JPS61111979A - グラフアイトと高融点金属との接合材料の製造方法 - Google Patents

グラフアイトと高融点金属との接合材料の製造方法

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JPS61111979A
JPS61111979A JP23334684A JP23334684A JPS61111979A JP S61111979 A JPS61111979 A JP S61111979A JP 23334684 A JP23334684 A JP 23334684A JP 23334684 A JP23334684 A JP 23334684A JP S61111979 A JPS61111979 A JP S61111979A
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JP
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graphite
bonding
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molybdenum
point metal
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JP23334684A
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福富 勝夫
藤塚 正和
岡田 雅年
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National Research Institute for Metals
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National Research Institute for Metals
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はグラファイトと高融点金属との接合材料の製造
方法に関する。更に詳しくは、グラファイトと、周期率
表ffb、 Vb、 Vlb属の高融点金属との接合材
料を溶融相を生じさせることなく、反応拡散固相接合に
よって製造する方法に関する。これらの接合材料はX線
管球ターゲ。
ト、レーザービーム反射鏡、is、ムハ受けなどの各稚
耐高温部品として広範な利用が期待される。−また、現
在研究開発が進められているトカマク型核融合炉の第t
 *a成部品としても期待されている。
従来技術 従来のグラフ、イトと高融点金属との接合材料の製造方
法としては、大半はろう付は法によっている。
そのろう材としては、例えば、Ti −Cu−Ni、T
 s −Ou −S t (グラファイトと銅との接合
用)、Ti−78ATi−78A (グラファイトとグ
ラファイトとの接合用、USP、 2739375号)
、Fe−36〜45Ni−Ti(グラファイトとグラフ
ァイトまたはTiとの接合用、特許第2905f51号
)、35人u−35Nj−30〜r c) (グラファ
イトとTiとの接合用)などが知られている。
これらの接合材料ではろう材の融点でその耐グラファイ
トのブロック上にタングステンを貼りつける方法として
、モリブデンとレニウム(重t%50150)混合粉ペ
ースト剤を接合面に塗布し、1800℃、300 Kq
 / cd、保持時間30分の条件下で拡散接合する方
法が知られている、この方法は高価なレニウム貴金属を
必要とする上、処理温度も1800℃の高温を必要とす
る間顕点がある、 発明の目的 本発明は前記のような従来方法の間電点を解・消するた
めになされたもので、その目的はグラファイトと高融点
金属との接合を比較的低温で、高価な金属を必要とせず
、反応拡散固相接合によって接合材料を製造する方法を
提供するにある。
発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の緒条、グラ
ファイトとモリブデンまたはバナジウムと相互に固溶す
る周期率表IVbSVb、 Vlb属の高融点金°属を
接合するに際し、中間層として、モリブデン、モリブデ
ン−バナジウム合金(任意組成でよい)、またはバナジ
ウム−チタン合金−?チタンが80重量%以下)の(1
)イオンプレーティング、マグネトロ/スパッタリング
などによる物理蒸g!膜、(2)前記金属または合金の
箔、(3)前肥箔の上に、前記(1)の蒸着膜を蒸着し
たものを接合面に介在させ、溶融させることなく圧着加
熱すると、拡散固相反応により強固に接合し得られるこ
とを究明し得た。この知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は、モリブデンまたはバナジウムと相互に
固溶する周期率表■b%vb、 ■b属の高融点金属と
グラファイトとの接合に際し、そリブデン、モリブデン
−バナジウム合金またはバナジウム−チタン合金(ただ
し、チタン80重量%以下)の物理蒸着層、それらの金
属または合金箔、またはその両者を用いて固相接合する
こと′fI−特徴とするグラファイトと高融点金属との
接合材料の製造方法にある。
本発明における蒸着膜厚は数pm蒸着することが好まし
いつその組成は高融点金属基材の熱膨張係数を考慮して
選定することがよい、12元合金の場合は組成成分の比
富を変化させて、基材の熱膨張係数を合わすようにすれ
ばよい、ただ・し、バナジウム−チタン゛合金において
はチタンが80!(1%を超えると、界面反応層に炭化
チタン@区が高くなり、密着性が悪くなるので、チタン
が80重tチ以上のバナジウム−チタン合金であること
が必要である、 前記蒸着膜に代え、それらの箔でもよい。箔の厚さは、
50〜100μmの範囲であることが好ましい。更に箔
の両面に蒸着膜を形成させたものであってもよい。グラ
ファイトの接合面は予めパフ研磨し、極力清浄化してお
くことが好ましく、マた、固相接合時の圧縮荷重がグラ
ファイト全面に均等に加わるように、グラファイトの厚
さは均一で且つ平旦に仕上げるのがよい。
グラファイトには種々の材質のものがあるが、熱膨張係
数が接合する金属基材のそれにできるだけ近いもの、あ
るいはそれよ抄若干小さいものを選ぶのがよい。それは
加熱または冷却時に熱膨張の差違によりグラフティト層
に熱応力(特に引張応力)を生じさせないためである。
