JP2943520B2 - 超高真空容器 - Google Patents
超高真空容器Info
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- JP2943520B2 JP2943520B2 JP4224225A JP22422592A JP2943520B2 JP 2943520 B2 JP2943520 B2 JP 2943520B2 JP 4224225 A JP4224225 A JP 4224225A JP 22422592 A JP22422592 A JP 22422592A JP 2943520 B2 JP2943520 B2 JP 2943520B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
- B64G2007/005—Space simulation vacuum chambers
Landscapes
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的単純な真空排気
系を用いて真空度が例えば１０−１０Ｔｏｒｒ以上ない
しは１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得るのに好適
な超高真空容器に関するものである。
系を用いて真空度が例えば１０−１０Ｔｏｒｒ以上ない
しは１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得るのに好適
な超高真空容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高真空ないしは超高真空を得るた
めの真空容器の素材としては、例えば、特開平１−３１
６４３９号公報，特開平３−３１４５１号公報に開示さ
れているように鋼中の不純物を極度に低減させた超清浄
鋼が用いられたり、特開昭６０−３６６４８号公報に開
示されているようにオーステナイト系ステンレス鋼成分
に少量のＮ，Ｂ，Ｃｅを含有させた合金の表面に窒化ボ
ロンを加熱析出させたステンレス鋼が用いられたり、加
藤らの報告（真空ｖｏｌ．３４ １（１９９１）ｐ．５
６）にあるようにガス放出量を抑えるために内面に特殊
な表面処理を施したステンレス鋼が用いられたりしてい
る。
めの真空容器の素材としては、例えば、特開平１−３１
６４３９号公報，特開平３−３１４５１号公報に開示さ
れているように鋼中の不純物を極度に低減させた超清浄
鋼が用いられたり、特開昭６０−３６６４８号公報に開
示されているようにオーステナイト系ステンレス鋼成分
に少量のＮ，Ｂ，Ｃｅを含有させた合金の表面に窒化ボ
ロンを加熱析出させたステンレス鋼が用いられたり、加
藤らの報告（真空ｖｏｌ．３４ １（１９９１）ｐ．５
６）にあるようにガス放出量を抑えるために内面に特殊
な表面処理を施したステンレス鋼が用いられたりしてい
る。
【０００３】しかし、このようなステンレス鋼を用いた
場合であっても、比較的単純な真空排気系であるターボ
ポンプのみでは真空度が１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高
真空を得ることは難しく、例えば、チタンサプリメーシ
ョンポンプやクライオポンプなどの複雑な真空排気系を
用いる必要がある。さらに、超清浄鋼やステンレス鋼を
用いた真空容器は重量が大きくなる欠点を有している。
場合であっても、比較的単純な真空排気系であるターボ
ポンプのみでは真空度が１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高
真空を得ることは難しく、例えば、チタンサプリメーシ
ョンポンプやクライオポンプなどの複雑な真空排気系を
用いる必要がある。さらに、超清浄鋼やステンレス鋼を
用いた真空容器は重量が大きくなる欠点を有している。
【０００４】一方、軽量な超高真空用材料として、例え
ば、特開昭５９−１５３５１４号公報，特開昭５９−１
８３９２６号公報，特開昭６０−１２８２５８号公報，
特開昭６３−１０３０７３号公報に開示されているよう
にアルミニウム合金が用いられることもあるが、この場
合にはガス放出量が多いため真空度が１０−１１Ｔｏｒ
ｒ以上の超高真空を得るのは極めて困難である。
ば、特開昭５９−１５３５１４号公報，特開昭５９−１
８３９２６号公報，特開昭６０−１２８２５８号公報，
特開昭６３−１０３０７３号公報に開示されているよう
にアルミニウム合金が用いられることもあるが、この場
合にはガス放出量が多いため真空度が１０−１１Ｔｏｒ
ｒ以上の超高真空を得るのは極めて困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のス
テンレス鋼を超高真空容器の素材として用いた場合に
は、ステンレス鋼からガスが放出されることから、真空
度が１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得るために
は、容器内面を電解研磨したり、鋼中の不純物を極度に
低減させた超清浄鋼が必要となる。
テンレス鋼を超高真空容器の素材として用いた場合に
は、ステンレス鋼からガスが放出されることから、真空
度が１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得るために
は、容器内面を電解研磨したり、鋼中の不純物を極度に
低減させた超清浄鋼が必要となる。
【０００６】さらに、上述したように、このような材料
を用いてもイオンポンプやチタンサプリメーションポン
プ、クライオポンプ等の複雑な真空排気系が必要とな
る。
を用いてもイオンポンプやチタンサプリメーションポン
プ、クライオポンプ等の複雑な真空排気系が必要とな
る。
【０００７】また、近年、宇宙空間で超高真空の実験を
行うことが考えられており、このような場合、真空容器
材料の重量が問題となるが、ステンレス鋼や超清浄鋼で
は重量が大きくなりやすい欠点がある。
行うことが考えられており、このような場合、真空容器
材料の重量が問題となるが、ステンレス鋼や超清浄鋼で
は重量が大きくなりやすい欠点がある。
