JPH1025173A

JPH1025173A - 炭素材料金属接合体その製造法及びプラズマ対向材

Info

Publication number: JPH1025173A
Application number: JP8183241A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hyakki; 康夫百鬼; Yoshihiro Kikuchi; 好洋菊池; Takayuki Suzuki; 孝幸鈴木
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性、熱伝導率及び接合強度に優れた炭素
材料金属接合体その製造法並びにプラズマ対向材を提供
する。【解決手段】炭素材料と金属体が銅とチタンを含む銅
合金被覆炭素材料の、銅合金被覆層を介して接合された
炭素材料金属接合体、炭素材料上に銅とチタンを含む混
合物層又は銅とチタンを含む合金層を加熱溶融して銅合
金被覆層を形成した銅合金被覆炭素材料を、該銅合金被
覆層を介して金属体と重ね合わせて配置し、次いで加熱
することを特徴とする炭素材料金属接合体の製造法及び
該炭素材料金属接合体を用いてなる核融合装置のプラズ
マ対向材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に核融合装置の
プラズマ対向材に好適な、炭素材料金属接合体その製造
法及び前記炭素材料金属接合体を用いたプラズマ対向材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素材料は優れた耐熱性、熱伝導率及び
化学安定性を有することから、高温下で使用される各種
の部材として極めて有用である。この優れた特長を生か
し、かつ冷却効率の向上、機械的強度の補強等の目的か
ら、炭素材料と金属とを冶金的に接合した部材が、核融
合装置のプラズマ対向材、半導体製造装置用部材等で要
求されている。炭素材料と金属の冶金的な接合の方法と
しては、炭素材料と金属との間にろう材を介したろう付
けが一般的に行われている。

【０００３】しかし、単なるろう付けの場合、炭素材料
と金属の熱膨張係数の相違から双方が剥離しやすく、接
合強度等の信頼性が低い等の問題がある。このような問
題を解決する手法として、例えば、特開平５−１８６２
７６号公報では、表面が緻密で、内部が疎である炭素繊
維強化炭素複合材（Ｃ／Ｃ複合材）にＨＩＰ（Hot Isos
tatic Press（熱間等方圧プレス））により銅などの高
熱伝導率材料を含浸し、銅の組成がゆるやかに変化する
傾斜機能性を持たせ、熱膨張差を緩和した材料を提案し
ている。さらに、特開昭６３−３１０７７８号公報で
は、炭素材料の接合面をメタライズした後、ニッケルな
どの応力緩和層を介して金属基材と接合する方法を提案
している。

【０００４】核融合装置のプラズマ対向材等において
は、炭素材料の有する耐熱性及び化学安定性を有効に利
用するためには、接合面の反対側の面（プラズマ対向
面）には金属が含有されないことが必要である。また、
接合の利点を生かすためにも熱伝導率を低下させないこ
とが必要となる。特開平５−１８６２７６号公報に示さ
れる方法では、加圧含浸による銅の侵入深さはＣ／Ｃ複
合材の気孔分布に依存する。このため、プラズマ対向面
に金属を全く含有せず、かつ接合面の銅含有量を充分な
ものとするためには、気孔分布の厳密な制御が必要であ
り、そのようなＣ／Ｃ複合材の量産は困難である。

