JPH0672779A - 炭素部材の接合方法 - Google Patents
炭素部材の接合方法Info
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- JPH0672779A JPH0672779A JP4223815A JP22381592A JPH0672779A JP H0672779 A JPH0672779 A JP H0672779A JP 4223815 A JP4223815 A JP 4223815A JP 22381592 A JP22381592 A JP 22381592A JP H0672779 A JPH0672779 A JP H0672779A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】等方性黒鉛部材及び炭素繊維炭素複合部材と金
属等の他の部材との健全な接合体を得る接合方法を提供
する。 【構成】等方性黒鉛部材及び炭素繊維炭素複合部材と接
合する相手側の部材との間に室温における縦弾性係数が
１２×１０3kgｆ／mm2以下からなる金属板を介して接合
することを特徴とする炭素部材の接合方法。 【効果】接合層及び炭素部材に発生する熱応力を減少す
ることができ、熱応力によって炭素部材に生じるクラッ
クが防止され、健全な接合体を得ることができる。
属等の他の部材との健全な接合体を得る接合方法を提供
する。 【構成】等方性黒鉛部材及び炭素繊維炭素複合部材と接
合する相手側の部材との間に室温における縦弾性係数が
１２×１０3kgｆ／mm2以下からなる金属板を介して接合
することを特徴とする炭素部材の接合方法。 【効果】接合層及び炭素部材に発生する熱応力を減少す
ることができ、熱応力によって炭素部材に生じるクラッ
クが防止され、健全な接合体を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は航空宇宙機器及び核融合
装置用や高温ガス炉用の炉壁体をはじめ、炭素部材を使
用する工業製品全般に関する。
装置用や高温ガス炉用の炉壁体をはじめ、炭素部材を使
用する工業製品全般に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素部材を金属部材などの熱膨張
率の異なる部材に接合する方法として、特願昭62−2176
8 号明細書では炭素部材と金属部材との間にＭｏまたは
Ｍｏを含む合金を介して接合する方法を開示している。
また、特願平2−74574号明細書では、炭素部材と金属部
材との間に炭素繊維強化グラファイトを配置してろう付
けする方法を開示している。さらに、特願昭63−310778
号明細書では、両者の間にＮｉを介して接合する方法を
開示している。
率の異なる部材に接合する方法として、特願昭62−2176
8 号明細書では炭素部材と金属部材との間にＭｏまたは
Ｍｏを含む合金を介して接合する方法を開示している。
また、特願平2−74574号明細書では、炭素部材と金属部
材との間に炭素繊維強化グラファイトを配置してろう付
けする方法を開示している。さらに、特願昭63−310778
号明細書では、両者の間にＮｉを介して接合する方法を
開示している。
【０００３】従来の接合方法では、接合の過程で炭素部
材及び接合層に発生する熱応力の減少には限界がある。
このため、特に、接合層近傍の炭素部材にクラックが発
生し、健全な接合体が得られないと言う問題がある。
材及び接合層に発生する熱応力の減少には限界がある。
このため、特に、接合層近傍の炭素部材にクラックが発
生し、健全な接合体が得られないと言う問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】炭素部材を金属部材な
どの熱膨張率の異なる部材に接合する場合に両者の熱膨
張差によって接合過程で熱応力が生じ、接合層及び炭素
部材中にクラックが発生するという問題がある。特に、
炭素繊維強化炭素部材は繊維の配向方向によって熱膨張
率が小さい面で金属部材などの熱膨張率の大きい部材と
接合する場合がある。このため、特に、炭素繊維強化炭
素部材は熱膨張率差による熱応力やクラックの発生が問
題となる。
どの熱膨張率の異なる部材に接合する場合に両者の熱膨
張差によって接合過程で熱応力が生じ、接合層及び炭素
部材中にクラックが発生するという問題がある。特に、
炭素繊維強化炭素部材は繊維の配向方向によって熱膨張
率が小さい面で金属部材などの熱膨張率の大きい部材と
接合する場合がある。このため、特に、炭素繊維強化炭
素部材は熱膨張率差による熱応力やクラックの発生が問
題となる。
【０００５】本発明の目的は等方性炭素部材または炭素
繊維強化炭素複合部材と金属等の熱膨張率の異なる部材
を接合した場合に接合層または炭素部材に発生するクラ
ックを防止し、健全な接合体を得ることにある。
繊維強化炭素複合部材と金属等の熱膨張率の異なる部材
を接合した場合に接合層または炭素部材に発生するクラ
ックを防止し、健全な接合体を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は炭素部材を金属部材などの熱膨張率の異な
る部材に接合する方法において、両者の間に室温におけ
