JP2001182833A - 金属ガスケット及びその製造方法 - Google Patents
金属ガスケット及びその製造方法Info
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- JP2001182833A JP2001182833A JP36852099A JP36852099A JP2001182833A JP 2001182833 A JP2001182833 A JP 2001182833A JP 36852099 A JP36852099 A JP 36852099A JP 36852099 A JP36852099 A JP 36852099A JP 2001182833 A JP2001182833 A JP 2001182833A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相手のシール面が比較的小さい（Ｈｖ１５０
−Ｈｖ２００程度）表面硬度を有する場合においても、
良好なシール性を有する金属ガスケット及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 断面Ｃリング状の金属外被材からなる
外被（２）と外被（２）に装着されたバネ材からなるバ
ネ（３）とを備える金属ガスケット（１）であって、バ
ネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることを特徴とす
る。
−Ｈｖ２００程度）表面硬度を有する場合においても、
良好なシール性を有する金属ガスケット及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 断面Ｃリング状の金属外被材からなる
外被（２）と外被（２）に装着されたバネ材からなるバ
ネ（３）とを備える金属ガスケット（１）であって、バ
ネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属ガスケット及
びその製造方法に係り、特に、半導体の製造設備等のよ
うな真空雰囲気中におけるように、表面硬度が比較的小
さい（Ｈｖ１５０−Ｈｖ２００程度）シール面で使用す
る金属ガスケット及びその製造方法に関する。
びその製造方法に係り、特に、半導体の製造設備等のよ
うな真空雰囲気中におけるように、表面硬度が比較的小
さい（Ｈｖ１５０−Ｈｖ２００程度）シール面で使用す
る金属ガスケット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超高真空や毒性ガスを取り扱う装置、配
管、半導体製造装置などに使用されるガスケットには、
高い気密性が要求される。また、腐食性ガスを扱うライ
ンでは、ガス透過性や耐食性の面で、ゴムや樹脂などを
用いることができないケースも多い。
管、半導体製造装置などに使用されるガスケットには、
高い気密性が要求される。また、腐食性ガスを扱うライ
ンでは、ガス透過性や耐食性の面で、ゴムや樹脂などを
用いることができないケースも多い。
【０００３】このため、通常、このような装置において
は、金属ガスケットが用いられている。金属ガスケット
のなかでも、反発力に富み、低い締付け力で高い気密性
能を有するバネ入りメタルＣリングが有効である。
は、金属ガスケットが用いられている。金属ガスケット
のなかでも、反発力に富み、低い締付け力で高い気密性
能を有するバネ入りメタルＣリングが有効である。
【０００４】このようなバネ入りメタルＣリングの外被
材として、図３に示すように、一般に柔らかい材料つま
り塑性変形が起こりやすいアルミや銅などの軟質金属が
多く使用されている。
材として、図３に示すように、一般に柔らかい材料つま
り塑性変形が起こりやすいアルミや銅などの軟質金属が
多く使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、腐食性
ガスを扱うラインでは、耐食性の観点から、図４に示す
ように、比較的硬質であるニッケルやＳＵＳ３１６Ｌ等
の高硬度外被材を使用せざるを得ない場合がある。この
ような場合にも、相手となるフランジを鍛造したり研磨
を行うことでシール面の硬度を上昇させてガスケットと
フランジとの間に硬度差を設けることで、金属ガスケッ
トを塑性変性しやすくし、必要なシール性を達成させる
ことができる。
ガスを扱うラインでは、耐食性の観点から、図４に示す
ように、比較的硬質であるニッケルやＳＵＳ３１６Ｌ等
の高硬度外被材を使用せざるを得ない場合がある。この
ような場合にも、相手となるフランジを鍛造したり研磨
を行うことでシール面の硬度を上昇させてガスケットと
フランジとの間に硬度差を設けることで、金属ガスケッ
トを塑性変性しやすくし、必要なシール性を達成させる
ことができる。
【０００６】しかしながら、例えば、半導体製造装置の
ガス集積装置のように、相手となるフランジのシール面