【０００８】これに対して、軽量な真空容器材料とし
て、アルミニウム合金が用いられることもあるが、この
アルミニウム合金はガス放出量が多いため真空度が１０
−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得ることは容易ではな
い。
て、アルミニウム合金が用いられることもあるが、この
アルミニウム合金はガス放出量が多いため真空度が１０
−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得ることは容易ではな
い。
【０００９】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みてなされ
たものであって、イオンポンプやチタンサプリメーショ
ンポンプ、クライオポンプなどの複雑な真空排気装置を
用いなくともターボポンプなどの比較的単純な真空排気
系で真空度が１０−１０Ｔｏｒｒ以上ないしは１０
−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得ることが可能であ
り、かつまた軽量である超高真空容器を提供することを
目的としている。
たものであって、イオンポンプやチタンサプリメーショ
ンポンプ、クライオポンプなどの複雑な真空排気装置を
用いなくともターボポンプなどの比較的単純な真空排気
系で真空度が１０−１０Ｔｏｒｒ以上ないしは１０
−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得ることが可能であ
り、かつまた軽量である超高真空容器を提供することを
目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる超高真空
容器は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓからな
る群から選択される少なくとも１種の白金系金属を０．
０２〜１．００重量％、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ
及びＣｕからなる群から選択される少なくとも１種の遷
移金属を０．１〜３．０重量％、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒの希土類元素
及びＹからなる群から選択される少なくとも１種の希土
類系元素を０．０２〜０．５０重量％の範囲で含有し、
不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞれＣ：０．０
５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８
重量％以下に規制し、残部Ｔｉ及び不可避的不純物より
なるガス放出特性の優れた超高真空用に適する部材を用
いた容器本体にフランジ形軸継手をそなえた構成とした
ことを特徴としている。
容器は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓからな
る群から選択される少なくとも１種の白金系金属を０．
０２〜１．００重量％、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ
及びＣｕからなる群から選択される少なくとも１種の遷
移金属を０．１〜３．０重量％、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒの希土類元素
及びＹからなる群から選択される少なくとも１種の希土
類系元素を０．０２〜０．５０重量％の範囲で含有し、
不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞれＣ：０．０
５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８
重量％以下に規制し、残部Ｔｉ及び不可避的不純物より
なるガス放出特性の優れた超高真空用に適する部材を用
いた容器本体にフランジ形軸継手をそなえた構成とした
ことを特徴としている。
【００１１】また、本発明に係わる超高真空容器は、上
記超高真空用に適する部材を構成する合金にさらにＡｌ
を０．２〜９．５重量％の範囲で含有し、このうちとく
に冷間加工性が良好であることが要求される場合にはＡ
ｌを０．２〜１．５重量％の範囲で含有するガス放出特
性の優れた超高真空用に適する部材を用いた構成とした
ことを特徴としている。
記超高真空用に適する部材を構成する合金にさらにＡｌ
を０．２〜９．５重量％の範囲で含有し、このうちとく
に冷間加工性が良好であることが要求される場合にはＡ
ｌを０．２〜１．５重量％の範囲で含有するガス放出特
性の優れた超高真空用に適する部材を用いた構成とした
ことを特徴としている。
【００１２】さらにまた、本発明に係わる超高真空容器
は、α型ないしはニアα型，α＋β型，β型等のチタン
合金をベースとし、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及び
Ｏｓからなる群から選択される少なくとも１種の白金系
金属を０．０２〜１．００重量％、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，
Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から選択される少なくと
も１種の遷移金属を０．１〜３．０重量％、Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ
の希土類元素及びＹからなる群から選択される少なくと
も１種の希土類系元素を０．０２〜０．５０重量％の範
囲で含有し、不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞ
れＣ：０．０５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、
Ｏ：０．０８重量％以下に規制したガス放出特性の優れ
た超高真空用に適する部材を用いた容器本体にフランジ
形軸継手をそなえた構成としたことを特徴としている。