【０００５】一方、特開昭６３−３１０７７８号公報に
示される方法では、応力緩和層を介して接合を行うた
め、２面の接合となり、接合の工程が複雑になる。ま
た、メタライズ層と炭素材料では熱膨張係数が異なるた
め、熱応力により、その界面から剥離が発生するおそれ
もある。さらに、このような接合には銀ろう材が使用さ
れることが多いが、銀ろう材は融点が低いため、核融合
のように高温での使用の場合、耐熱性等が問題となり、
かつ中性子に曝された際の銀の放射化により、ろう材が
劣化し接合強度が低下するという大きな問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの課
題を解決するものである。請求項１記載の発明は、金属
との接合性、耐熱性及び熱伝導率が優れた銅合金被覆炭
素材料を提供するものである。また、請求項２記載の発
明は、金属との接合性、耐熱性及び熱伝導率が優れた銅
合金被覆炭素材料を比較的簡易に製造できる製造法を提
供するものである。さらに請求項３記載の発明は、低放
射化で金属との接合性、耐熱性及び熱伝導率が優れたプ
ラズマ対向材を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素材料と金
属体が銅とチタンを含む銅合金被覆炭素材料の、銅合金
被覆層を介して接合された炭素材料金属接合体に関す
る。また、本発明は、炭素材料上に銅とチタンを含む混
合物層又は銅とチタンを含む合金層を加熱溶融して銅合
金被覆層を形成した銅合金被覆炭素材料を、該銅合金被
覆層を介して金属体と重ね合わせて配置し、次いで加熱
することを特徴とする炭素材料金属接合体の製造法に関
する。さらに、本発明は、前記炭素材料金属接合体を用
いてなる核融合装置のプラズマ対向材に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる炭素材料は、
一般に知られている等方性や異方性の人造黒鉛材、炭素
繊維強化炭素複合材（Ｃ／Ｃ複合材）等であり、特に制
限はないが、炭素材料に開気孔が存在するものが銅合金
が炭素材料の開気孔に入り込み接着強度を向上させるの
で好ましく、３％以上の開気孔率を有する炭素材料を用
いることがより好ましい。なお、開気孔率Ｐ（体積％）
は、Ｗ１：乾燥重量（ｇ）、Ｗ２：水中重量（ｇ）、Ｗ
３：飽水重量（ｇ）を測定し、次式より算出する（水中
置換法）。

【０００９】

【数１】

【００１０】また、接着強度の向上及び熱膨張係数差の
緩和等のためには、炭素材料に穴、溝加工等を施した炭
素材料を用いることができる。この場合、穴又は溝の開
口部の面積の割合は、銅合金被覆を行う面積に対して２
０〜８０％の範囲が好ましい。銅とチタンを含む混合粉
又は銅とチタンを含む合金粉（以下混合粉又は合金粉と
する）において、銅を使用するのは、高い熱伝導率、比
較的低温で溶融可能、低価格等の理由からであると同時
に、一般に冷却体には銅が使用されるため、冷却体との
接合が容易になる利点があるからである。しかし、銅単
体を溶融させたのでは炭素材料とは濡れず、また接着し
ないため、濡れ性及び接着性を改善する活性な金属を添
加する必要があり、そのため本発明では添加金属とし
て、その効果が大きく炭素材料と反応して炭化物を形成
するチタンを使用する。

【００１１】チタンの使用は、銅の濡れ性改善及び炭化
チタンによる銅と炭素材料の接着には寄与する。一方、
熱伝導率の点から見れば、銅の優れた熱伝導率を低下さ
せる傾向にある。従って、熱伝導率を高くするために、
前記の混合粉又は合金粉に含まれるチタン量を濡れ性改
善及び接着に必要な量のみとして熱伝導率の低下を極力
小さくするのが好ましい。具体的には、前記の混合粉又
は合金粉の重量組成は、濡れ性改善の効果、接着性、熱
伝導率、耐熱衝撃性等の点から、銅が９８〜６０重量
％、チタンが２〜４０重量％の範囲であることが好まし
く、銅が９６〜７０重量％、チタンが４〜３０重量％で
あることがさらに好ましい。前記の混合粉又は合金粉を
用いた混合物層又は合金層を形成する金属としては、銅
及びチタン以外の金属を本発明の効果を損なわない程度
含んでも良いが、前記特性が優れ、比較的低価格である
ことから、銅及びチタンからなるものが好ましい。