硬度がＨｖ１７０程度といったように通常の使用ライン
より著しく低い表面硬度のシール面が規定されることが
ある。
ガス集積装置のように、相手となるフランジのシール面
硬度がＨｖ１７０程度といったように通常の使用ライン
より著しく低い表面硬度のシール面が規定されることが
ある。
【０００７】このような低硬度のシール面に対しては、
ガスケットを塑性変形しやすくするために、ガスケット
の表面硬度をＨｖ１７０未満とする必要がある。さらに
好ましくは、ガスケットとフランジとの間の硬度差をＨ
ｖ５０程度もしくはそれ以上とするべくガスケット表面
硬度をＨｖ１２０程度あるいはそれ以下とするのが望ま
しい。
ガスケットを塑性変形しやすくするために、ガスケット
の表面硬度をＨｖ１７０未満とする必要がある。さらに
好ましくは、ガスケットとフランジとの間の硬度差をＨ
ｖ５０程度もしくはそれ以上とするべくガスケット表面
硬度をＨｖ１２０程度あるいはそれ以下とするのが望ま
しい。
【０００８】比較的硬質なニッケルやＳＵＳ３１６Ｌを
用いた場合にも、固溶化熱処理や焼鈍を行うことによ
り、Ｈｖ８０〜１５０程度まで低減することが可能であ
る。ここで、焼鈍と固溶化熱処理という用語は、一般に
熱処理の対象となる金属の種類によって熱処理による変
態や軟化のメカニズムが異なるため、これらを区別する
ために使用される用語である。すなわち、ニッケル系の
場合の熱処理を焼鈍といい、ステンレス系の場合を固溶
化熱処理というが、以下の本願発明の説明においては、
焼鈍と固溶化熱処理という用語を用いるのは、外被金属
の種類に限定せず適宜選択した外被に対応して焼鈍と固
溶化熱処理のいずれの熱処理をも含めるという趣旨であ
る。
用いた場合にも、固溶化熱処理や焼鈍を行うことによ
り、Ｈｖ８０〜１５０程度まで低減することが可能であ
る。ここで、焼鈍と固溶化熱処理という用語は、一般に
熱処理の対象となる金属の種類によって熱処理による変
態や軟化のメカニズムが異なるため、これらを区別する
ために使用される用語である。すなわち、ニッケル系の
場合の熱処理を焼鈍といい、ステンレス系の場合を固溶
化熱処理というが、以下の本願発明の説明においては、
焼鈍と固溶化熱処理という用語を用いるのは、外被金属
の種類に限定せず適宜選択した外被に対応して焼鈍と固
溶化熱処理のいずれの熱処理をも含めるという趣旨であ
る。
【０００９】一般にこのようなメタルＣリングは、図５
に示すように、中心軸１０を有するパイプ１１を次のよ
うに加工して作られる。パイプ１１を適当な寸法に切断
し（ａ）、次いで曲げ加工をし（ｂ）、最終的に断面Ｃ
形状に成形する（ｃ）。このとき、当初（ａ）の表面硬
度がＨｖ８０乃至１５０であったものが、加工硬化（加
工によって材料が硬化するという現象）によって表面硬
度が上昇し、成形完了後（ｃ）の表面硬度はＨｖ２７０
乃至２８０に達している。このため、成形完了後
（ｃ）、焼鈍または固溶化熱処理により、表面硬度をＨ
ｖ８０乃至１５０に低減させて（ｄ）、必要なシール性
を達成するようにしている。図５には、それぞれの工程
における表面硬度が付記されている。
に示すように、中心軸１０を有するパイプ１１を次のよ
うに加工して作られる。パイプ１１を適当な寸法に切断
し（ａ）、次いで曲げ加工をし（ｂ）、最終的に断面Ｃ
形状に成形する（ｃ）。このとき、当初（ａ）の表面硬
度がＨｖ８０乃至１５０であったものが、加工硬化（加
工によって材料が硬化するという現象）によって表面硬
度が上昇し、成形完了後（ｃ）の表面硬度はＨｖ２７０
乃至２８０に達している。このため、成形完了後
（ｃ）、焼鈍または固溶化熱処理により、表面硬度をＨ
ｖ８０乃至１５０に低減させて（ｄ）、必要なシール性
を達成するようにしている。図５には、それぞれの工程
における表面硬度が付記されている。
【００１０】一方、図６に示すように、バネ入りメタル
Ｃリングは次のようにして作成される。図６において、
中心軸１０を適当な寸法に切断し（ａ）、パイプ１１を
バネ１２の回りにかしめ成形し（ｂ）、次いで断面Ｃ形
状に成形する（ｃ）。そして、断面Ｃ形状に成形完了後
に、図５に示すメタルＣリングの場合と同様に、外被の
表面硬度を低下させるため、焼鈍または固溶化熱処理が
なされる（ｄ）。
Ｃリングは次のようにして作成される。図６において、
中心軸１０を適当な寸法に切断し（ａ）、パイプ１１を
バネ１２の回りにかしめ成形し（ｂ）、次いで断面Ｃ形
状に成形する（ｃ）。そして、断面Ｃ形状に成形完了後
に、図５に示すメタルＣリングの場合と同様に、外被の
表面硬度を低下させるため、焼鈍または固溶化熱処理が
なされる（ｄ）。
【００１１】バネ入りメタルＣリングの場合であって
も、上述したように、焼鈍または固溶化熱処理は断面Ｃ
形状に成形完了後（ｃ）に行われる。このことは、図６
の下半部に示した比較する数値を参照すると理解するこ
とができる。すなわち、かしめ加工前のパイプ１１切断
する段階（ａ）の前で、焼鈍または固溶化熱処理の熱処
