乾燥する。乾燥後、素早く
真空チャンバ内にセットし、チタン板1表面に銅のイオ
ンプレーティングを施し、チタン板1表面に下地銅被膜
5を0.00025〜0.00030mm厚成膜する。
その後、電解メッキあるいは無電解メッキにより下地銅
被膜5上に銅被膜3を0.02〜0.03mm厚析出成
長させる。さらに、メッキ処理後に真空雰囲気中で45
0〜600℃で60分間加熱処理し、密着性を向上させ
る。
【0011】ここで、この実施例では、通常の脱脂、酸
洗い等の前処理を行うことなく、純水を用いてチタン板
1の表面研磨および洗浄を行っているので、イオンプレ
ーティングに供されるチタン板1に密着性の低下に起因
する薬品の付着がなく、チタン板1への下地銅被膜5の
密着性が向上される。また、洗浄後真空炉内でチタン板
1を加熱乾燥しているので、チタン板1表面の酸化が抑
えられる。また、イオンプレーティングによりチタン板
1に下地銅被膜5を成膜しているので、イオンボンバー
ドによりチタン板1表面の酸化物等の除去がなされてチ
タン板1表面が清浄化および活性化され、さらには銅の
蒸発粒子がイオン化され、イオン化された銅の蒸発粒子
が加速され、下地銅被膜5はチタン板1表面に良好な密
着性をもって成膜される。また、イオンプレーティング
によりチタン板1表面に成膜された下地銅被膜5上に電
解メッキあるいは無電解メッキにより銅被膜3を析出成
長させているので、被メッキ材とメッキ材とが同一材料
であり、銅被膜3が下地銅被膜5上に良好な密着性をも
って被覆される。したがって、この実施例によれば、チ
タン板1上にニッケル、クロム等の金属を介することな
く、密着性を確保しつつ銅を直接被覆できる。さらに、
メッキ処理後、真空雰囲気中で加熱処理を施しているの
で、チタン板1、下地銅被膜5および銅被膜3のそれぞ
れの界面で熱拡散が生じ、密着性を一層向上させること
ができる。
【0012】つぎに、このようにして作製されたチタン
窓板6は、図2および図3に示すように、窓枠10の開
口部に配置され、外側から窓押え板11により押え付け
れられた状態で、ロウ材12にて窓枠10にロウ付け
(真空シール)される。この窓枠10には、チタン窓板
6を取り囲むように冷却水路13が形成されている。そ
して、この窓枠10は荷電粒子加速器の真空チャンバ
(図示せず)に溶接されて取り付けられる。そこで、荷
電粒子加速器で加速された電子ビームはチタン窓板6を
介して取り出される。この時、チタン窓板6を通過する
電子の損失による熱は、良好な熱伝導を有する下地銅被
膜5および銅被膜3により窓枠10に速やかに伝達され
る。そして、窓枠10に伝達された熱は冷却水路13を
流通される冷却水により冷却される。したがって、この
チタン窓板6は、電子の通過を妨げたり、熱伝導を低下
させるニッケルやクロム等の金属を介することなく、チ
タンあるいはチタン合金上に良好な熱伝導を有する銅が
被覆されているので、電子ビームにより穴があけられる
ことがなく、電子の通過を妨げることがなく、荷電粒子
加速器のビーム取り出し用の窓板として適用することが
できる。
【0013】なお、上記実施例では、下地銅被膜5をイ
オンプレーティングにより成膜するものとしているが、
下地銅被膜5の成膜方法はイオンプレーティングに限ら
ず、チタンが活性な金属であることから真空中で成膜す
るものであればよい。この時、密着性の点から、イオン
プレーティング、イオンビーム蒸着、クラスタイオンビ
ーム蒸着、スパッタリング等の成膜方法が有効である。
【0014】また、チタン窓板6を窓枠10にロウ付け
する場合、銅の純度が悪いと、不純物により気泡が発生
したり、脆化したりすることが生じる。そこで、銅被膜
3として高純度である青化銅を用いるのが望ましい。一
方、蒸着材料として高純度の銅材が用いられるので、下
地銅被膜5も高純度は保たれている。
【0015】また、上記実施例では、純水を用いて表面
研磨および表面研磨後のオーバーフロー洗浄をおこなっ
ているが、純水に変えてアルコール、アセトンを用いて
もよい。ただし、表面研磨後のオーバーフロー洗浄以降
の工程では、純水に変えてアルコール、アセトンを用い
ることは、イオンプレーティングにより成膜された被膜
の密着性を低下させる要因となってしまう。
【0016】また、上記実施例では、洗浄後チタン板1
を真空炉にて加熱乾燥しているが、下地銅被膜5を例え
ばイオンプレーティングにより成膜する場合には、イオ
ンプレーティングにおけるイオンボンバード処理により
チタン板1表面の酸化膜除去が可能であり、加熱乾燥は
必ずしも真空雰囲気中で処理する必要もない。また、加
熱温度は、100〜150℃が適当である。
【0017】また、上記実施例では、荷電粒子加速器の
ビーム取り出し用の窓板に適用するチタン窓板6を製作
するものとして説明しているが、このように製作された
銅被膜3が被覆されたチタン板1は、優れた機械的強度
を有するとともに、半田付けが容易であり、ビーム取り
出し用の窓板以外にも利用できることはいうまでもない
ことである。
【0018】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、チタン
あるいはチタン合金からなる素材を表面研磨する工程
と、表面研磨された素材を界面活性剤を用いて超音波洗
浄する工程と、素材を純水を用いて超音波洗浄し、その
後純水を用いてオーバーフロー洗浄する工程と、洗浄後
素材を100〜150℃の雰囲気で乾燥させる工程と、
乾燥後真空雰囲気中で素材上に下地銅被膜を成膜する工
程と、メッキ浴中で下地銅被膜上に銅被膜を析出成長さ
せる工程と、450〜600℃の真空雰囲気中で加熱す
る工程とを備えているので、チタンあるいはチタン合金
からなる素材上に銅を密着性を確保しつつ直接被覆する
ことができるチタン表面への銅被覆方法が得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係るチタン表面への銅
被覆方法で製作されたチタン窓板を示す斜視図である。
【図2】 この発明の一実施例に係るチタン表面への銅
被覆方法で製作されたチタン窓板を用いた荷電粒子加速
器のビーム取り出し用窓を示す斜視図である。
【図3】 図2のIII−III線の沿った断面斜視図
である。
【図4】 荷電粒子加速器のビーム取り出し用窓に用い
られる従来のチタン窓板を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 チタン板(素材)、3 銅被膜、5 下地銅被膜、
6 チタン窓板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 5/50