【００１２】本発明において、銅とチタンを含む混合物
層又は銅とチタンを含む合金層を加熱溶融した銅合金被
覆層は、冷却体である金属体との接合性に優れることか
ら、次の２つのいずれかの構造をとることが好ましい。
一つは、チタン濃度が炭素材料との界面から銅合金の表
面に向かい断続的又は連続的に減少している層構造であ
る。もう一つはチタン濃度が炭素材料との界面から銅合
金の表面に向かい断続的又は連続的に減少している層又
は均一なチタン濃度の銅合金被覆層上にさらに銅の層が
形成されている層構造である。これらの様子は、ＸＭＡ
（X-ray Micro Analyser：Ｘ線表面微小部分析装置）等
を用いて分析することが出来る。

【００１３】本発明における炭素材料金属接合体は、炭
素材料と金属体が銅とチタンを含む銅合金被覆炭素材料
の銅合金被覆層を介して接合されたものであるが、この
「介して」ということは銅合金被覆層が炭素材料と金属
体との間に介在していればよいということであり、銅合
金被覆層上に銅の層を形成したものを炭素材料と金属体
との間に介在させても差し支えない。本発明において
は、銅合金被覆層上にさらに銅の層が形成された層構造
であることが金属体との接合性が優れ好ましい。銅合金
被覆層及び銅の層の全体（以下金属複合層という）の厚
さは特に制限されないが、全体として０．０５〜３mmで
あることが接合性の点で好ましく、０．１〜２mmである
ことが熱伝導率、加工性等の点でさらに好ましい。なお
金属複合層の厚さは接合後においても変わらない。

【００１４】本発明における炭素材料金属接合体は、炭
素材料上に上記の銅合金被覆層又は金属複合層を形成し
た銅合金被覆炭素材料を得た後、該銅合金被覆層又は金
属複合層と金属体が接触するように配置し、加熱するこ
とにより得られる。また上記の銅合金被覆炭素材料を製
造する一つの方法としては、炭素材料上に、二層以上の
銅とチタンを含む混合物層若しくは銅とチタンを含む合
金層を配置するか又は前記の各層とその層上にさらに銅
の層を配置し、それらの配置の際、前記の各層が二層以
上となる場合は各層の混合物の金属総量中におけるチタ
ンの配合割合が上層になるほど少ないものとし、これら
を加熱溶融して一体の銅合金の被覆層を形成する方法が
ある。この場合、加熱溶融は全層を形成してから行って
もよいし一層毎に行ってもよい。最上層としてチタンを
含まない銅のみの層を配置するのが銅からなる金属体と
の接合性が良好なので好ましい。

【００１５】前記の方法において、層状に配置する銅と
チタンを含む混合物又は銅とチタンを含む合金の種類に
より、各種の配置方法がある。その一法は、銅とチタン
を含む混合物又は銅とチタンを含む合金の代わりに銅合
金箔又は銅合金板を用いる方法である。この場合はこれ
を極薄く一層又は二層以上炭素材料上に配置し、この上
に場合により銅粉、銅箔又は銅板を配置して加熱、溶融
することができる。ここで二層以上銅合金箔又は銅合金
板を用いる場合、箔状又は板状の銅合金の金属総量中に
おけるチタンの配合割合が上層になるほど少ないものを
用いる。なお、配置する銅合金箔又は銅合金板全体の厚
さは、熱伝導率の点から０．１μｍ〜２mmが好ましく、
０．１μｍ〜１mmがより好ましく、０．１〜１００μｍ
であることがさらに好ましい。また、さらに銅のみの層
を設ける場合、銅の層の厚さは特に制限されないが、接
合性等の点から０．０５〜３mmが好ましい。

【００１６】また別の一法として、銅とチタンを含む混
合物又は銅とチタンを含む合金として混合粉又は合金粉
を用いることができ、この場合は、この混合粉又は合金
粉を極薄く一層又は二層以上炭素材料上に配置し、この
上に場合により銅粉、銅箔又は銅板を配置して加熱溶融
することができる。また二層以上の混合粉又は合金粉の
層を用いる場合、混合粉又は合金粉の金属総量中におけ
るチタンの配合割合が上層になるほど少ない配合として
用いる。銅とチタンを粉体で用いる場合又は銅とチタン
を含む合金を粉体で用いる場合、これらを単に混合して
粉体として使用するか又は合金粉をそのまま使用しても
良いが、これらに有機バインダー、溶剤等を加えてペー
スト状にし、これを炭素材料上に塗布し乾燥して加熱溶
融する手法を用いると、より均一な被覆が可能となるの
で好ましい。