理を行ったとしても、その後にかしめ成形（ｂ）と断面
Ｃ形状成形（ｃ）の後には、焼鈍または固溶化熱処理の
熱処理を行なわなかった場合と同程度（Ｈｖ２７０乃至
２８０程度）にまで上昇している。従って、パイプ１１
切断する段階（ａ）の前で焼鈍または固溶化熱処理の熱
処理を行ったとしても、ほとんど外被硬度を低減させる
効果がなく、この熱処理を行う意義がない。実際に図６
の下半部に示されているように、断面Ｃ形状成形（ｃ）
の後の外被硬度は、パイプ１１切断する段階（ａ）前に
おける焼鈍または固溶化熱処理の有無に関係なくほとん
ど同程度であることが認められる。
も、上述したように、焼鈍または固溶化熱処理は断面Ｃ
形状に成形完了後（ｃ）に行われる。このことは、図６
の下半部に示した比較する数値を参照すると理解するこ
とができる。すなわち、かしめ加工前のパイプ１１切断
する段階（ａ）の前で、焼鈍または固溶化熱処理の熱処
理を行ったとしても、その後にかしめ成形（ｂ）と断面
Ｃ形状成形（ｃ）の後には、焼鈍または固溶化熱処理の
熱処理を行なわなかった場合と同程度（Ｈｖ２７０乃至
２８０程度）にまで上昇している。従って、パイプ１１
切断する段階（ａ）の前で焼鈍または固溶化熱処理の熱
処理を行ったとしても、ほとんど外被硬度を低減させる
効果がなく、この熱処理を行う意義がない。実際に図６
の下半部に示されているように、断面Ｃ形状成形（ｃ）
の後の外被硬度は、パイプ１１切断する段階（ａ）前に
おける焼鈍または固溶化熱処理の有無に関係なくほとん
ど同程度であることが認められる。
【００１２】従って、バネ入りメタルＣリングの場合で
あっても、焼鈍または固溶化熱処理は断面Ｃ形状に成形
完了後（ｃ）に行われる必要があるのである。
あっても、焼鈍または固溶化熱処理は断面Ｃ形状に成形
完了後（ｃ）に行われる必要があるのである。
【００１３】従って、このようにして作成したバネ入り
メタルＣリングにおいては、かしめ成形後に焼鈍または
固溶化熱処理を行うため、外被材のみならず内部に装着
したバネ材が焼鈍または固溶化熱処理により弾性を失
う。このため、シールを得るための十分な反発力を得る
ことが不可能となり、良好なシールを達成することがで
きない、という問題を生じる。
メタルＣリングにおいては、かしめ成形後に焼鈍または
固溶化熱処理を行うため、外被材のみならず内部に装着
したバネ材が焼鈍または固溶化熱処理により弾性を失
う。このため、シールを得るための十分な反発力を得る
ことが不可能となり、良好なシールを達成することがで
きない、という問題を生じる。
【００１４】一方、焼鈍または固溶化熱処理を行わず
に、このような加工硬化したガスケットを、Ｈｖ１７０
程度の比較的に小さい表面硬度を有するフランジ面で使
用した場合、より柔らかいフランジ側で塑性変形つまり
圧痕を生じ、良好なシール性が得られない場合がある。
さらに、同一フランジ面でガスケットを繰り返し使用し
た場合には、圧痕が原因で良好なシールが得られなくな
るといった問題がある。
に、このような加工硬化したガスケットを、Ｈｖ１７０
程度の比較的に小さい表面硬度を有するフランジ面で使
用した場合、より柔らかいフランジ側で塑性変形つまり
圧痕を生じ、良好なシール性が得られない場合がある。
さらに、同一フランジ面でガスケットを繰り返し使用し
た場合には、圧痕が原因で良好なシールが得られなくな
るといった問題がある。
【００１５】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、相手のシール面が比較的小さい
（Ｈｖ１５０乃至２００程度）表面硬度を有する場合に
おいても、良好なシール性を有する金属ガスケット及び
その製造方法を提供することである。
有する問題を解消し、相手のシール面が比較的小さい
（Ｈｖ１５０乃至２００程度）表面硬度を有する場合に
おいても、良好なシール性を有する金属ガスケット及び
その製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の金属ガスケットは、断面Ｃリング状の金
属外被材からなる外被と前記外被に装着されたバネ材か
らなるバネとを備える金属ガスケットであって、前記バ
ネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることを特徴とす
る。
に、本願発明の金属ガスケットは、断面Ｃリング状の金
属外被材からなる外被と前記外被に装着されたバネ材か
らなるバネとを備える金属ガスケットであって、前記バ
ネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることを特徴とす
る。
【００１７】ここで、前記金属外被材は焼鈍または固溶
化熱処理によって表面硬度がＨｖ８０乃至１５０まで低
減可能な外被材であることを特徴とする。
化熱処理によって表面硬度がＨｖ８０乃至１５０まで低
減可能な外被材であることを特徴とする。