は、α型ないしはニアα型，α＋β型，β型等のチタン
合金をベースとし、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及び
Ｏｓからなる群から選択される少なくとも１種の白金系
金属を０．０２〜１．００重量％、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，
Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から選択される少なくと
も１種の遷移金属を０．１〜３．０重量％、Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ
の希土類元素及びＹからなる群から選択される少なくと
も１種の希土類系元素を０．０２〜０．５０重量％の範
囲で含有し、不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞ
れＣ：０．０５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、
Ｏ：０．０８重量％以下に規制したガス放出特性の優れ
た超高真空用に適する部材を用いた容器本体にフランジ
形軸継手をそなえた構成としたことを特徴としている。
【００１３】本発明に係わる超高真空容器の実施態様に
おいて、この超高真空容器は、フランジ形軸継手をそな
え、前記フランジ形軸継手のナイフエッジ部表面に耐酸
化用として例えばスパッタ蒸着によって厚さを０．０１
〜２．００μｍ程度に成膜したＡｕの表面処理を施して
ある構成のものとすることが可能であり、また、同じく
実施態様において、この超高真空容器は、フランジ形軸
継手をそなえ、前記フランジ形軸継手のナイフエッジ部
表面に耐酸化及び耐摩耗用としてＴｉＮの表面処理が施
してある構成のものとすることが可能であり、同じく実
施態様において、この超高真空容器は、フランジ形軸継
手をそなえ、前記軸継手部分のシール用パッキン材とし
て、Ｏ：０．０８重量％以下、Ｈ：０．００１重量％以
下、Ｆｅ：０．０４２重量％以下、Ｃ：０．００６重量
％以下、Ｎ：０．００５重量％以下の高純度Ｔｉを用い
た構成のものとすることが可能であり、同じく実施態様
において、この超高真空容器は、容器外表面の少なくと
も一部に、酸化膜及び窒化膜から選択される少なくとも
１種の表面保護膜が設けてある構成のものとすることが
可能であり、同じく実施態様において、この超高真空容
器は、容器本体とフランジ形軸継手とが外表面から容器
内部へと貫通する電子ビーム溶接により一体化してなる
構成のものとすることが可能である。
おいて、この超高真空容器は、フランジ形軸継手をそな
え、前記フランジ形軸継手のナイフエッジ部表面に耐酸
化用として例えばスパッタ蒸着によって厚さを０．０１
〜２．００μｍ程度に成膜したＡｕの表面処理を施して
ある構成のものとすることが可能であり、また、同じく
実施態様において、この超高真空容器は、フランジ形軸
継手をそなえ、前記フランジ形軸継手のナイフエッジ部
表面に耐酸化及び耐摩耗用としてＴｉＮの表面処理が施
してある構成のものとすることが可能であり、同じく実
施態様において、この超高真空容器は、フランジ形軸継
手をそなえ、前記軸継手部分のシール用パッキン材とし
て、Ｏ：０．０８重量％以下、Ｈ：０．００１重量％以
下、Ｆｅ：０．０４２重量％以下、Ｃ：０．００６重量
％以下、Ｎ：０．００５重量％以下の高純度Ｔｉを用い
た構成のものとすることが可能であり、同じく実施態様
において、この超高真空容器は、容器外表面の少なくと
も一部に、酸化膜及び窒化膜から選択される少なくとも
１種の表面保護膜が設けてある構成のものとすることが
可能であり、同じく実施態様において、この超高真空容
器は、容器本体とフランジ形軸継手とが外表面から容器
内部へと貫通する電子ビーム溶接により一体化してなる
構成のものとすることが可能である。
【００１４】本発明者らは、超高真空容器の素材として
比較的軽量な超高真空用に適する部材を用いることを前
提として、超高真空中で、素材内部に固溶するガス成分
が真空側に拡散して表面から放出される現象を抑えるべ
く検討を加えた結果、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減させたチタン合
金において、白金系金属であるＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ｒｅ及びＯｓのうちの１種以上と、遷移金属である
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕの１種以上と、
希土類系元素であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹの１種
以上を所定量添加することによって、超高真空下でのこ
のようなガス放出を低減することができる超高真空用に
適する部材が得られることを見い出した。
比較的軽量な超高真空用に適する部材を用いることを前
提として、超高真空中で、素材内部に固溶するガス成分
が真空側に拡散して表面から放出される現象を抑えるべ
く検討を加えた結果、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減させたチタン合
金において、白金系金属であるＰｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ｒｅ及びＯｓのうちの１種以上と、遷移金属である
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕの１種以上と、
希土類系元素であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹの１種
以上を所定量添加することによって、超高真空下でのこ
のようなガス放出を低減することができる超高真空用に
適する部材が得られることを見い出した。
【００１５】また、添加物系をこのような範囲にするこ
とにより高加工性が付与されることも見い出した。さら