【００１７】前記ペースト状にしたものを用いる手法に
おいて、有機バインダーには、公知の熱硬化性樹脂、熱
可塑性樹脂等が用いられ、特に制限はないが、炭化率が
高いものほど熱処理後の銅合金中に残留する炭素が多く
なるため、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルア
ルコール、メチルセルロース、エチルセルロース等の低
炭化率の有機バインダーを用いることが好ましい。ま
た、溶剤は、ペーストの安定性及び作業性から、沸点が
１００〜２００℃のものが好ましく、具体的には、エチ
レングリコール、ブタノール等の有機溶剤又は水を、有
機バインダーとの相溶性を考えて選択して用いることが
より好ましい。なお、この場合も、配置するチタンを含
む層の厚さは、熱伝導率の点から０．１μｍ〜２mmが好
ましく、０．１μｍ〜１mmがより好ましく、０．１〜１
００μｍであれることがさらに好ましい。また、さらに
銅のみの層を設ける場合、銅の層の厚さは特に制限され
ないが、接合性等の点から０．０５〜３mmが好ましい。

【００１８】混合粉又は合金粉、有機バインダー及び溶
剤の配合割合は、ペーストの作業性、被服層の緻密化等
の点で混合粉又は合金粉が５０〜９０重量％、有機バイ
ンダーが５〜４０重量％及び溶剤が５〜４０重量％の範
囲が好ましく、混合粉又は合金粉が６０〜９０重量％、
有機バインダーが５〜３０重量％及び溶剤が５〜３０重
量％の範囲がより好ましく、混合粉又は合金粉が７０〜
９０重量％、有機バインダーが５〜２５重量％及び溶剤
が５〜２５重量％の範囲であることがさらに好ましい。
これらの成分は、全組成物全体が１００重量％となるよ
うに配合される。

【００１９】また、被覆層を形成する別の方法として、
予め、銅合金箔又は銅合金板の成形体であってチタンの
割合が多い層から少ない層へ断続的又は連続的に減少し
ている成形体又は前記の層状構造若しくは均一なチタン
の割合の層上にさらに銅のみの層を含む成形体（傾斜
材）を製造し、これをチタンの割合が多い層を炭素材料
側として炭素材料上に配置し、加熱溶融して一体の被覆
層を形成する方法を行うこともできる。なお、この場合
も、この傾斜材のチタンを含む層の厚さは、熱伝導率の
点から０．１μｍ〜２mmが好ましく、０．１μｍ〜１mm
がより好ましく、０．１〜１００μｍであることがさら
に好ましい。また、さらに銅のみの層を設ける場合、銅
の層の厚さは特に制限されないが、接合性等の点から
０．０５〜３mmが好ましい。

【００２０】この方法において、この傾斜材は、前記の
銅とチタンを含む混合物として銅合金箔又は銅合金板を
用いる方法又は銅とチタンを含む混合物として混合粉又
は合金粉を用いる方法で金属被覆層又は合金被覆層のみ
をまず作製し、これをチタンの割合が多い層を炭素材料
側として炭素材料上に配置し、加熱溶融して一体の被覆
層を形成することができる。

【００２１】各方法で行う加熱溶融においては、銅、チ
タン及び炭素材料は酸素と反応しやすいため、雰囲気に
は酸素がないことが好ましい。また、チタンは窒素とも
反応するので窒素も存在しない雰囲気とすることが好ま
しい。このような理由から、加熱溶融は真空中又は窒素
以外の不活性ガス雰囲気で行うのが好ましい。真空で加
熱溶融を行う場合には、酸化防止のため、その真空度は
１Pa以下の高真空であることが好ましく、０．１Pa以下
の高真空であることがより好ましい。

【００２２】また、雰囲気が窒素以外の不活性ガスの場
合には、酸素・窒素等の含有量が少ない高純度のガスを
用い、酸素不純物及び窒素不純物が２０ppm以下のガス
を用いることが好ましい。不活性ガスとしては、アルゴ
ン、ヘリウム等が好ましい。加熱溶融温度は、９００〜
１６００℃とするのが溶融性及び組成変化がない点から
好ましく、溶融性の点で９５０℃以上がより好ましく、
１０５０℃以上がさらに好ましい。以上の加熱溶融によ
り一体の被覆層が形成される。そしてこれにより、炭素
材料上にチタンを含む銅合金の被覆層が形成される。

【００２３】炭素材料と金属体は、銅とチタンを含む銅
合金被覆炭素材料の銅合金被覆層を介して接合される
が、接合する方法としては、銅合金被覆炭素材料の銅合
金被覆面を研磨して平面を出した後、洗浄を行い清浄に
したものと、金属体を研磨して平面を出した後、洗浄を
行い清浄にしたものとを、銅合金被覆面が金属体と接触
するように重ね合わせ、加熱処理を行う。なお、銅合金
被覆炭素材料の銅合金被覆層上に銅の層が形成されてい
る場合は、銅の層の表面を研磨して平面を出した後、洗
浄を行い清浄にしたものと、金属体を研磨して平面を出
した後、洗浄を行い清浄にしたものとを、銅の層が金属
体と接触するように重ね合わせ、加熱処理を行う。

【００２４】銅合金被覆炭素材料と金属体又は該銅の層
の平面度は良いものほど好ましい。また、加熱処理の
際、銅合金被覆炭素材料又は該銅の層は金属体と重ね合
わせるだけでも良いが、荷重を加えると銅合金被覆面又
は銅の層の面と金属体が密着するためさらに好ましい。
ただし、あまり大きな荷重をかけると銅合金被覆炭素材
料の炭素基材が破壊されたり、金属体が著しく変形して
しまうため、荷重は０．０１MPa〜１０MPaが好ましく、
１MPa〜１０MPaがさらに好ましい。加熱処理の温度は、
金属体の溶融変形がないように、使用する金属体の融点
以下の温度であり、かつ銅合金被覆炭素材料の銅合金が
組成変化しない温度、すなわち金属体として銅を使用す
る場合は、銅の融点が１０８３℃である点から９００℃
〜１０８０℃が好ましく、銅合金の軟化性の点から９５
０℃〜１０８０℃がさらに好ましい。

【００２５】本発明で使用する金属体は、特に制限はな
いが、融点、熱伝導率等の点から、銅、モリブデン、タ
ングステン、鉄、チタン等の金属又はこれらの合金を材
料とする金属体が好ましく、特に加工性、低価格等の点
から銅又は銅合金を材料とする金属体がさらに好まし
い。

【００２６】銅合金被覆炭素材料と金属体との接合の加
熱処理においても、銅、チタン及び炭素材料は酸素と反
応しやすいため、雰囲気には酸素がないことが好まし
い。また、チタンは窒素とも反応するので窒素も存在し
ない雰囲気とすることが好ましい。このような理由か
ら、加熱処理は真空中又は窒素以外の不活性ガス雰囲気
で行うのが好ましい。真空で加熱処理を行う場合には、
酸化防止のため真空度は１Pa以下の高真空であることが
好ましく、０．１Pa以下の高真空であるのがより好まし
い。

【００２７】また、雰囲気が窒素以外の不活性ガスの場
合には、酸素・窒素等の含有量が少ない高純度のガスを
用い、酸素不純物及び窒素不純物が２０ppm以下のガス
を用いることが好ましい。不活性ガスとしては、アルゴ
ン、ヘリウム等が好ましい。以上の加熱処理により炭素
材料金属接合体を製造できる。以上のようにして得られ
る炭素材料金属接合体は、耐熱衝撃性、接合強度及びそ
の信頼性が高く、かつ高熱伝導率なプラズマ対向材とす
ることができる。

