JPS6365078A - 保護層を有する熱負荷される建造物部材を造るための方法 - Google Patents

保護層を有する熱負荷される建造物部材を造るための方法

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JPS6365078A
JPS6365078A JP62220539A JP22053987A JPS6365078A JP S6365078 A JPS6365078 A JP S6365078A JP 62220539 A JP62220539 A JP 62220539A JP 22053987 A JP22053987 A JP 22053987A JP S6365078 A JPS6365078 A JP S6365078A
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building
ions
building component
carbon layer
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JP62220539A
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イエルク・ウインター
ハンス−ギユンテル・エッセル
フランソワーズ・ウエルブレック
ペーテル・ウイーンホルト
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Forschungszentrum Juelich GmbH
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Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
    • C23C16/0245—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching by etching with a plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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】 本発明は、表面を保護する層を有する、高い熱負荷に曝
される建造物部材を造る方法に関する。
高い熱負荷に曝される建造物部材は例えば特に粒子流或
いは電磁流を捕捉しそれらのエネルギーがその建造物部
材によって受容されなければならないことを主たる機能
とする実験設備にあって必要である。即ち、融合実験に
あってはプラズマを去る陽子が衝突する建造物部材が使
用される。しかしこの場合、知られているように、建造
物部材の材料の粒子が運び去られ、プラズマ内に到達し
、ここでこれらの粒子は不純物として支障を来す作用を
行う。
本発明の課題は、保護層を備え、熱供給が外部から建造
物部材上に衝突する電磁流により或いは陽子流のような
粒子流によって行われかつ上記保護層が少なくとも短時
間（数１００ｍｅｓ　ｃ）　１２０ＭＷ／ｒｒｆの照射
出力を阻害されることなく持ち堪える建造物部材を造る
ことを可能にする、冒頭に記載した様式の方法を造るこ
とである。
この課題は本発明により、高い熱伝導性を有する材料か
ら成る建造物部材の表面を表面不純物を除去するために
予め処理し、次いで無定形の、水素を含んでいる炭素層
を積層することによって解決される。
この場合、建造物部材のための材料としては、モリブデ
ン、タングステン、銅、アルミニウム或いはこれらの金
属の成分を有する合金、例えばＣｕＢｅおよびＴｉＺｒ
Ｍｏが使用される。
表面不純物を還元するため、即ち原子の水素或いは低エ
ネルギーの水素イオンと結合する表面不純物、例えば酸
素、炭素、塩素、弗素および硫黄のような表面不純物を
除去するため、ドイツ連邦共和国特許公報第２６　４７
　０８８号から公知の方法により、建造物部材の表面を
１０−２〜１０２　Ｐａの圧力と１００℃〜６００℃１
特に３００℃の温度で水素原子および／または水素イオ
ンを含んでいる水素流に曝し、この場合この水素流から
水素原子および／または水素イオンを温かい表面との接
触解離により或いはグロー放電により或いは電子サイク
ロトロン共鳴により形成し、建造物部材表面と接触させ
、発生された揮発性の化合物をポンプにより排出させる
のが有利である。
また、建造物部材を、表面不純物を還元するために１０
４〜ｌＱ”Ｐａの圧力でかつ１０℃〜最大１００℃の範
囲の温度で水素原子および／または水素イオンを含んで
いてかつ０．１％〜３容量％のメタン割合を有する水素
流を作用させ、この場合この水素流から水素原子および
／または水素イオンおよび炭化水素イオンを温かい表面
との接触により或いはグロー放電により或いは電子サイ
クロトロン共鳴により形成し、この水素原子および／ま
たは水素イオンおよび炭化水素イオンを清浄化されるべ
き表面と接触させかつ形成された揮発性の化合物をポン
プにより排出させることも可能である０表面上の不純物
として存在している酸素はこの場合炭素と結合してＣＯ
として除去される。
この方法を実施するため温かい表面として例えばタング
ステン、レニウム或いはタンタルから成る糸体或いは螺
旋体が使用される。
清浄されるべき表面上への水素原子および／またはイオ
ン或いは炭化水素イオンの整向は電気的な場によって或
いは建造物部材が清浄化の際収納される容器を適当な幾
何学的な形状で構成することによって達せられ、従って
原子および／またはイオンは清浄化されるべき表面に到
達する。
発生した化合物を排出するため、この化合物の生成率の
点で充分な吸引力を適用し、これにより発生した化合物
をポンプにより排出可能であるようにする。
表面方向に整向された原子流およびイオン流の電流密度
を数μＡ　／　ｃ４〜１００μＡ／ｄに調節し、かつこ