に、このような合金系にＡｌを１．５重量％以内で添加
することによって上記特性を損なわずに高強度化が図れ
ることも併せて見い出し、冷間加工性が良好であること
が要求されないときはＡｌを９．５重量％まで添加する
ことによってより一層の高強度化が図れることも見い出
した。さらにまた、α型，α＋β型，β型等のチタン合
金をベースとした場合にも、このような添加物系を用い
ることにより、熱間加工性に悪影響を与えないことも見
い出し、このような超高真空用に適する部材を超高真空
容器の素材として用いることによって、比較的単純な真
空排気系を使用したときでも真空度が１０−１０Ｔｏｒ
ｒ以上ないしは１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を容
易に得ることができることを確認した。
とにより高加工性が付与されることも見い出した。さら
に、このような合金系にＡｌを１．５重量％以内で添加
することによって上記特性を損なわずに高強度化が図れ
ることも併せて見い出し、冷間加工性が良好であること
が要求されないときはＡｌを９．５重量％まで添加する
ことによってより一層の高強度化が図れることも見い出
した。さらにまた、α型，α＋β型，β型等のチタン合
金をベースとした場合にも、このような添加物系を用い
ることにより、熱間加工性に悪影響を与えないことも見
い出し、このような超高真空用に適する部材を超高真空
容器の素材として用いることによって、比較的単純な真
空排気系を使用したときでも真空度が１０−１０Ｔｏｒ
ｒ以上ないしは１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を容
易に得ることができることを確認した。
【００１６】上記構成を有する本発明に係わる超高真空
容器は、本発明者らのこのような知見に基づいて成され
たものである。
容器は、本発明者らのこのような知見に基づいて成され
たものである。
【００１７】以下、この発明について詳細に説明する。
【００１８】先ず、超高真空容器の素材として用いる超
高真空用に適する部材における添加元素の限定理由につ
いて述べる。
高真空用に適する部材における添加元素の限定理由につ
いて述べる。
【００１９】Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓ；
これら白金系金属元素は、超高真空容器の内部に残留す
る分子状の水素を材料表面でトラップして原子状の水素
に分離する触媒の働きをする極めて重要な元素である。
そして、このような機能が発揮されるためには、上記元
素のうち少なくとも１種を合計で０．０２重量％以上添
加することが必要である。しかしながら、合計で１．０
０重量％を超えて添加された場合には、加工性が低下す
るため、超高真空容器ないしはその部材への冷間成形が
困難になる。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が１．００重量％を超えて含有すると
熱間での加工性が低下し、材料自体の加工が困難とな
る。従って、上記元素の少なくとも１種を０．０２〜
１．００重量％の範囲で添加することとした。
これら白金系金属元素は、超高真空容器の内部に残留す
る分子状の水素を材料表面でトラップして原子状の水素
に分離する触媒の働きをする極めて重要な元素である。
そして、このような機能が発揮されるためには、上記元
素のうち少なくとも１種を合計で０．０２重量％以上添
加することが必要である。しかしながら、合計で１．０
０重量％を超えて添加された場合には、加工性が低下す
るため、超高真空容器ないしはその部材への冷間成形が
困難になる。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が１．００重量％を超えて含有すると
熱間での加工性が低下し、材料自体の加工が困難とな
る。従って、上記元素の少なくとも１種を０．０２〜
１．００重量％の範囲で添加することとした。
【００２０】Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕ；
これらの遷移金属元素は、上記白金系金属元素によって
表面に吸着した原子状の水素を固定する能力がかなり高
いＴｉ２Ｃｏ，ＴｉＦｅ，ＴｉＣｒ２，Ｔｉ２Ｎｉ，Ｔ
ｉＭｎ，Ｔｉ２Ｃｕ等の金属間化合物を生成させるため
に必要である。そして、このような金属間化合物を生成
させるためには上記元素の少なくとも１種を合計で０．
１重量％以上添加することが必要である。しかしなが
ら、３．０重量％を超えて過剰に添加した場合には、生
成された金属間化合物によって材料の延性および加工性
が低下する。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が３．０重量％を超えて含有すると、
生成された金属間化合物によって熱間での加工性が低下
する。このため、これらの元素の少なくとも１種を０．
１〜３．０重量％の範囲で添加することとした。
これらの遷移金属元素は、上記白金系金属元素によって
表面に吸着した原子状の水素を固定する能力がかなり高
いＴｉ２Ｃｏ，ＴｉＦｅ，ＴｉＣｒ２，Ｔｉ２Ｎｉ，Ｔ
ｉＭｎ，Ｔｉ２Ｃｕ等の金属間化合物を生成させるため
に必要である。そして、このような金属間化合物を生成
させるためには上記元素の少なくとも１種を合計で０．
１重量％以上添加することが必要である。しかしなが
ら、３．０重量％を超えて過剰に添加した場合には、生
成された金属間化合物によって材料の延性および加工性
が低下する。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が３．０重量％を超えて含有すると、
生成された金属間化合物によって熱間での加工性が低下
する。このため、これらの元素の少なくとも１種を０．
１〜３．０重量％の範囲で添加することとした。
【００２１】Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ及びＹ；これらの希土類系元素
は、材料に固溶する酸素を内部酸化により酸化物として
固定することによって固体内部から表面への固溶酸素の