【００１８】また、本願発明の金属ガスケットの製造方
法は、断面Ｃリング状の金属外被材からなる外被と前記
外被に装着されたバネとを備える金属ガスケットの製造
方法であって、前記外被をかしめ成形し、かしめ成形さ
れた前記外被に析出硬化型ステンレス鋼からなる前記バ
ネを組み付けて組み付け体を形成する工程と、次に前記
組み付け体を焼鈍または固溶化熱処理する工程と、次に
前記バネを形成する前記析出硬化型ステンレス鋼を析出
硬化させる析出硬化処理工程と、を備えることを特徴と
する。
法は、断面Ｃリング状の金属外被材からなる外被と前記
外被に装着されたバネとを備える金属ガスケットの製造
方法であって、前記外被をかしめ成形し、かしめ成形さ
れた前記外被に析出硬化型ステンレス鋼からなる前記バ
ネを組み付けて組み付け体を形成する工程と、次に前記
組み付け体を焼鈍または固溶化熱処理する工程と、次に
前記バネを形成する前記析出硬化型ステンレス鋼を析出
硬化させる析出硬化処理工程と、を備えることを特徴と
する。
【００１９】ここで、前記析出硬化処理工程は、硬化さ
せる処理工程として、以下のような処理単体あるいはそ
の組合せにより得られる最終硬度が異なる。その処理と
は、例えば、Ｎｉを析出させる調整処理と、オーステナ
イト層からマルテンサイト層へ変態させる変態処理と、
所定温度で所定時間に渡って加熱する硬化処理を有する
ものである。
せる処理工程として、以下のような処理単体あるいはそ
の組合せにより得られる最終硬度が異なる。その処理と
は、例えば、Ｎｉを析出させる調整処理と、オーステナ
イト層からマルテンサイト層へ変態させる変態処理と、
所定温度で所定時間に渡って加熱する硬化処理を有する
ものである。
【００２０】また、前記焼鈍または固溶化熱処理する工
程は、８００〜１１００℃の温度条件で行われる。
程は、８００〜１１００℃の温度条件で行われる。
【００２１】上述の発明は、析出硬化型ステンレス鋼は
焼鈍または固溶化熱処理の後、数段階の析出硬化処理を
施されることでその引張強度が１０００〜２０００Ｎ／
ｍｍ ２ まで上昇するという特性を有する、という知見
に基づき、なされたものである。すなわち、組み付け体
を形成後に焼鈍または固溶化熱処理を施すことによって
外被の硬度を低減させることができる。しかし、同時
に、バネの硬度も低下して弾性力が低減するのである
が、バネを析出硬化型ステンレス鋼で構成したことによ
って、組み付け体を焼鈍または固溶化熱処理をした後
に、析出硬化処理を施すことによってバネを硬化させて
そのバネ弾性を向上させることができるのである。
焼鈍または固溶化熱処理の後、数段階の析出硬化処理を
施されることでその引張強度が１０００〜２０００Ｎ／
ｍｍ ２ まで上昇するという特性を有する、という知見
に基づき、なされたものである。すなわち、組み付け体
を形成後に焼鈍または固溶化熱処理を施すことによって
外被の硬度を低減させることができる。しかし、同時
に、バネの硬度も低下して弾性力が低減するのである
が、バネを析出硬化型ステンレス鋼で構成したことによ
って、組み付け体を焼鈍または固溶化熱処理をした後
に、析出硬化処理を施すことによってバネを硬化させて
そのバネ弾性を向上させることができるのである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
係る金属ガスケットであるバネ入りメタルＣリングの実
施の形態について説明する。
係る金属ガスケットであるバネ入りメタルＣリングの実
施の形態について説明する。
【００２３】図１に本発明に係るバネ入りメタルＣリン
グ１のリング断面を示す。このバネ入りメタルＣリング
１は、相手となるフランジのシール面がＨｖ１５０−２
００程度の比較的小さい表面硬度を有する場合において
も、良好なシールを得ることを可能にするものである。
グ１のリング断面を示す。このバネ入りメタルＣリング
１は、相手となるフランジのシール面がＨｖ１５０−２
００程度の比較的小さい表面硬度を有する場合において
も、良好なシールを得ることを可能にするものである。
【００２４】バネ入りメタルＣリング１は、断面Ｃリン
グ状の外被２と、外被２の内部に装着したバネ３とから
構成されている。外被２を構成する外被材は比較的硬質
なニッケルやＳＵＳ３１６Ｌである。
グ状の外被２と、外被２の内部に装着したバネ３とから
構成されている。外被２を構成する外被材は比較的硬質
なニッケルやＳＵＳ３１６Ｌである。
【００２５】ここで、特徴的なことは、バネ３を構成す
るバネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることである。
析出硬化型ステンレス鋼としては、例えばＳＵＳ６３
０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３３、ＳＵＳ４２０Ｊ２な
どが知られている。後述するように、これらの析出硬化
型ステンレス鋼では、固溶化熱処理後、数段階の熱処理