る縦弾性率が１２×103kgｆ／mm2 以下の特性を有する
金属板を介して接合する。この特性をもつ金属板とし
て、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｂなどが室温における縦弾性
率が１２×１０3kgf／mm2 以下で、前記金属板を介して
接合する。縦弾性率が１２×１０3kgｆ／mm2以上の金属
板の場合は本発明の目的を十分に達成できない。なお、
前記金属板は純度が高いほど弾性率をより小さくできる
ため、純度の高い方が望ましい。さらに、前記金属板の
厚さは０.４mm以下ではその効果が小さく、０.５mm以上
の厚さが望ましい。
め、本発明は炭素部材を金属部材などの熱膨張率の異な
る部材に接合する方法において、両者の間に室温におけ
る縦弾性率が１２×103kgｆ／mm2 以下の特性を有する
金属板を介して接合する。この特性をもつ金属板とし
て、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｂなどが室温における縦弾性
率が１２×１０3kgf／mm2 以下で、前記金属板を介して
接合する。縦弾性率が１２×１０3kgｆ／mm2以上の金属
板の場合は本発明の目的を十分に達成できない。なお、
前記金属板は純度が高いほど弾性率をより小さくできる
ため、純度の高い方が望ましい。さらに、前記金属板の
厚さは０.４mm以下ではその効果が小さく、０.５mm以上
の厚さが望ましい。
【０００７】
【作用】本発明は炭素部材と接合する相手材との間に、
室温における縦弾性率が１２×１０3kgｆ／mm2以下のＣ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｂなどの軟質の金属板を介して接合
することにより、金属板の塑性変形によって接合の過程
または使用中に生じる熱応力が減少できる。したがっ
て、熱応力によって接合層並びに炭素部材に発生するク
ラックが防止され、健全な炭素部材の接合体が得られ
る。
室温における縦弾性率が１２×１０3kgｆ／mm2以下のＣ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｂなどの軟質の金属板を介して接合
することにより、金属板の塑性変形によって接合の過程
または使用中に生じる熱応力が減少できる。したがっ
て、熱応力によって接合層並びに炭素部材に発生するク
ラックが防止され、健全な炭素部材の接合体が得られ
る。
【０００８】
〈実施例１〉厚さ５mm，３０mm角の等方性黒鉛及び炭素
繊維炭素複合部材とステンレス鋼との接合において、両
者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの無酸素銅板を介して接
合する。接合は該等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材
の接合面に銀ろう中に２％のＴｉを添加したペースト状
のろう材により、予め、メタライズ層を形成する。この
炭素部材とステンレス鋼との間に銅板を介して融点が７
８０℃の共晶銀ろうによって接合する。この方法によっ
て接合された接合体について剪断試験を行った結果、銅
板の厚さが０.５mm 以上の場合に炭素部材と同様の剪断
強度が得られ、接合体にクラックが発生していないこと
が確認された。
繊維炭素複合部材とステンレス鋼との接合において、両
者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの無酸素銅板を介して接
合する。接合は該等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材
の接合面に銀ろう中に２％のＴｉを添加したペースト状
のろう材により、予め、メタライズ層を形成する。この
炭素部材とステンレス鋼との間に銅板を介して融点が７
８０℃の共晶銀ろうによって接合する。この方法によっ
て接合された接合体について剪断試験を行った結果、銅
板の厚さが０.５mm 以上の場合に炭素部材と同様の剪断
強度が得られ、接合体にクラックが発生していないこと
が確認された。
【０００９】〈実施例２〉厚さ５mm，５０mm角の等方性
黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材とアルミ合金との接合に
おいて、両者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの純Ａｌ板を
介して接合する。接合は等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複
合部材の接合面に予め蒸着法により炭素部材側からＴｉ
−Ｐｄ−Ａｌの順にメタライズ層を形成する。炭素部材
とＡｌ合金との間にＡｌ板を介してＡｌ−Ｓｉろうによ
って接合する。この方法によって接合された接合体につ
いて剪断試験を行った結果、Ａｌ板の厚さが１mm以上の
場合に炭素部材と同様の剪断強度が得られ、接合体にク
ラックが発生していないことが確認された。
黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材とアルミ合金との接合に