拡散を抑制する働きをする。このような働きは、Ｌａ，
Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ及びＹを単独で添加しても得られるし、あるいは、ミ
ッシュメタルのような形で複合添加した場合においても
変わらずに得られ、合計で０．０２重量％以上添加した
場合に有効に発揮される。しかしながら、これらの１種
または２種以上を合計で０．５０重量％を超えて添加し
た場合には、析出した酸化物によって延性および加工性
が低下する。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が０．５０重量％を超えて含有する
と、析出した酸化物によって熱間での加工性が低下す
る。このため、これらの元素のうち少なくとも１種を
０．０２〜０．５０重量％の範囲で添加することとし
た。
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ及びＹ；これらの希土類系元素
は、材料に固溶する酸素を内部酸化により酸化物として
固定することによって固体内部から表面への固溶酸素の
拡散を抑制する働きをする。このような働きは、Ｌａ，
Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ及びＹを単独で添加しても得られるし、あるいは、ミ
ッシュメタルのような形で複合添加した場合においても
変わらずに得られ、合計で０．０２重量％以上添加した
場合に有効に発揮される。しかしながら、これらの１種
または２種以上を合計で０．５０重量％を超えて添加し
た場合には、析出した酸化物によって延性および加工性
が低下する。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が０．５０重量％を超えて含有する
と、析出した酸化物によって熱間での加工性が低下す
る。このため、これらの元素のうち少なくとも１種を
０．０２〜０．５０重量％の範囲で添加することとし
た。
【００２２】Ｃ；Ｃは材料に固溶した場合、表面に拡散
して残留ガス中の酸素と結合してＣＯガスを生成するた
めできるだけ低減させる必要がある。しかしながら、
０．０５重量％以下の含有量では、このような固体内部
からの拡散によるＣＯガス放出量は、真空度１０−１１
〜１０−１２Ｔｏｒｒではほとんど影響しない。従っ
て、Ｃは０．０５重量％以下に規制した。
して残留ガス中の酸素と結合してＣＯガスを生成するた
めできるだけ低減させる必要がある。しかしながら、
０．０５重量％以下の含有量では、このような固体内部
からの拡散によるＣＯガス放出量は、真空度１０−１１
〜１０−１２Ｔｏｒｒではほとんど影響しない。従っ
て、Ｃは０．０５重量％以下に規制した。
【００２３】Ｎ；Ｎも同様に材料中に固溶すると表面に
拡散してＮ２ガスとなり放出される恐れがある。しかし
ながら、真空度１０−１１〜１０−１２Ｔｏｒｒでは、
０．０５重量％以下のＮ含有量とすれば、Ｎ２ガスによ
る著しい真空度の低下は認められない。従って、Ｎは
０．０５重量％以下に規制した。
拡散してＮ２ガスとなり放出される恐れがある。しかし
ながら、真空度１０−１１〜１０−１２Ｔｏｒｒでは、
０．０５重量％以下のＮ含有量とすれば、Ｎ２ガスによ
る著しい真空度の低下は認められない。従って、Ｎは
０．０５重量％以下に規制した。
【００２４】Ｏ；Ｏはチタン合金の場合に固溶度が高い
ため、真空中へのガス放出といった観点からは最も管理
が必要な不純物である。材料中に固溶するＯは、表面か
らＯ２などの形で放出され、真空度の低下を招く。この
ため本発明では、上述のように、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ及びＹの１種
又は２種以上の添加によって酸素を固定するのである
が、酸素が０．０８重量％を超えて含有している場合
は、上記の希土類系元素による固定の効果が十分ではな
く、ガス放出が多くなる。さらに、固定されたＯは酸化
物の形となって、冷間成形性を低下させる。また、チタ
ン合金をベースにする場合には、酸素が０．０８重量％
を超えて含有すると、同様の理由で熱間加工性を低下さ
せる。従って、Ｏは０．０８重量％以下に規制した。
ため、真空中へのガス放出といった観点からは最も管理
が必要な不純物である。材料中に固溶するＯは、表面か
らＯ２などの形で放出され、真空度の低下を招く。この
ため本発明では、上述のように、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ及びＹの１種
又は２種以上の添加によって酸素を固定するのである
が、酸素が０．０８重量％を超えて含有している場合
は、上記の希土類系元素による固定の効果が十分ではな
く、ガス放出が多くなる。さらに、固定されたＯは酸化
物の形となって、冷間成形性を低下させる。また、チタ
ン合金をベースにする場合には、酸素が０．０８重量％
を超えて含有すると、同様の理由で熱間加工性を低下さ
せる。従って、Ｏは０．０８重量％以下に規制した。
【００２５】Ａｌ；Ａｌは少量の添加によってガス放出
特性、冷間成形性に大きな変化を生じさせずに、材料の
強度を上昇させるために有効である。特に、０．２重量
％以上添加した場合にこの効果は大きい。しかしなが
ら、１．５重量％を超えて添加すると冷間成形性が低下
し、真空容器ないしはその部材への冷間加工が難しくな
るので、冷間加工性を考慮する場合にはＡｌを添加する
としても０．２〜１．５重量％の範囲とするのが望まし
い。そして、この冷間成形性を考慮しないときにはＡｌ
を１．５重量％以上添加して強度のより一層の向上をは
かることが可能であるが、９．５重量％を超えると熱間
加工性が低下するので、１．５重量％以上添加するとし
ても９．５重量％以下とする必要がある。
特性、冷間成形性に大きな変化を生じさせずに、材料の
強度を上昇させるために有効である。特に、０．２重量
％以上添加した場合にこの効果は大きい。しかしなが
ら、１．５重量％を超えて添加すると冷間成形性が低下
し、真空容器ないしはその部材への冷間加工が難しくな
るので、冷間加工性を考慮する場合にはＡｌを添加する