を施すことで、その引張強度は１０００〜２０００Ｎ／
ｍｍ２ まで上昇することが知られている。
るバネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることである。
析出硬化型ステンレス鋼としては、例えばＳＵＳ６３
０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３３、ＳＵＳ４２０Ｊ２な
どが知られている。後述するように、これらの析出硬化
型ステンレス鋼では、固溶化熱処理後、数段階の熱処理
を施すことで、その引張強度は１０００〜２０００Ｎ／
ｍｍ２ まで上昇することが知られている。
【００２６】以下に、図１に示す本発明に係るバネ入り
メタルＣリング１を、図４に示す従来のバネ入りメタル
ガスケット１０１と比較して説明する。
メタルＣリング１を、図４に示す従来のバネ入りメタル
ガスケット１０１と比較して説明する。
【００２７】従来のバネ入りメタルガスケット１０１に
おいては、図４に示すように、外被１０２に装着される
バネ１０３では、一般的なバネ材としてＳＵＳ３０４や
Ｉｎｃｏ．Ｘ７５０が使用されている。外被１０２を構
成する外被材の硬度を低減させるために行う成形加工後
の熱処理は、８００〜１１００℃の高温条件で行われる
焼鈍または固溶化熱処理である。バネ１０３のバネ材Ｉ
ｎｃｏ．Ｘ７５０等は比較的耐熱性が良好な合金である
ものの、８００〜１１００℃の高温条件で焼鈍または固
溶化熱処理が行われるため、外被１０２と同様に、バネ
材ＳＵＳ３０４やＩｎｃｏ．Ｘ７５０からなるバネ１０
３も硬度が低減してしまい、バネ１０３はそのバネ弾性
を失ってしまう。例えば、従来品においては、成形加工
後の焼鈍または固溶化熱処理によって、バネ材の引張強
度は８００Ｎ／ｍｍ２程度以下に低減する。このため、
シールに必要な反発力が得られなくなり、良好なシール
を得ることができない。さらに、耐熱性の良好な合金材
として、ヘインズアロイ、Ｎｉｍｏｎｉｃなどが知られ
ているが、これらも１０００℃以上の高温下において、
強度つまりバネ弾性は低下し、良好なシールを得ること
はできないと考えられる。
おいては、図４に示すように、外被１０２に装着される
バネ１０３では、一般的なバネ材としてＳＵＳ３０４や
Ｉｎｃｏ．Ｘ７５０が使用されている。外被１０２を構
成する外被材の硬度を低減させるために行う成形加工後
の熱処理は、８００〜１１００℃の高温条件で行われる
焼鈍または固溶化熱処理である。バネ１０３のバネ材Ｉ
ｎｃｏ．Ｘ７５０等は比較的耐熱性が良好な合金である
ものの、８００〜１１００℃の高温条件で焼鈍または固
溶化熱処理が行われるため、外被１０２と同様に、バネ
材ＳＵＳ３０４やＩｎｃｏ．Ｘ７５０からなるバネ１０
３も硬度が低減してしまい、バネ１０３はそのバネ弾性
を失ってしまう。例えば、従来品においては、成形加工
後の焼鈍または固溶化熱処理によって、バネ材の引張強
度は８００Ｎ／ｍｍ２程度以下に低減する。このため、
シールに必要な反発力が得られなくなり、良好なシール
を得ることができない。さらに、耐熱性の良好な合金材
として、ヘインズアロイ、Ｎｉｍｏｎｉｃなどが知られ
ているが、これらも１０００℃以上の高温下において、
強度つまりバネ弾性は低下し、良好なシールを得ること
はできないと考えられる。
【００２８】これに対し、図１に示す本発明に係るバネ
入りメタルガスケット１では、バネ３が析出硬化型ステ
ンレス鋼で構成されているので、図６の（ｄ）に示すよ
うな組み付け体に対し、外被材硬度を低減させるための
焼鈍または固溶化熱処理によって外被２を構成する外被
材の硬度を低減させることができるだけでなく、焼鈍ま
たは固溶化熱処理の後に数段階の析出硬化処理を施すこ
とによってバネ３を硬化させて高強度にすることができ
るのである。
入りメタルガスケット１では、バネ３が析出硬化型ステ
ンレス鋼で構成されているので、図６の（ｄ）に示すよ
うな組み付け体に対し、外被材硬度を低減させるための
焼鈍または固溶化熱処理によって外被２を構成する外被
材の硬度を低減させることができるだけでなく、焼鈍ま
たは固溶化熱処理の後に数段階の析出硬化処理を施すこ
とによってバネ３を硬化させて高強度にすることができ
るのである。
【００２９】図１に示すバネ入りＣリングの場合を例に
し、以下に、図２を参照して、製造工程について説明す
る。
し、以下に、図２を参照して、製造工程について説明す
る。
【００３０】図６の（ａ）乃至（ｄ）に示す工程を経
て、外被２をかしめ成形し、かしめ成形されたＳＵＳ３
１６Ｌステンレス鋼の外被２に析出硬化型ステンレス鋼
からなるバネ３を組み付けて、図６の（ｄ）に示すよう
な組み付け体が形成されている。組み付け体を８００〜
１１００℃の高温条件で固溶化熱処理した後に、数段階
の析出硬化が行われる。この数段階の析出硬化は、材質
および必要な強度により、温度条件、加熱時間が異な