【００２８】前記金属体は、接合した銅合金被覆炭素材
料を冷却する働きをするものをいう。その構造は、冷却
効率を高めるため、ガス、水等の液体により冷却を行う
ことが可能な構造を有するものが好ましく、例えばブロ
ック状または板状の金属体に冷媒を流通させるための貫
通穴が設けられている構造、金属体に冷媒の流通する管
を接合した構造等のものを用いることが好ましい。その
一例の断面図を図１に示す。炭素材料２と銅合金被覆層
１が接合されている。そして、銅合金被覆層１は加熱処
理により金属体３と接合している。金属体３には、冷媒
を流通する冷却管５が形成されている。

【００２９】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。実施例１〜４及び比較例１、２２５mm×２５mm×２５mmの寸法に加工した二次元Ｃ／Ｃ
複合材（日立化成工業(株)製、商品名ＰＣＣ−２Ｓ、開
気孔率８％）を基材として使用した。また被覆層を形成
するための材料として銅粉（福田金属箔粉工業(株)製、
電解銅粉）とチタン粉（高純度化学研究所製、平均粒径
１０μｍ）を使用し、これらの混合粉は表１に示す配合
割合で混合したものを使用し、この混合粉及び銅粉各６
０重量％にアルキド樹脂（日立化成工業(株)製、商品名
Ｖ９０１）を３０重量％及びブタノールを１０重量％添
加、混合してペースト化したものをそれぞれ基材上に実
施例１及び実施例３については混合粉ペーストを、また
実施例２及び実施例４については混合粉ペースト、銅粉
ペーストの順に表１に示した厚さになるように塗布した
後、０．１Paの真空雰囲気中で、１３００℃に加熱溶融
し１時間保持して銅合金被覆炭素材料を得た。得られた
銅合金被覆炭素材料の銅合金被覆面を研磨、洗浄を行っ
たものを、研磨、洗浄を行った２５mm×２５mm×２５mm
の寸法の銅ブロックと、銅合金被覆面で接するように重
ね合わせ、２MPaの荷重をかけた後、０．１Paの真空雰
囲気中で、表１に示した温度に加熱し３０分保持して炭
素材料銅接合体を得た。

【００３０】得られた炭素材料銅接合体の接合面を含
み、厚さ５mmになるように切断して熱伝導率測定用の試
験片を得、真空理工(株)製、ＴＣ−７０００を用いて熱
伝導率を測定した。その結果を表１に示す。但し上記試
験において、比較例１は銅合金を被覆しない炭素材料を
チタン入銀ろう材を用いて銅ブロックと接合したものに
ついて熱伝導率を測定し、また比較例２は基材単体の熱
伝導率を測定した。

【００３１】さらに、上記の実施例及び比較例で得られ
た炭素材料銅接合体について、高温下（８５０℃）にお
いて引張り試験機により接合体破壊強度を測定した。な
おクロスヘッドの速度は０．５mm／分とした。得られた
破壊荷重から次式により接合体破壊強度を算出した。そ
の結果を併せて表１に示す。但し上記試験において、比
較例１は銅合金を破壊しない炭素材料を銅ブロックとチ
タン入銀ろうを用いて接合したものについて破壊強度を
測定し、また比較例２は基材単体の強度を測定した。こ
の結果、比較例１であるチタン入銀ろうを使用して接合
したものは、ろう材が溶融し、接合面で破断した。ま
た、本発明である銅合金被覆を行い、ろう材を使用せず
接合したものについては、実施例１〜４は基材内部で破
壊した。