としても０．２〜１．５重量％の範囲とするのが望まし
い。そして、この冷間成形性を考慮しないときにはＡｌ
を１．５重量％以上添加して強度のより一層の向上をは
かることが可能であるが、９．５重量％を超えると熱間
加工性が低下するので、１．５重量％以上添加するとし
ても９．５重量％以下とする必要がある。
【００２６】Ｔｉ；Ｔｉは強度および耐食性に優れてい
ると共に、比重が小さい軽量な金属であるので残部とし
た。
ると共に、比重が小さい軽量な金属であるので残部とし
た。
【００２７】さらに、チタン合金をベースとする場合に
は、適用するチタン合金に特に制限はなく、α及びニア
α合金、α＋β合金、β合金のいずれをベースにしても
よい。そして、いずれの合金をベースにした場合でも、
上記添加系を用いることにより、熱間加工性を低下させ
ずに優れたガス放出特性を有するチタン合金よりなる超
高真空用に適する部材を得ることができ、このようなベ
ースとなるチタン合金において、α及びニアα合金とし
ては、Ｔｉ−０．３Ｍｏ−０．８Ｎｉ，Ｔｉ−５Ａｌ−
２．５Ｓｎ，Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ−ＥＬＩ，Ｔｉ
−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚ
ｒ−２Ｍｏ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｎｂ−１Ｔａ−０．８Ｍ
ｏ，Ｔｉ−２．２５Ａｌ−１１Ｓｎ−５Ｚｒ−１Ｍｏ，
Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｓｎ−２Ｚｒ−２Ｍｏなどがあり、ま
た、α＋β合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−
６Ａｌ−４Ｖ−ＥＬＩ，Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ，
Ｔｉ−８Ｍｎ，Ｔｉ−７Ａｌ−４Ｍｏ，Ｔｉ−６Ａｌ−
２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ，Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｓｎ−２Ｚ
ｒ−４Ｍｏ−４Ｃｒ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−２Ｚｒ−
２Ｍｏ−２Ｃｒ，Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ，Ｔｉ
−３Ａｌ−２．５Ｖなどがあり、さらにβ合金として
は、Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ，Ｔｉ−８Ｍｏ−
８Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−
４Ｍｏ−４Ｚｒ，Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５
Ｓｎや、その他Ｔｉ０．８０〜０．４５Ｎｂ
０．２０〜０．５５などがある。
は、適用するチタン合金に特に制限はなく、α及びニア
α合金、α＋β合金、β合金のいずれをベースにしても
よい。そして、いずれの合金をベースにした場合でも、
上記添加系を用いることにより、熱間加工性を低下させ
ずに優れたガス放出特性を有するチタン合金よりなる超
高真空用に適する部材を得ることができ、このようなベ
ースとなるチタン合金において、α及びニアα合金とし
ては、Ｔｉ−０．３Ｍｏ−０．８Ｎｉ，Ｔｉ−５Ａｌ−
２．５Ｓｎ，Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ−ＥＬＩ，Ｔｉ
−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚ
ｒ−２Ｍｏ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｎｂ−１Ｔａ−０．８Ｍ
ｏ，Ｔｉ−２．２５Ａｌ−１１Ｓｎ−５Ｚｒ−１Ｍｏ，
Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｓｎ−２Ｚｒ−２Ｍｏなどがあり、ま
た、α＋β合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−
６Ａｌ−４Ｖ−ＥＬＩ，Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ，
Ｔｉ−８Ｍｎ，Ｔｉ−７Ａｌ−４Ｍｏ，Ｔｉ−６Ａｌ−
２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ，Ｔｉ−５Ａｌ−２Ｓｎ−２Ｚ
ｒ−４Ｍｏ−４Ｃｒ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−２Ｚｒ−
２Ｍｏ−２Ｃｒ，Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ，Ｔｉ
−３Ａｌ−２．５Ｖなどがあり、さらにβ合金として
は、Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ，Ｔｉ−８Ｍｏ−
８Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−
４Ｍｏ−４Ｚｒ，Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５
Ｓｎや、その他Ｔｉ０．８０〜０．４５Ｎｂ
０．２０〜０．５５などがある。
【００２８】図１ないし図５は、本発明が適用される超
高真空容器の一例を示すものであって、この超高真空容
器１は、図１および図２に示すように、円筒形状をなす
胴部１ａに、大，中，小多数のフランジ形軸継手１ｂを
溶接結合して一体化した構造をなすものであり、例え
ば、胴部（容器本体）１ａは板状素材を円筒形状にＵ−
Ｏ曲げ成形して軸方向に電子ビーム溶接すると共に大，
中，小多数のフランジ取付孔を形成することにより製作
され、また、フランジ形軸継手１ｂは塑性加工や切削加