る。ここでは、析出硬化処理工程例として、ＳＵＳ６３
１に関する一例を示す。
て、外被２をかしめ成形し、かしめ成形されたＳＵＳ３
１６Ｌステンレス鋼の外被２に析出硬化型ステンレス鋼
からなるバネ３を組み付けて、図６の（ｄ）に示すよう
な組み付け体が形成されている。組み付け体を８００〜
１１００℃の高温条件で固溶化熱処理した後に、数段階
の析出硬化が行われる。この数段階の析出硬化は、材質
および必要な強度により、温度条件、加熱時間が異な
る。ここでは、析出硬化処理工程例として、ＳＵＳ６３
１に関する一例を示す。
【００３１】ＳＴ１において、図６の（ａ）乃至（ｄ）
に示す工程を経て図６の（ｄ）に示すような組み付け体
が形成されている。
に示す工程を経て図６の（ｄ）に示すような組み付け体
が形成されている。
【００３２】次に、ＳＴ２において、８００〜１１００
℃の高温条件で固溶化熱処理を行う。これにより、外被
２は軟化し、硬度がＨｖ１２０以下になる。一方、この
処理によりバネ材は本来の弾性を失う。なお、前記した
とおり、外被２がニッケル材等の場合に行う熱処理（焼
鈍）条件であってもバネ材に対しては同様の弾性低下を
生じさせる。
℃の高温条件で固溶化熱処理を行う。これにより、外被
２は軟化し、硬度がＨｖ１２０以下になる。一方、この
処理によりバネ材は本来の弾性を失う。なお、前記した
とおり、外被２がニッケル材等の場合に行う熱処理（焼
鈍）条件であってもバネ材に対しては同様の弾性低下を
生じさせる。
【００３３】次にＳＴ３において、９５５±１０℃の温
度で１０分間空冷し、調整処理を行い、Ｎｉを析出させ
る。
度で１０分間空冷し、調整処理を行い、Ｎｉを析出させ
る。
【００３４】次に、２４時間以内にＳＴ４において、−
７３±１０℃の温度で８時間の間、変態処理を行い、オ
ーステナイト層からマルテンサイト層へ変態させる。
７３±１０℃の温度で８時間の間、変態処理を行い、オ
ーステナイト層からマルテンサイト層へ変態させる。
【００３５】次に、ＳＴ５において、５１０±１０℃の
温度で６０分間空冷し、硬化処理を行う。
温度で６０分間空冷し、硬化処理を行う。
【００３６】ＳＴ２の固溶化熱処理の後のＳＴ３乃至Ｓ
Ｔ５の数段階の熱処理の結果、バネ３は、ＳＵＳ６３１
ではその引張強度を１４００Ｎ／ｍｍ２ 程度まで上昇
させることができ、そのバネ弾性を向上させることがで
きる。
Ｔ５の数段階の熱処理の結果、バネ３は、ＳＵＳ６３１
ではその引張強度を１４００Ｎ／ｍｍ２ 程度まで上昇
させることができ、そのバネ弾性を向上させることがで
きる。
【００３７】図７に示す図表に、上述の実施の形態に係
るバネ入りメタルＣリング（本発明品）のシール性と、
バネ入りメタルＣリング（従来品）及びメタルＣリング
のそれぞれとを比較した結果を示す。その漏洩量（Ｐａ
・ｍ３/s）は所定の締め代である０．４ｍｍ圧縮時（溝
締め切り）に、ヘリウムリークディテクタを用いて測定
したものである。
るバネ入りメタルＣリング（本発明品）のシール性と、
バネ入りメタルＣリング（従来品）及びメタルＣリング
のそれぞれとを比較した結果を示す。その漏洩量（Ｐａ
・ｍ３/s）は所定の締め代である０．４ｍｍ圧縮時（溝
締め切り）に、ヘリウムリークディテクタを用いて測定
したものである。
【００３８】バネ入りメタルＣリング（本発明品）で
は、外被材としてＳＵＳ３１６Ｌ、バネ材として析出硬
化型ステンレス鋼であるＳＵＳ６３１Ｊ１を用い、バネ
入りメタルＣリング（従来品）では、外被材としでＳＵ
Ｓ３１６Ｌ、バネ材としてＳＵＳ３０４を用いた。ま
た、メタルＣリングには、ＳＵＳ３１６Ｌを用いた。
は、外被材としてＳＵＳ３１６Ｌ、バネ材として析出硬
化型ステンレス鋼であるＳＵＳ６３１Ｊ１を用い、バネ
入りメタルＣリング（従来品）では、外被材としでＳＵ
Ｓ３１６Ｌ、バネ材としてＳＵＳ３０４を用いた。ま
た、メタルＣリングには、ＳＵＳ３１６Ｌを用いた。
【００３９】バネ入りメタルＣリングに対しては、本発
明品と従来品のいずれの場合も、図６（ｄ）に示す組み
立て体を形成した後、８００〜１１００℃の高温条件で
固溶化熱処理を行った結果、外被材の硬度はＨｖ１００
乃至１２０であった。本発明の場合、さらに固溶化熱処
理の後に析出硬化処理を施した。また、メタルＣリング
に対しては、図６（ｃ）に示す組み立て体を形成した
後、８００〜１１００℃の高温条件で固溶化熱処理を行
い、外被材の硬度はＨｖ１３０乃至１５０であった。こ
れらのＣリングは内径４．７ｍｍ、外径７．１ｍｍ、高
さ１．７ｍｍの寸法を有する。
明品と従来品のいずれの場合も、図６（ｄ）に示す組み
立て体を形成した後、８００〜１１００℃の高温条件で
固溶化熱処理を行った結果、外被材の硬度はＨｖ１００
乃至１２０であった。本発明の場合、さらに固溶化熱処
理の後に析出硬化処理を施した。また、メタルＣリング
に対しては、図６（ｃ）に示す組み立て体を形成した
後、８００〜１１００℃の高温条件で固溶化熱処理を行