おいて、両者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの純Ａｌ板を
介して接合する。接合は等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複
合部材の接合面に予め蒸着法により炭素部材側からＴｉ
−Ｐｄ−Ａｌの順にメタライズ層を形成する。炭素部材
とＡｌ合金との間にＡｌ板を介してＡｌ−Ｓｉろうによ
って接合する。この方法によって接合された接合体につ
いて剪断試験を行った結果、Ａｌ板の厚さが１mm以上の
場合に炭素部材と同様の剪断強度が得られ、接合体にク
ラックが発生していないことが確認された。
【００１０】〈実施例３〉厚さ１０mm，５０mm角の等方
性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材と炭素鋼との接合にお
いて、両者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの銀板並びにニ
オブ板を介して銀ろうにより接合する。接合前に炭素部
の接合面に蒸着法により炭素部材側からＴｉ−Ｐｄ−Ｎ
ｉの順にメタライズ層を形成する。また、銀板及びニオ
ブ板の表面にはＮｉめっきを施してある。
性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材と炭素鋼との接合にお
いて、両者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの銀板並びにニ
オブ板を介して銀ろうにより接合する。接合前に炭素部
の接合面に蒸着法により炭素部材側からＴｉ−Ｐｄ−Ｎ
ｉの順にメタライズ層を形成する。また、銀板及びニオ
ブ板の表面にはＮｉめっきを施してある。
【００１１】この方法によって接合された接合体につい
て剪断試験を行った結果、銀板及びニオブ板の厚さが
０.５mm 以上の場合に炭素部材と同様の剪断強度が得ら
れ、接合体にクラックが発生していないことが確認され
た。
て剪断試験を行った結果、銀板及びニオブ板の厚さが
０.５mm 以上の場合に炭素部材と同様の剪断強度が得ら
れ、接合体にクラックが発生していないことが確認され
た。
【００１２】〈実施例４〉厚さ３mm，５０mm角の等方性
黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材と同形状のアルミナセラ
ミックスとの接合において、両者の間に厚さが０.１ 〜
１０mmの純銅板を介して銀ろうにより接合した。接合は
予め等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材の接合面に蒸
着法により炭素部材側からＴｉ−Ｐｄ−Ｎｉの順にメタ
ライズ層を形成する。また、セラミックスの接合面には
Ｍｏ−Ｍｎメタライズ法により金属化層を形成する。こ
の方法によって接合された接合体について剪断試験を行
った結果、銅板の厚さが０.５mm 以上の場合に炭素部材
と同様の剪断強度が得られ、接合体にクラックの発生が
ないことが確認された。接合体を半導体用の絶縁冷却基
板とした。
黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材と同形状のアルミナセラ
ミックスとの接合において、両者の間に厚さが０.１ 〜
１０mmの純銅板を介して銀ろうにより接合した。接合は
予め等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材の接合面に蒸
着法により炭素部材側からＴｉ−Ｐｄ−Ｎｉの順にメタ
ライズ層を形成する。また、セラミックスの接合面には
Ｍｏ−Ｍｎメタライズ法により金属化層を形成する。こ
の方法によって接合された接合体について剪断試験を行
った結果、銅板の厚さが０.５mm 以上の場合に炭素部材
と同様の剪断強度が得られ、接合体にクラックの発生が
ないことが確認された。接合体を半導体用の絶縁冷却基
板とした。
【００１３】〈実施例５〉３０mm角，厚さ５mmの炭素繊
維強化炭素材の接合面にＡｇとＣｕとの共晶合金粉末中
にＴｉ粉末を２ｗｔ％、さらに、これに有機溶剤を添加
してペースト状にしたろう材を２００μｍの厚さに塗付
する。これを真空炉中８５０℃に加熱することにより、
炭素質体の表面に接合用の金属化層を形成する。なお、
炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維の配向方向に対し
て直角方向の面に金属化層を設ける。この方法により表
面が金属化された炭素部材１００個を内部に水冷の冷却
構造を有するステンレス製の冷却構造体に厚さ１mmの無
酸素銅箔を介してタイル状にろう付する。ろう付は銀ろ
うを用いてＡｒ雰囲気中で行った。
維強化炭素材の接合面にＡｇとＣｕとの共晶合金粉末中
にＴｉ粉末を２ｗｔ％、さらに、これに有機溶剤を添加
してペースト状にしたろう材を２００μｍの厚さに塗付
する。これを真空炉中８５０℃に加熱することにより、
炭素質体の表面に接合用の金属化層を形成する。なお、
炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維の配向方向に対し
て直角方向の面に金属化層を設ける。この方法により表
面が金属化された炭素部材１００個を内部に水冷の冷却
構造を有するステンレス製の冷却構造体に厚さ１mmの無
酸素銅箔を介してタイル状にろう付する。ろう付は銀ろ
うを用いてＡｒ雰囲気中で行った。
【００１４】この方法により接合された冷却構造体を核
融合装置用の受熱板として適用するため、構造体の冷却
通路に流速３ｍ／ｓの冷却水で流しながら炭素部材の表
面に熱流束２０ＭＷ／ｍ2 の水素イオンビームを連続的
に照射し、冷却構造体の健全性を確認した。この結果、
炭素部材及び接合層にはクラックや剥離は見られず、健
全であることが確認された。
融合装置用の受熱板として適用するため、構造体の冷却
通路に流速３ｍ／ｓの冷却水で流しながら炭素部材の表
面に熱流束２０ＭＷ／ｍ2 の水素イオンビームを連続的
に照射し、冷却構造体の健全性を確認した。この結果、
炭素部材及び接合層にはクラックや剥離は見られず、健
全であることが確認された。
【００１５】〈実施例６〉厚さ１０mm，５０mm角の炭素
繊維強化炭素複合材の接合表面にＣｕの粉末中に３０ｍ
ａｓｓ％のＴｉ粉末を、さらに、これに有機溶剤を添加
してペースト状にしたろう材を２００μｍの厚さに塗付
する。これを真空炉中で１０００℃に加熱することによ
り、炭素複合材の両表面に接合用の金属化層を形成す
る。なお、炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維の配向
方向に対して直角方向の面に金属化層を設ける。この方
法により接合面が金属化された炭素部材５０個を冷却構
造を有するＭｏ製の冷却構造体に接合するにあたり、両
者の間に厚さ２mmの無酸素銅板を介して接合した。接合
は厚さ５０μｍの銀ろう箔を用いて真空炉中でタイル状
にろう付した。
繊維強化炭素複合材の接合表面にＣｕの粉末中に３０ｍ
ａｓｓ％のＴｉ粉末を、さらに、これに有機溶剤を添加
してペースト状にしたろう材を２００μｍの厚さに塗付
する。これを真空炉中で１０００℃に加熱することによ
り、炭素複合材の両表面に接合用の金属化層を形成す
る。なお、炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維の配向
方向に対して直角方向の面に金属化層を設ける。この方
法により接合面が金属化された炭素部材５０個を冷却構
造を有するＭｏ製の冷却構造体に接合するにあたり、両
者の間に厚さ２mmの無酸素銅板を介して接合した。接合
は厚さ５０μｍの銀ろう箔を用いて真空炉中でタイル状
にろう付した。
【００１６】この方法により接合された冷却構造体を核
融合装置用の受熱板として適用するため、この構造体の
冷却通路に流速５ｍ／ｓの冷却水で流しながら炭素部材
の表面に熱流束２０ＭＷ／ｍ2 の水素イオンビームを連
続的に照射し、冷却構造体の健全性を確認した。この結
果、炭素部材及び接合層にはクラックや剥離は見られ
ず、健全であることが確認された。
融合装置用の受熱板として適用するため、この構造体の
冷却通路に流速５ｍ／ｓの冷却水で流しながら炭素部材
の表面に熱流束２０ＭＷ／ｍ2 の水素イオンビームを連
続的に照射し、冷却構造体の健全性を確認した。この結
果、炭素部材及び接合層にはクラックや剥離は見られ
ず、健全であることが確認された。
【００１７】〈実施例７〉厚さ５mm，５０mm角の等方性
黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材と銅マトリックス中にＡ
ｌ2Ｏ3粉末を分散したアルミナ分散合金との接合におい
て、両者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの純銅板を介して
接合する。接合前に等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部
材の接合面に予め銀ろう中に２％のＴｉを添加したペー
スト状のろう材により、メタライズ層を形成する。この
方法によって接合された接合体について剪断試験を行っ
た結果、Ｃｕの厚さが１mm以上の場合に炭素部材と同様
の剪断強度が得られ、接合体にクラックが発生していな
いことが確認された。
黒鉛及び炭素繊維炭素複合部材と銅マトリックス中にＡ
ｌ2Ｏ3粉末を分散したアルミナ分散合金との接合におい
て、両者の間に厚さが０.１ 〜１０mmの純銅板を介して
接合する。接合前に等方性黒鉛及び炭素繊維炭素複合部
材の接合面に予め銀ろう中に２％のＴｉを添加したペー
スト状のろう材により、メタライズ層を形成する。この
方法によって接合された接合体について剪断試験を行っ
た結果、Ｃｕの厚さが１mm以上の場合に炭素部材と同様
の剪断強度が得られ、接合体にクラックが発生していな
いことが確認された。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、金属板の塑性変形によ
って接合層及び炭素部材に発生する熱応力を減少でき
る。したがって、熱応力によって炭素部材に生じるクラ
ックが防止され、健全な接合体を得ることができる。こ
のため、融合装置用炉壁体などの大型構造物の接合も容
易に製作できる。
って接合層及び炭素部材に発生する熱応力を減少でき
る。したがって、熱応力によって炭素部材に生じるクラ
ックが防止され、健全な接合体を得ることができる。こ