【００３２】

【数２】但し、Ｔは接合体破壊強度（MPa）、Ｐは破壊荷重
（Ｎ）、Ａは試料の断面積（mm²）である。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例５〜８及び比較例３、４２５mm×２５mm×２５mmの寸法に加工した一次元Ｃ／Ｃ
複合材（日立化成工業(株)製、商品名ＨＵＤ−１Ｓ）を
基材として使用した。また被覆層を形成する材料として
銅粉（福田金属箔粉工業(株)製、電解銅粉）とチタン粉
（高純度化学研究所製、平均粒径１０μｍ）を使用し、
各層の混合粉は表２に示す配合割合で混合し、次いでこ
れらの混合粉及び銅粉をそれぞれ基材上に実施例５及び
実施例７については混合粉を、また実施例６及び実施例
８については混合粉、銅粉の順に表２に示す所定厚さに
なるように、層状に配置し、加圧成形して一体の成形体
とした。この成形体をチタンの割合が多い層をＣ／Ｃ複
合材側としてＣ／Ｃ複合体上に配置した後、アルゴンガ
ス（酸素及び窒素不純物を各々１０ppm以下）雰囲気中
で、それぞれ１２００℃に加熱溶融し１時間保持して銅
合金被覆炭素材料を得た。得られた銅合金被覆炭素材料
の銅合金被覆面を研磨、洗浄したものを、研磨、洗浄し
た２５mm×２５mm×２５mmの寸法の銅ブロックと、銅合
金被覆面の面が接するように重ね合わせ、２MPaの荷重
をかけた後、アルゴンガス（酸素不純物及び窒素不純物
を各々１０ppm以下）雰囲気中で、それぞれ表２に示す
温度に加熱し３０分保持して炭素材料銅接合体を得た。

【００３５】得られた炭素材料銅接合体を接合面を含
み、厚さ５mmになるように切断して熱伝導率測定用の試
験片を得、熱伝導率を測定した。その結果を表２に示
す。但し上記試験において、比較例３は銅合金を被覆し
ない炭素材料をチタン入銀ろう材を用いて銅ブロックと
接合したものについて熱伝導率を測定し、また比較例４
は基材単体の熱伝導率を測定した。

【００３６】さらに、上記の実施例及び比較例で得られ
た炭素材料銅接合体について、実施例１と同様の方法で
接合体破壊強度を測定した。但し、比較例３は銅合金を
被覆しない炭素材料を銅ブロックとチタン入銀ろうを用
いて接合したものについて破壊強度を測定し、また比較
例４は基材単体の強度を測定した。この結果、比較例３
であるチタン入銀ろうを使用して接合したものは、ろう
材が溶融し、接合面で簡単に破断した。また本発明であ
る銅合金被覆を行い、ろう材を使用せずに接合したもの
については、実施例５〜８は銅合金被覆層が軟化して接
合面で破断した。

【００３７】

【表２】

【００３８】表１及び表２に示されるように、本発明の
実施例になる炭素材料金属接合体は、比較例のものに比
較して耐熱性に優れ、熱伝導率及び接合強度が優れるこ
とが示される。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の炭素材料金属接合体は、
耐熱性、熱伝導率及び接合強度に優れ、核融合装置等の
プラズマ対向材に有用である。請求項２記載の炭素材料
金属接合体の製造法によれば、耐熱性、熱伝導率及び接
合強度に優れた炭素材料金属接合体が得られる。請求項
３記載のプラズマ対向材は、耐熱性、熱伝導率及び接合
強度に優れ、かつ、低放射化であるため、特に核融合装
置のプラズマ対向材として有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ対向材の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１銅合金被覆層２炭素材料３金属体４接合面５冷却管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素材料と金属体が銅とチタンを含む銅
合金被覆炭素材料の、銅合金被覆層を介して接合された
炭素材料金属接合体。
【請求項２】炭素材料上に銅とチタンを含む混合物層
又は銅とチタンを含む合金層を加熱溶融して銅合金被覆
層を形成した銅合金被覆炭素材料を、該銅合金被覆層を
介して金属体と重ね合わせて配置し、次いで加熱するこ
とを特徴とする炭素材料金属接合体の製造法。
【請求項３】請求項１記載の炭素材料金属接合体を用
いてなる核融合装置のプラズマ対向材。