い、外被材の硬度はＨｖ１３０乃至１５０であった。こ
れらのＣリングは内径４．７ｍｍ、外径７．１ｍｍ、高
さ１．７ｍｍの寸法を有する。
【００４０】図７からわかるように、本発明のバネ入り
メタルＣリングでは、漏洩量（Ｐａ・ｍ３/s）はヘリウ
ムリークディテクタの検出感度１０−１１（Ｐａ・ｍ３
/s）以下であったのに対し、バネ材としてＳＵＳ３０４
を用いた従来品では、漏洩量は６×１０−７（Ｐａ・ｍ
３/s）であり、メタルＣリング（バネ入りでない）で
は、漏洩量は９．３×１０−８（Ｐａ・ｍ３/s）であっ
た。
メタルＣリングでは、漏洩量（Ｐａ・ｍ３/s）はヘリウ
ムリークディテクタの検出感度１０−１１（Ｐａ・ｍ３
/s）以下であったのに対し、バネ材としてＳＵＳ３０４
を用いた従来品では、漏洩量は６×１０−７（Ｐａ・ｍ
３/s）であり、メタルＣリング（バネ入りでない）で
は、漏洩量は９．３×１０−８（Ｐａ・ｍ３/s）であっ
た。
【００４１】これらの結果から、バネ材として析出硬化
型ステンレス鋼であるＳＵＳ６３１Ｊ１を用いた本発明
のバネ入りメタルＣリングが、極めて優れたシール特性
を有することが認められる。
型ステンレス鋼であるＳＵＳ６３１Ｊ１を用いた本発明
のバネ入りメタルＣリングが、極めて優れたシール特性
を有することが認められる。
【００４２】以上、説明したように、従来のバネ入りメ
タルＣリング１０１では、成形加工後の固溶化熱処理に
よってバネ材の引張強度は８００Ｎ／ｍｍ２ 以下に低
減するのに対し、上述したバネ入りメタルＣリング１の
バネ３を構成する析出硬化型ステンレス鋼では、焼鈍ま
たは固溶化熱処理後、例えば図２に示すような数段階の
熱処理を施すことで、その引張強度は１０００〜２００
０Ｎ／ｍｍ２ まで上昇させることができる。
タルＣリング１０１では、成形加工後の固溶化熱処理に
よってバネ材の引張強度は８００Ｎ／ｍｍ２ 以下に低
減するのに対し、上述したバネ入りメタルＣリング１の
バネ３を構成する析出硬化型ステンレス鋼では、焼鈍ま
たは固溶化熱処理後、例えば図２に示すような数段階の
熱処理を施すことで、その引張強度は１０００〜２００
０Ｎ／ｍｍ２ まで上昇させることができる。
【００４３】また、バネ入りメタルＣリング１の製造に
あたっては、従来品と同様に図６に示す（ａ）乃至
（ｄ）の工程を経て、図６の（ｄ）に示すような組み付
け体が形成し、これらのかしめ成形工程の後に、図２に
示すような熱処理工程を増すだけで容易に製造が可能で
ある。
あたっては、従来品と同様に図６に示す（ａ）乃至
（ｄ）の工程を経て、図６の（ｄ）に示すような組み付
け体が形成し、これらのかしめ成形工程の後に、図２に
示すような熱処理工程を増すだけで容易に製造が可能で
ある。
【００４４】この結果、外被材の硬度を低減させさせる
ことができるとともにバネ材を硬化させてバネ弾性を向
上させることができ、半導体製造装置のガス集積装置の
ように相手となるフランジのシールする表面硬度がＨｖ
１７０程度といったように通常の使用ラインより著しく
低い表面硬度のシール面が規定される場合においても、
良好なシール性を有する金属ガスケットと、その製造方
法を提供することができる。
ことができるとともにバネ材を硬化させてバネ弾性を向
上させることができ、半導体製造装置のガス集積装置の
ように相手となるフランジのシールする表面硬度がＨｖ
１７０程度といったように通常の使用ラインより著しく
低い表面硬度のシール面が規定される場合においても、
良好なシール性を有する金属ガスケットと、その製造方
法を提供することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明の構成によれば、
バネを析出硬化型ステンレス鋼で構成したので、成形加
工後、焼鈍または固溶化熱処理によって外被の硬度を低
減させることができるだけでなく、焼鈍または固溶化熱
処理の後に析出硬化処理を施すことによってバネを硬化
させてそのバネ弾性を向上させることができ、相手のシ
ール面が比較的小さい（Ｈｖ１５０−Ｈｖ２００程度）
表面硬度を有する場合においても、良好なシール性を有
するようにすることができる。
バネを析出硬化型ステンレス鋼で構成したので、成形加
工後、焼鈍または固溶化熱処理によって外被の硬度を低
減させることができるだけでなく、焼鈍または固溶化熱
処理の後に析出硬化処理を施すことによってバネを硬化
させてそのバネ弾性を向上させることができ、相手のシ
ール面が比較的小さい（Ｈｖ１５０−Ｈｖ２００程度）
表面硬度を有する場合においても、良好なシール性を有
するようにすることができる。
【図１】本発明に係る金属ガスケットの一実施形態を示
す断面図。
す断面図。
【図２】固溶化熱処理の後に行うバネを硬化させるため
の数段階の熱処理の一例を示す図。
の数段階の熱処理の一例を示す図。
【図３】従来の金属ガスケットの一例を示す断面図。
【図４】従来の金属ガスケットの他の例を示す断面図。
【図５】メタルＣリングの製造工程を示す図。
