JPS63112095A - 黒鉛と金属材料との接合材及び接合方法 - Google Patents

黒鉛と金属材料との接合材及び接合方法

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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、一般黒鉛材料(原子炉縁、電極用、特殊黒鉛
材料)と一般金属材料(特に耐熱材、原子炉材、良熱伝
導材)との接合材を、常温及び特殊高温基において構造
材及びその一部として使用を可能とする接合材及び接合
法に関する。
(従来の技術) 黒鉛と金属との従来の接合例としては、黒鉛/銅(LL
OYD  O,LINDQUIST  AND  RI
CHARD  M^l(、:  LA−6928−MS
、 (1977) ”) 、黒鉛/モリブデン(M、F
UKUTO旧八ND  へT、:  J、  OF  
NtlCLEARMATERIALS、12B  & 
 129゜908、 (1984))などが知られてい
るが、SUS系、ハステロイ系、インコロイ系、インコ
ネル系各種合金との接合例はない。さらに前記の接合例
においても、接合材の融解温度が高く接合時に接合材を
変質させ、黒鉛−金属間の大きな熱膨張差からクラック
が発生し、また接合条件が特殊なために大型母材との接
合がしばしば不可能であって、実用化に対しては多くの
問題を残すものであった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、耐熱構造金属材料を特殊高温雰囲気か
ら保護するための技術、特に核融合炉の第−壁及びその
周辺機器を黒鉛と接合することによりプラズマから受け
る損傷を軽減し、かつプラズマとの共存性を高めるため
の技術において使用する接合材及び接合法を提供するこ
とである。
(問題点を解決するための手段) 本発明における接合材の条件としては、接合金属材料(
銅、SOS系、ハステロイ、インコロイ、モリブデン等
)が接合熱処理時に変質しないように、接合材の融解温
度が1000℃付近のものであると同時に、黒鉛及び金
属両材料とのぬれ性の優れたものでなければならない。
本願発明者は、これらの条件を満足させるものとして、
多くの実験の結果、 重量%で、 Ti   69〜57 Ni   24〜20 Cu    7〜23 の組成比を有するチタン、ニッケル及び銅から成る接合
材を得るに至った。
本発明の接合材は、チタニフクロウ材と称し、パウダー
状、ホイール状等にして使用用途に応じて選択すること
ができる。
本発明の接合材を使用する黒鉛−金属の接合においては
、高真空(真空度10−5torr以上)、高温(接合
材を1100℃以上)が保てる加熱炉を使用し、接合は
アルゴン雰囲気中で行われる。加熱時における加熱速度
に特に指定はない。接合時の最高温度は約980〜12
00℃で約1〜50分の保持が必要である。除熱時の除
熱温度は20℃/分以下とする。また、接合時の接合部
は均熱状態を確保することが必要である。
黒鉛と熱膨張率が近いモリブデン等の金属材を接合する
場合は、第1図に示すごとく、黒鉛−接合材−モリブデ
ンと接合を行うことができるが、黒鉛と熱膨張率の差が
大きい金属材料、例えばSOS 316との接合の場合
は、第2図に示されるごとく、黒鉛−接合材−モリブデ
ン板−接合材一二ソケル択−接合材−SUS 316の
ごとく一7層構成に接合する。この場合における中間層
のモリブデン板、ニッケル板等の金属板の厚さは、板厚
を変えての接合試験の結果、第1表に示すごとくで、両
者とも1mm以上を必要とする。
筆上表 三ヱ欠土板  至ユプデl板−M定− 0、2mm     0.3 mm    接合不良1
、 O,mm     0.3mm     〃1、0
 mm     0.5 mm     “1、0 m
m     1.0 mm    接合良好1、0 m
m     2.0 mm     〃1.0mm  
   3.0mm     〃1、0 mm     
5.0 mm     〃(実施例) 本発明の接合材によって接合試験に成功した黒鉛と金属
材料との組合せは次のごとくであった。
−晃鐙−−−  −魚属其料一−−追企盪戊一原子炉級
黒鉛   モリブデン    三層(IG−110,A
TJ。
G140A、PGXなど) 〃      ハステロイ    上層特殊黒鉛   
  インコロイ800〃(C−Cコンポジット。
パイロカーボン) 、、        5US316.304     
 ”〃           銅         〃
(発明の効果) 黒鉛と耐熱金属材料との接合が可能になることによって
、JT−60のリミタ一部や第−壁のライナ一部を黒鉛
材料で覆うことによってプラズマから保護したり、プラ
ズマ−金属間の共存性を向上させることができる。また
、将来、核融合炉FERにおいては、第−壁であるSO
S 316  と黒鉛を接合することによって除熱効率
の向上が期待され、これによって炉全体の縮小化を計る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、黒鉛と熱膨張率が近い金属材料、例えばモリ
ブデンとの三層の構成の接合を示す説明図である。 図において、■は黒鉛層 ■は接合材層 ■はモリブデン板   である。 第2図は、黒鉛と熱膨張率の差が大きい金属材料、例え
ばSOS 316  との上層の構成の接合を示す説明
図である。 図において、■は黒鉛層 ■は接合材層 ■はモリブデン板 ■は接合材層 ■はニッケル板 ■は接合材層 ■はSOS 316      である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)重量%で、 Ti69〜57 Ni24〜20 Cu7〜23 の組成比を有するチタン、ニッケル及び銅から成る黒鉛
    と金属材料との接合材。 2)真空度10^−^5torr以上の高真空、110
    0℃以上の高温に保れた加熱炉において、 重量%で、 Ti69〜57 Ni24〜20 Cu7〜23 の組成比を有するチタン、ニッケル及び銅から成る接合
    材を使用し、アルゴン雰囲気中で接合を行うことから成
    る黒鉛と金属材料との接合方法。
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