のため、融合装置用炉壁体などの大型構造物の接合も容
易に製作できる。
Claims (3)
- 【請求項１】炭素部材を熱膨張率の異なる部材に接合す
る方法において、前記部材との間に室温における縦弾性
係数が１２×１０3kgｆ／mm2以下からなる金属板を介し
て接合することを特徴とする炭素部材の接合方法。 - 【請求項２】請求項１において、縦弾性係数が１２×１
０3kgｆ／mm2以下からなる前記金属板は、Ｃｕ，ＡｇＡ
ｌ，Ｎｂのいずれかである炭素部材の接合方法。 - 【請求項３】請求項１において、前記炭素部材は、炭素
繊維強化炭素部材である炭素部材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4223815A JPH0672779A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 炭素部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4223815A JPH0672779A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 炭素部材の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0672779A true JPH0672779A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=16804157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4223815A Pending JPH0672779A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 炭素部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672779A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791686A (en) * | 1995-03-24 | 1998-08-11 | Nsk Ltd. | Energy absorbing intermediate steering shaft |
| JP2008507465A (ja) * | 2004-07-20 | 2008-03-13 | エンテ ペル レ ヌオベ テクノロジィ、レネルジア エ ラムビエンテ（エネア） | 遷移材料の介在によるセラミック材料と金属材料とのための接合工程 |
| KR100966059B1 (ko) * | 2001-01-16 | 2010-06-28 | 다피모 코.비.브이.,엘엘씨 | 끊김없는 전송률 어댑테이션을 이용하는 고속 초기화 방법, 시스템, 송수신기 및 정보저장매체 |
| JP2014205609A (ja) * | 2013-03-20 | 2014-10-30 | ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム | ロウ付けおよび半田付け工程を用いるコミュテータの製造方法 |
| JP2014224030A (ja) * | 2013-03-20 | 2014-12-04 | シェンジェン ジョイント ウェルディング マテリアル カンパニー リミテッド | ロウ付けおよび半田付け工程を用いてグラファイト構造体に金属シートを付す方法 |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP4223815A patent/JPH0672779A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791686A (en) * | 1995-03-24 | 1998-08-11 | Nsk Ltd. | Energy absorbing intermediate steering shaft |
| KR100966059B1 (ko) * | 2001-01-16 | 2010-06-28 | 다피모 코.비.브이.,엘엘씨 | 끊김없는 전송률 어댑테이션을 이용하는 고속 초기화 방법, 시스템, 송수신기 및 정보저장매체 |
| JP2008507465A (ja) * | 2004-07-20 | 2008-03-13 | エンテ ペル レ ヌオベ テクノロジィ、レネルジア エ ラムビエンテ（エネア） | 遷移材料の介在によるセラミック材料と金属材料とのための接合工程 |
| JP2014205609A (ja) * | 2013-03-20 | 2014-10-30 | ジョンソン エレクトリック ソシエテ アノニム | ロウ付けおよび半田付け工程を用いるコミュテータの製造方法 |
| JP2014224030A (ja) * | 2013-03-20 | 2014-12-04 | シェンジェン ジョイント ウェルディング マテリアル カンパニー リミテッド | ロウ付けおよび半田付け工程を用いてグラファイト構造体に金属シートを付す方法 |
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