の流れ密度を少なくとも半時間維持するのが有利である
。
無定形の、水素を含んでいる炭素層を積層するために、
建造物部材の表面は１０−２〜１０−”Ｐａの圧力で炭
化水素イオン−流に曝され、この場合炭化水素イオンが
グロー放電により或いは電子サイクロトロン共鳴により
発生され、建造物部材の積層されるべき表面上に指向さ
れる。
この場合、炭化水素イオンを整向は電気的・な場によっ
て、或いはこの炭化水素イオンが壁体に衝突した際約１
０ｅＶのイオンの充分なエネルギーが発生するので、層
を積層する際に建造物部材が入れられる容器の幾何学的
形状を適当に選択し、これにより建造物部材の表面にイ
オンが到達するようにして達せられる。
この場合、容器内に供給された炭化水素は純粋なメタン
であってもよいが、しかし適当なのはメタン−水素混合
物（この場合水素成分内にデウトリウムおよびトリチウ
ムが含まれていてもよい）を使用することであり、この
際メタンの割合は最低３容量％である。
この場合、水素ガスおよび／またはメタンの水素は全部
或いは部分的に、融合装置において建造物部材を使用し
た際プラズマの同位体比率に相応して、デウテリウム或
いはトリチウムによって置き換えることができる。
建造物部材の積層されるべき表面は炭素層が積層される
間室温に存在しているが、安定した炭素層を形成するた
め表面は層形成の間特に高い温度（最高６００″Ｃの温
度）に保持される。　。
災旌班１ ２ｃｍＸ２ｃｍＸ１ｃｍの寸法を有するモリブデン試料
を水素が１０−’Ｐａの作業圧力で流過すしかつグロー
放電が維持されている真空容器に入れる。試料を陰極と
して接続し、別個の電気抵抗加熱部により３００℃の温
度に保持する。
試料の表面上に存在している不純物である酸素および炭
素を１０μＡ　／　ｃｍの電流密度を有する水素イオン
を供給しながら水もしくはメタンに変換し、ポンプによ
り排出する。
半時間後、水素の代わりに水素−メタン−混合物（メタ
ンの割合１５容量％）を入れる。他の作業条件はそのま
ま維持する。次いでモリブデン表面上に無定形の、水素
を含有している炭素層が析出し、この層は５時間の作業
時間の後プラズマに面した側で１００ＯＡの厚みを有す
る。
このようにして造った試料を電子照射により１００ｍ５
の間１２０ＭＷ／ポの熱負荷に曝す。
試料上に積層された炭素層はこの負荷に対して全（損傷
されることなく耐えた。
１隻斑２ 試料の清浄化と炭素層の積層を実施例１におけると同じ
方法で行う、しかし、モリブデン試料の代わりに銅から
なる試料を使用する。この場合も炭素層は実施例１にお
けると同様の方法により行った熱負荷に対して全く損傷
されることなく耐えた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、建造物部材の表面を先ず表面不純物を除去するため
    に前処理する、無定形の、水素を含んでいる炭素層で建
    造物部材を積層するための方法において、保護層として
    の炭素層を１２０ＭＷ／ｍ＾２以下の照射率で短時間照
    射し、これに加えて高い熱伝導性の材料から成る建造物
    部材上に積層することを特徴とする、上記水素を含んで
    いる炭素層で建造物部材を積層するための方法。 ２、建造物部材としてモリブデン、タングステン、銅、
    アルミニウム或いはこれらの金属の成分を含んでいる合
    金を使用する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、建造物部材を、その表面不純物を還元するために１
    ０＾−＾２〜１０＾２Ｐａの圧力と１００℃〜６００℃
    、特に約３００℃の温度下で水素原子および／または水
    素イオンを含有する水素流の作用下におき、この際この
    水素流から建造物部材の表面と接触させられる水素原子
    および／または水素イオンを温かい表面との接触解離に
    より或いはグロー放電により或いは電子サイクロトロン
    共鳴により形成し、発生された揮発性の化合物をポンプ
    により排出する、特許請求の範囲第１項或いは第２項に
    記載の方法。 ４、建造物部材を、その表面不純物を還元するために１
    ０＾−＾２〜１０＾２Ｐａの圧力と１０℃〜最高１００
    ℃の範囲の温度で水素原子および／または水素イオンを
    含有しかつ０．１％〜３容量％のメタン割合を有する水
    素流の作用下におき、この際ガス流から清浄化されるべ
    き表面と接触させられる水素原子および／または水素イ
    オンおよび炭化水素イオンを温かい表面との接触解離に
    より或いはグロー放電により或いは電子サイクロトロン
    共鳴により形成し、かつ発生した揮発性の化合物をポン
    プにより排出する、特許請求の範囲第１項に記載の方法
    。 ５、表面に整向された原子流もしくはイオン流を数μＡ
    ／ｃｍ＾２〜１００μＡ／ｃｍ＾２の電流密度に調節す
    る、特許請求の範囲第３項或いは第４項に記載の方法。 ６、建造物部材を、これに無定形の、水素を含んでいる
    炭素層を積層するために１０＾−＾２〜１０＾２Ｐａの
    圧力で炭化水素イオン流の作用下におき、この場合炭化
    水素イオンをグロー放電或いは電子サイクロトロン共鳴
    により発生させかつ建造物部材の積層さるべき表面に整
    向させる、特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
    れか一つに記載の方法。 ７、炭素層の厚みを０．１ｍｍより大きくない厚みとす
    る、特許請求の範囲第６項に記載の方法。
JP62220539A 1986-09-06 1987-09-04 保護層を有する熱負荷される建造物部材を造るための方法 Pending JPS6365078A (ja)

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