JPH0338947B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、軽量にして、冷却効果が高く、例
えば炭酸ガスレーザーの反射鏡や、真空炉の熱反
射壁材などとしての使用に適した複合ろう付け部
材の製造法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、例えば炭酸ガスレーザーの反射
鏡として、純Cu製表面を鏡面仕上げしたものや、
さらにこの表面にAuめつきを施したものなどが
用いられている。 しかしながら、これらの純Cu製反射鏡では、
レーザー照射時間が長くなると、鏡面に加工材か
ら発生した金属や非金属の蒸気が蒸着し、その反
射率が低下するようになるばかりでなく、鏡面が
レーザーのエネルギーを吸収して溶融し、反射鏡
を破損してしまうなどの事故が発生するようにな
る。 このような事故を防止するには、定期的に鏡面
の蒸着物を除去しなければならないが、反射鏡を
構成する純CuやAlめつきは非常に軟かいために、
ふき取るときに鏡面を傷つけ易く、反射特性を損
うことが多発していた。 このようなことから、近年、炭酸ガスレーザー
の反射鏡の材料として、純Cuに代つて硬質の金
属Moや金属Ｗを使用することが定着しつつあ
る。この金属Moまたは金属Ｗ製反射鏡として
は、特に単結晶のものや、微細な結晶粒の多結晶
のものが蒸発物の付着も少なく、すぐれたもので
ある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一方、炭酸ガスレーザー装置は、地上設備ばか
りでなく、宇宙ステーシヨンにも設置されるもの
であるため、装置自体の軽量化が要求されるよう
になつており、これに伴つて比重の大きい、すな
わち重質の金属Moまたは金属Ｗ製の反射鏡の重
量軽減が強く望まれている。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、炭酸ガスレーザーの反射鏡や真空炉の熱反射
壁材などの金属Mo部材や、Mo合金部材、さら
に金属Ｗ部材やＷ合金部材に着目し、これの軽量
化をはかるべく研究を行なつた結果、金属Mo、
Mo合金、金属Ｗ、およびＷ合金のうちのいずれ
かからなる部材の一部を軽量の純AlまたはAl合
金で構成し、一方、例えば金属Moと純Alは、比
重（金属Moは10.2、純Alは2.7）、熱膨張率（金
属Moは５×10^-6／℃、純Alは23.3×10^-6／℃）、
および熱伝導率（金属Moは0.35cal／cm−ｓ−
℃、純Alは0.53cal／cm−ｓ−℃）などの種々の
点で特性上著しく異るので、これら両部材を高い
接合強度でろう付けすることはきわめて困難であ
るが、上記の金属Mo、Mo合金、金属Ｗ、およ
びＷ合金のうちのいずれかからなる部材のろう付
け面に、Al−Si系合金の薄膜を形成し、この薄
膜に拡散処理を施した状態で、Si：６〜14重量％
（以下％は重量％を示す）を含有するAl−Si系合
金からなるろう材を用いて真空ろう付けすると、
これら部材は純AlまたはAl合金からなる基体に、
著しく高い接合強度でろう付けされるようになる
という知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
ので、金属Mo、Mo合金、金属Ｗ、およびＷ合
金のうちのいずれかからなる被ろう付け部材のろ
う付け面に、平均層厚で0.1〜70μｍのAl−Si系合
金薄膜を形成し、 ついで、この薄膜形成の被ろう付け部材に、真
空中あるいは非酸化性雰囲気中、670〜850℃の温
度に加熱の条件で薄膜拡散処理を施し、 引続いて、この被ろう付け部材を、薄膜拡散層
を介し、Si：６〜14％を含有するAl−Si系合金
からなるろう材を用いて、純AlまたはAl合金の
基体に真空ろう付けすることからなる複合ろう付
け部材の製造法に特徴を有するものである。 なお、この発明の方法において、Al−Si系合
金薄膜の平均層厚を0.1〜70μｍに限定したのは、
その平均層厚が0.1μｍ未満では、薄膜拡散層が薄
すぎたり、あるいはこの存在しない個所が生じた
りして、所望の接合強度を確保することが難し
く、一方その平均層厚が70μｍを越えると、スパ
ツタリングなどによにり薄膜を形成した場合、発
生した内部残留歪によつて薄膜拡散処理時に、被
ろう付け部材の表面から剥離するようになるとい
う理由によるものである。 また、薄膜拡散処理温度を670〜850℃としたの
は、その温度が670℃未満では薄膜と被ろう付け
部材の拡散が不十分で、所望のろう付け接合強度
を確保することができず、一方、その温度が850
℃を越えると、薄膜の拡散反応が進行しすぎて、
被ろう付け部材のろう付け面における基体とのろ
う付け性が低下するようになるという理由による
ものである。 さらに、ろう材のSi含有量を６〜14％に限定し
たのは、その含有量が６％未満では、ろう材の融
点が高くなりすぎ、基体の融点より高いろう付け
温度を必要とする場合が生じるようになつて、ろ
う付けが不可能となる場合が生じ、一方、その含
有量が14％を越えても、ろう材の融点が650℃を
越えるようになる場合が生じるほか、ろう付け部
の接合強度が著しく低下するようになるという理
由にもとづくものである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 いずれも直径：100mm×厚さ：２mmの寸法を有
し、かつそれぞれ第１表に示される組成をもつた
被ろう付け部材を用意し、これらの被ろう付け部
材の片面に、通常のプレーナーマグネトロンスパ
ツタリング装置を用い、 雰囲気：Ar、 雰囲気圧力：１×10^-3torr、 ターゲツト：直径100×厚さ５mmの寸法を有す
る各種のAl−Si系合金、 ろう付け部材とターゲツト間距離：60mm、 スパツタ電圧：2000V、 スパツタ電力：1.5KW、 時間：８秒〜90分の範囲内の所定時間、 の条件で、第１表に示される組成および平均層厚
を有するAl−Si系合金薄膜を形成し、ついで、
これらの薄膜形成の被ろう付け部材に、圧力：５
×10^-6torrのAr雰囲気中、第１表に示される条件
で薄膜拡散処理を施した後、同じく第１表に示さ
れる組成を有する直径：100mm×厚さ：0.3mmの寸
法をもつたろう材を用い、同じく第１表に示され
る組成を有し、かつ直径：100mm×厚さ：18mmの
寸法をもつた基体の上面に、前記ろう材および薄
膜拡散層を介して前記被ろう付け部材を重ね合せ
た状態で、１×10^-5torrの真空中、600〜650℃の
範囲内の所定温度に20分間保持の条件で真空ろう
付けを行なうことによつて本発明法１〜５および
比較法１〜５をそれぞれ実施した。 なお、比較法１〜５は、この発明を構成する条
件のうちのいずれかの条件（第１表に＊印を付し
た条件）がこの発明の範囲から外れた条件で実施
したものである。 ついで、この結果得られた複合ろう付け部材の
ろう付け部における剪断強度を測定した。この測
定結果も第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明法１〜５に
おいては、いずれも従来ろう付けが不可能とされ
ていた金属Mo、Mo合金、金属Ｗ、およびＷ合
金のうちのいずれかからなる部材と、純Alまた
Al合金からなる部材とを強固な接合強度でろう
付けすることができることが明らかである。 一方、比較法１〜５に見られるように、いずれ
かの条件がこの発明の範囲から外れると、良好な
接合強度が得られないことがわかる。 上述のように、この発明の方法によれば、金属
Mo、Mo合金、金属Ｗ、およびＷ合金のうちの
いずれかからなる重質部材の一部を軽質の純Al
またはAl合金で置換構成することが可能となる
ので、これら重質部材の軽量化を可能とし、さら
に純AlやAl合金はすぐれた冷却作用をもつので、
この結果の複合ろう付け部材を、例えば炭酸ガス
レーザーの反射鏡や真空炉の熱反射壁材などとし
て用いた場合に、すぐれた性能を長期に亘つて発
揮するようになるなど工業上有用な効果がもたら
されるのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属Mo、Mo合金、金属Ｗ、およびＷ合金
   のうちのいずれかからなる被ろう付け部材のろう
   付け面に、平均層厚で0.1〜70μｍのAl−Si系合金
   薄膜を形成し、 この薄膜形成の被ろう付け部材に、真空中ある
   いは非酸化性雰囲気中、670〜850℃の温度に加熱
   の薄膜拡散処理を施し、 引続いて、この被ろう付け部材を、薄膜拡散層
   を介し、Si：６〜14重量％を含量するAl−Si系
   合金からなるろう材を用いて、純AlまたはAl合
   金の基体に真空ろう付けすることを特徴とする複
   合ろう付け部材の製造法。