【図６】バネ入りメタルＣリングの製造工程を示す図。
【図７】シール特性を比較した結果を示す図表。
１ 金属ガスケット（バネ入りメタルＣリング） ２ 外被 ３ バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J040 BA02 BA05 EA18 EA47 FA02 HA01 HA15
Claims (3)
- 【請求項１】断面Ｃリング状の金属外被材からなる外被
と前記外被に装着されたバネ材からなるバネとを備える
金属ガスケットであって、 前記バネ材が析出硬化型ステンレス鋼であることを特徴
とする金属ガスケット。 - 【請求項２】前記金属外被材は焼鈍または固溶化熱処理
によって表面硬度がＨｖ８０乃至１５０まで低減可能な
外被材であることを特徴とする請求項１に記載の金属ガ
スケット。 - 【請求項３】断面Ｃリング状の金属外被材からなる外被
と前記外被に装着されたバネとを備える金属ガスケット
の製造方法であって、 前記外被をかしめ成形し、かしめ成形された前記外被に
析出硬化型ステンレス鋼からなる前記バネを組み付けて
組み付け体を形成する工程と、 次に前記組み付け体を焼鈍または固溶化熱処理する工程
と、 次に前記バネを形成する前記析出硬化型ステンレス鋼を
析出硬化させる析出硬化処理工程と、を備えることを特
徴とする金属ガスケットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36852099A JP2001182833A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 金属ガスケット及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36852099A JP2001182833A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 金属ガスケット及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001182833A true JP2001182833A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18492045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36852099A Withdrawn JP2001182833A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 金属ガスケット及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001182833A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190675A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Hitachi Metals Ltd | メタルｏリング |
| CN101865288B (zh) * | 2010-05-13 | 2013-01-30 | 励行根 | 一种c形包覆密封环 |
| WO2020075484A1 (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 株式会社バルカー | メタルガスケット |
| CN115163831A (zh) * | 2022-07-03 | 2022-10-11 | 国镓芯科(深圳)半导体科技有限公司 | 一种用于氨热法生长氮化镓反应釜密封以及制造方法 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36852099A patent/JP2001182833A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190675A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Hitachi Metals Ltd | メタルｏリング |
| CN101865288B (zh) * | 2010-05-13 | 2013-01-30 | 励行根 | 一种c形包覆密封环 |
| WO2020075484A1 (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 株式会社バルカー | メタルガスケット |
| CN115163831A (zh) * | 2022-07-03 | 2022-10-11 | 国镓芯科(深圳)半导体科技有限公司 | 一种用于氨热法生长氮化镓反应釜密封以及制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |