アルミナセラミックスと純チタンのろう付け

Brazing of alumina ceramics and pure titanium

金正 倫計  ; 神谷 潤一郎   ; 阿部 和彦*; 中村 止*

Kinsho, Michikazu; Kamiya, Junichiro; Abe, Kazuhiko*; Nakamura, Tomaru*

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、真空チャンバーの約半数にセラミックス製のチャンバーを使用している。これらのチャンバーはアルミナセラミックス本体、その両端の純チタン製フランジ、及びその間の純チタン製の薄肉(約1mm程度)スリーブで構成されている。本真空チャンバーの製作工程で、アルミナセラミックスとチタンスリーブをろう付けする際に、チタンスリーブの前処理として、硝弗酸処理を行う。本件は、この硝弗酸処理がチタン材料にどのような影響を与えているかを明らかにすることを目的とした。実験結果から、硝弗酸処理により、純チタン表面があらされ、さらに、純チタン表面の酸化被膜が除去されることが分かった。また、ろう付け時には、純チタン内に銀ろう材を拡散させず、さらに、チタン-銅リッチ層の厚さを制御することが重要であり、これらのためには、ろう付け時に使用する真空炉の圧力、特にベース圧力と昇温条件の制御が重要であることが分かった。

Alumina ceramics vacuum Chamber which is used for the RCS in J-PARC is composed of alumina duct, titanium (Ti) flanges and Ti sleeves. Before brazing the alumina duct and the Ti sleeves, the Ti sleeves were treated with Nitric acid-Hydrofluoric acid. The purpose of this study is to clear the effect of this treatment for titanium material. It was cleared that the roughness of the titanium material after the Nitric acid-Hydrofluoric acid treatment becomes big for SEM observation. It was also measured that the thickness of oxide film on surface of the titanium material was 12.7 nm before treatment and 6.0 nm after treatment. As a result of measuring the wettability of the brazing material which was silver brazing filler metal (Ag:72%, Cu:28%) on the Ti surface and the diffusion of the Ti material into the brazing material, it became clear that the vacuum condition of the vacuum heating furnace was important for brazing between alumina ceramics and pure titanium.