前記中間層をグラファイトと高融点金属との関に入れ、
これを真空槽中で例えばタングステン製圧接治具間には
さみ込み、圧接治具を油圧式プレスなどにより加圧し、
同時に高周波加熱により所定の温度に加熱するうこれに
より拡散固相反応により接着される。タングステ/圧接
治具には予めBN粉末などの離型剤をスプレーしておく
と、接合材との離型が容易となる。
代表的な接合条件は5 X I O”f::orrの真
空下で、1300〜1450℃、平均圧カフ 1g /
 d、処理時間10〜20分である。
実施例1゜ モリブデン基材に中間層としてバナジウム−モリブデン
合金(重量で50750 )の組成の蒸着膜を、イオン
ブレーティングで約771?F+施した。
厚さ0.4msのポコグラファイト(米国Pocoグラ
フティト社製、人x P −5Q )と上記のモリブデ
ン基材の蒸着層側とを密着させ、これを5xto−’T
nrrの真空下、平均加圧カフ Kg/、J、温度14
00℃で10分間接合処理を行った。
得られた接合材料は室温で引張速度0.5w/mで引張
試験を行った。密着力は2.7Kt/−であり、且つ破
断面が観察から破壊はグラファイト層内で大半起つてい
た。即ち、グラファイトの引張強度以上の密着力が得ら
れたことを示す。
実施例2゜ モリブデン基材に中間層としてバナジウム60重fチー
チタ74011tチの組成の蒸着層をイオンブレーティ
ングで約5am施した以外は実施例1と同様な条件で接
合材料を作った。得られた接合材料をホローカソードプ
ラズマ銃から発生する低電圧大電流電子ビーム(ビーム
径1cIiφ)をグラファイト面に短時間照射すること
により熱衝撃試験を行った。その結果、熱流束1.5 
KW/cl、1秒間の照射によりグラファイト表面にビ
ームによるスポット状の揮発による黒化がみられたが、
グラフティト層のスポーりング、剥離は全く生じなかっ
たつこれにより優れた熱衝撃特性を有することが分かる
う 実施例3゜ タングステン基材にモリブデン90重量S−バナジウム
10重量%の組成の蒸着膜をマグネトロンスパ、タリ/
グで約60μm施した。マグネトロ/スパッタリングで
は夕ングステンターゲ、ト(lI&極)上にバナジウム
片を置いて同時スバ、ター法により上記組成の膜を作製
した。
厚さ0.25−のグラファイト(東洋炭素陶製、IG−
11)を用い、実施例1と同様な接合条件で接合材料を
作った、 得られた接合材料を実施例2におけると同様な電子ビー
ム熱衝撃試験で高温特性の測定を行りた。熱流束3.O
KW/clI、 1.5秒間の照射で、グラファイト及
び基材の一部が第1図(1)、(21に示したように電
子ビームのあたった位置に対応してスポット状に溶融し
た。(1)は表面、(2)は(1)の実線部分の切断面
の顕微鏡写真である。しかしながら、基材には溶融部に
沿りて黒鉛層が強固に密着しておし、接合性がよいこと
を示してい゛るう 実施例46 モリブデンを約5#mイオンブレーティングした単結晶
モリブデン箔(厚さ約79sm)を中間層に用い、タン
グステン基材と0.3m厚さグラファイト(実施例3に
同じ、IG−11)を実施例1と同様な接合条件で接合
した。
得られた接合材料K 5 X 10’Torr下で20
0℃から1800℃の間を加熱速度的550℃/秒で1
0回急冷、急熱をh返した。、第2図の(1)、(2)
K示す試験前(1)と試験後(2)の顕微鏡写真を比較
すると、試験後の接合界面に僅かなマイクロクラ、りが
生じたが、グラファイト層はこのような苛酷な熱サイク
ルにも剥離することがなかった。左黒色部がグラファイ
ト層、右端の灰白色部がタングステン層、その中間が中
間層である。
実施例5゜ 実施例IKおけるモリブデン基材に代え、チタン、ジル
コニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウ
ム基材を用い、実施例1と同様にして接合材料を作った
、 実施例1とほぼ同じ結果が得られた。
発明の効果 本発明の方法によると、使用する中間層として、モリブ
デン、モリブデン−バナジウム、またはバナジウム−チ
タン合金を使用するため、従来法における低融点ろう材
を使用する場合に比べて高温に耐え、また、従来法の同
相接合法に比べて貴金属を用いることなく、より低温に
よって、極めて強固に接合した接合材料が得られる優れ
た効果を有する。
の電子顕微鏡写真で、(1)は表面、(2)は(1)の
実線部分の切断面を示す。第2図は実施例4における急
熱急冷試験を行った接合材料の顕微碗写真で、(1)は
試験前、(2)は試験後のものを示す。
中  川  9  − X/■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 モリブデンまたはバナジウムと相互に固溶 する周期率表IVb、Vb、VIb属の高融点金属とグラフ
    ァイトとの接合に際し、モリブデン、モリブデン−バナ
    ジウム合金またはバナジウム−チタン合金(ただし、チ
    タン80重量%以下)の物理蒸着層、それらの金属また
    は合金箔、またはその両者を用いて固相接合することを
    特徴とするグラファイトと高融点金属との接合材料の製
    造方法。
JP23334684A 1984-11-07 1984-11-07 グラフアイトと高融点金属との接合材料の製造方法 Granted JPS61111979A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901904A (en) * 1985-07-22 1990-02-20 Ngk Insulators, Ltd. Method of producing brazing metals
JPH03155483A (ja) * 1989-11-10 1991-07-03 Yamanashi Pref Gov 黒鉛とチタンまたはチタン合金との接合方法
CN102240836A (zh) * 2011-07-04 2011-11-16 常熟理工学院 钼和石墨真空钎焊方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5516111A (en) * 1978-06-30 1980-02-04 Nat Jutaku Kenzai Device for fitting roof

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