工などによって鍔付円筒形状に製作されたのち、別体の
前記胴部（容器本体）１ａとフランジ形軸継手１ｂとを
雰囲気真空度が１×１０−３Ｔｏｒｒ以下である電子ビ
ーム溶接により外表面から胴部（容器）内部へと貫通す
ると共に全円周にわたる溶接結合により一体化してなる
構造のものとすることが可能である。
高真空容器の一例を示すものであって、この超高真空容
器１は、図１および図２に示すように、円筒形状をなす
胴部１ａに、大，中，小多数のフランジ形軸継手１ｂを
溶接結合して一体化した構造をなすものであり、例え
ば、胴部（容器本体）１ａは板状素材を円筒形状にＵ−
Ｏ曲げ成形して軸方向に電子ビーム溶接すると共に大，
中，小多数のフランジ取付孔を形成することにより製作
され、また、フランジ形軸継手１ｂは塑性加工や切削加
工などによって鍔付円筒形状に製作されたのち、別体の
前記胴部（容器本体）１ａとフランジ形軸継手１ｂとを
雰囲気真空度が１×１０−３Ｔｏｒｒ以下である電子ビ
ーム溶接により外表面から胴部（容器）内部へと貫通す
ると共に全円周にわたる溶接結合により一体化してなる
構造のものとすることが可能である。
【００２９】また、この真空容器１は、図３ないし図５
に示すように、フランジ形軸継手１ｂにその継手面１ｃ
を貫通する多数のボルト孔１ｄを形成していると共に、
継手面１ｃにはリング形状をなすナイフエッジ部１ｅを
形成していて真空シールが良好に行えるようになってお
り、前記ナイフエッジ部１ｅの表面に耐酸化用として例
えばスパッタ蒸着によって厚さを０．０１〜２．００μ
ｍ程度に成膜したＡｕの表面処理が施してあるものとす
ることも場合によっては望ましく、また、同様に、ナイ
フエッジ部１ｅの表面に耐酸化及び耐摩耗用としてＴｉ
Ｎの表面処理が施してあるものとすることも場合によっ
ては望ましく、さらに、前記ナイフエッジ部１ｅに当接
されるシール用パッキン材として、Ｏ：０．０８重量％
以下、Ｈ：０．００１重量％以下、Ｆｅ：０．０４２重
量％以下、Ｃ：０．００６重量％以下、Ｎ：０．００５
重量％以下の高純度Ｔｉを用いるようになすことも場合
によっては望ましく、さらにまた、容器外表面の少なく
とも一部に、酸化膜及び窒化膜から選択される少なくと
も１種の表面保護膜が設けてあるものとすることも場合
によっては望ましい。
に示すように、フランジ形軸継手１ｂにその継手面１ｃ
を貫通する多数のボルト孔１ｄを形成していると共に、
継手面１ｃにはリング形状をなすナイフエッジ部１ｅを
形成していて真空シールが良好に行えるようになってお
り、前記ナイフエッジ部１ｅの表面に耐酸化用として例
えばスパッタ蒸着によって厚さを０．０１〜２．００μ
ｍ程度に成膜したＡｕの表面処理が施してあるものとす
ることも場合によっては望ましく、また、同様に、ナイ
フエッジ部１ｅの表面に耐酸化及び耐摩耗用としてＴｉ
Ｎの表面処理が施してあるものとすることも場合によっ
ては望ましく、さらに、前記ナイフエッジ部１ｅに当接
されるシール用パッキン材として、Ｏ：０．０８重量％
以下、Ｈ：０．００１重量％以下、Ｆｅ：０．０４２重
量％以下、Ｃ：０．００６重量％以下、Ｎ：０．００５
重量％以下の高純度Ｔｉを用いるようになすことも場合
によっては望ましく、さらにまた、容器外表面の少なく
とも一部に、酸化膜及び窒化膜から選択される少なくと
も１種の表面保護膜が設けてあるものとすることも場合
によっては望ましい。
【００３０】
【発明の作用】従来のようにステンレス鋼を超高真空容
器の素材として用いた場合、真空容器内部に残留するガ
スは、ステンレス鋼中に固溶していた酸化ガスや、介在
物とマトリックス界面にトラップされた水素ガスや、表
面変質層に残留する酸素などと鋼中の炭素と結びついた
ＣＯ，ＣＯ２ガス等により構成されている。
器の素材として用いた場合、真空容器内部に残留するガ
スは、ステンレス鋼中に固溶していた酸化ガスや、介在
物とマトリックス界面にトラップされた水素ガスや、表
面変質層に残留する酸素などと鋼中の炭素と結びついた
ＣＯ，ＣＯ２ガス等により構成されている。
【００３１】これに対して、本発明で用いる超高真空用
に適する部材は、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減したチタン合金に、
Ｐｄなどの白金系金属、Ｃｏなどの遷移金属、Ｙやミッ
シュメタルなどの希土類系元素を適量添加することとし
たので、このような超高真空用に適する部材を超高真空
容器の素材として用いた場合に、以下のメカニズムによ
って構成部材からのガス放出を抑制し、残留ガスの固定
が良好に行われるものとなる。
に適する部材は、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減したチタン合金に、
Ｐｄなどの白金系金属、Ｃｏなどの遷移金属、Ｙやミッ
シュメタルなどの希土類系元素を適量添加することとし
たので、このような超高真空用に適する部材を超高真空
容器の素材として用いた場合に、以下のメカニズムによ
って構成部材からのガス放出を抑制し、残留ガスの固定
が良好に行われるものとなる。
【００３２】（１） 超高真空用に適する部材を構成す
るチタン合金中からの酸素の放出をＹやミッシュメタル
などの希土類系元素により酸化物の形で材料内部に固定
し、低減させる。
るチタン合金中からの酸素の放出をＹやミッシュメタル
などの希土類系元素により酸化物の形で材料内部に固定
し、低減させる。
【００３３】（２） 真空容器内の残留ガスの大部分を
占めるＨ２ガスをＰｄなどの白金系金属の触媒作用によ
り、Ｈ原子として材料表面に物理吸着させる。
占めるＨ２ガスをＰｄなどの白金系金属の触媒作用によ
り、Ｈ原子として材料表面に物理吸着させる。
【００３４】（３） 吸着されたＨ原子は、チタンとＣ
ｏなどの遷移金属よりなる水素トラップ能力の高い金属
間化合物（Ｔｉ２Ｃｏ等）により強く固定される。
ｏなどの遷移金属よりなる水素トラップ能力の高い金属
間化合物（Ｔｉ２Ｃｏ等）により強く固定される。
【００３５】また、本発明で用いる超高真空用に適する
部材にガス放出特性を付与する各元素の添加量の適性化
を図ることにより、冷間成形性の良好なチタン合金より