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタンあるいはチタン合金からなる素材
    を表面研磨する工程と、表面研磨された前記素材を界面
    活性剤を用いて超音波洗浄する工程と、前記素材を純水
    を用いて超音波洗浄し、その後純水を用いてオーバーフ
    ロー洗浄する工程と、洗浄後前記素材を100〜150
    ℃の雰囲気で乾燥させる工程と、乾燥後真空雰囲気中で
    前記素材上に下地銅被膜を成膜する工程と、メッキ浴中
    で前記下地銅被膜上に銅被膜を析出成長させる工程と、
    450〜600℃の真空雰囲気中で加熱する工程とを備
    えたことを特徴とするチタン表面への銅被覆方法。
JP13044594A 1994-06-13 1994-06-13 チタン表面への銅被覆方法 Expired - Lifetime JP2878118B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001023637A1 (fr) * 1999-09-27 2001-04-05 Citizen Watch Co., Ltd. Procede de depot autocatalytique

Cited By (3)

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WO2001023637A1 (fr) * 1999-09-27 2001-04-05 Citizen Watch Co., Ltd. Procede de depot autocatalytique
US6841476B1 (en) 1999-09-27 2005-01-11 Citizen Watch Co., Ltd. Electroless plating method
CN100335679C (zh) * 1999-09-27 2007-09-05 西铁城时计株式会社 化学镀膜方法

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