なる超高真空用に適する部材が得られる。
部材にガス放出特性を付与する各元素の添加量の適性化
を図ることにより、冷間成形性の良好なチタン合金より
なる超高真空用に適する部材が得られる。
【００３６】さらに、上記の特長を有するチタン合金
に、９．５重量％以下のＡｌを添加することにより、Ａ
ｌの固溶強化によって、熱間加工性を良好なものにする
と共にガス放出特性を損なうことなく強度を上昇させる
ものとなり、１．５重量％以下のＡｌを添加することに
より、Ａｌの固溶強化によって、冷間加工性を良好なも
のにすると共にガス放出特性を損なうことなく強度を上
昇させるものとなる。
に、９．５重量％以下のＡｌを添加することにより、Ａ
ｌの固溶強化によって、熱間加工性を良好なものにする
と共にガス放出特性を損なうことなく強度を上昇させる
ものとなり、１．５重量％以下のＡｌを添加することに
より、Ａｌの固溶強化によって、冷間加工性を良好なも
のにすると共にガス放出特性を損なうことなく強度を上
昇させるものとなる。
【００３７】さらにまた、チタン合金をベースとした場
合に、上記添加系を用いることにより、ガス放出特性に
優れていると共に、熱間加工性の低下をもたらさないも
のとなる。
合に、上記添加系を用いることにより、ガス放出特性に
優れていると共に、熱間加工性の低下をもたらさないも
のとなる。
【００３８】
【実施例】 （実施例１，比較例１）表１および表２に示す組成の合
金をアーク溶解炉によりボタンインゴットに溶製し、熱
間圧延・熱処理を施した後に各種試験に供した。なお、
表１のＮｏ．１〜９は本発明実施例１であり、表２のＮ
ｏ．１０〜１８は比較例１であり、表２のＮｏ．１９は
実施例１の参考例であり、表２のＮ０．２０は従来材で
あるオーステナイト系ステンレス鋼の場合の従来例１で
ある。
金をアーク溶解炉によりボタンインゴットに溶製し、熱
間圧延・熱処理を施した後に各種試験に供した。なお、
表１のＮｏ．１〜９は本発明実施例１であり、表２のＮ
ｏ．１０〜１８は比較例１であり、表２のＮｏ．１９は
実施例１の参考例であり、表２のＮ０．２０は従来材で
あるオーステナイト系ステンレス鋼の場合の従来例１で
ある。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】これらの供試材についてガス放出特性、及
び機械的性質を把握した。
び機械的性質を把握した。
【００４２】ガス放出特性については、昇温脱離分析装
置（ＴＤＳ）を用い、供試材を４００℃で昇温加熱して
ベーキング処理とし、その後室温におけるガス放出率を
求めた。ガス放出率は四重極質量分析装置（ＱＭＳ）の
測定強度にＱＭＳの各気体毎の感度係数、各気体毎の排
気速度を乗じることによって求め、Ｎｏ．２０の従来材
を基準とする比の値とした。さらに一部については、Ｖ
ＡＲインゴットより板材としてこれを供試材とし、図１
ないし図５に示した構造を有する小型の超高真空容器１
を製作して、ターボ分子ポンプ（１８０ ｌ／ｓ）によ
る到達真空度のテストを行った。
置（ＴＤＳ）を用い、供試材を４００℃で昇温加熱して
ベーキング処理とし、その後室温におけるガス放出率を
求めた。ガス放出率は四重極質量分析装置（ＱＭＳ）の
測定強度にＱＭＳの各気体毎の感度係数、各気体毎の排
気速度を乗じることによって求め、Ｎｏ．２０の従来材
を基準とする比の値とした。さらに一部については、Ｖ
ＡＲインゴットより板材としてこれを供試材とし、図１
ないし図５に示した構造を有する小型の超高真空容器１
を製作して、ターボ分子ポンプ（１８０ ｌ／ｓ）によ
る到達真空度のテストを行った。
【００４３】また、図に示したフランジ形軸継手１ｂを
冷間塑性加工により製作する場合を考慮して、冷間成形
性の指標として供試材の限界曲げ試験を行い、ベンドフ
ァクター曲げポンチの半径／板厚で整理を行った。さら
に、各供試材の引張試験を行い、引張強さの比較もあわ
せて行った。
冷間塑性加工により製作する場合を考慮して、冷間成形
性の指標として供試材の限界曲げ試験を行い、ベンドフ
ァクター曲げポンチの半径／板厚で整理を行った。さら
に、各供試材の引張試験を行い、引張強さの比較もあわ
せて行った。
【００４４】表３および表４にそれらの結果を示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】表３より明らかなように、本発明実施例１
であるＮｏ．１〜９の供試材は、Ｈ２，ＣＯ＋Ｎ２，Ｃ
Ｏ２のいずれのガスも従来材であるＮｏ．２０のオース
テナイト系ステンレス鋼と比較して１／１０以下であ
り、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ２ガスは非常に少ない特
徴を示した。また、冷間成形性もきわめて高く、板厚と
同等程度までの曲げ半径においても割れが生じなかっ
た。さらに、Ａｌを１．５重量％以下の範囲で添加した
Ｎ０．１，３，４，６，８，９については、引張強さが
４５ｋｇｆ／ｍｍ２を超える高い値を示した。
であるＮｏ．１〜９の供試材は、Ｈ２，ＣＯ＋Ｎ２，Ｃ
Ｏ２のいずれのガスも従来材であるＮｏ．２０のオース
テナイト系ステンレス鋼と比較して１／１０以下であ
り、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ２ガスは非常に少ない特
徴を示した。また、冷間成形性もきわめて高く、板厚と
同等程度までの曲げ半径においても割れが生じなかっ
た。さらに、Ａｌを１．５重量％以下の範囲で添加した
Ｎ０．１，３，４，６，８，９については、引張強さが
４５ｋｇｆ／ｍｍ２を超える高い値を示した。
【００４８】一方、比較例１であるＮｏ．１０〜１９で
は、ガス放出特性または加工性が劣っていることが確認
された。
は、ガス放出特性または加工性が劣っていることが確認
された。
【００４９】このうち、Ｎｏ．１０は、白金系金属の量
が本発明の範囲よりも少ない例であるが、冷間加工性に
は優れているものの、ガス放出特性が優れているとはい
い難いものとなっていた。一方、Ｎｏ．１１は、白金系
金属を本発明の範囲よりも過剰に添加した場合である
が、優れたガス放出特性を有するものの、ベンドファク
ターが５．５と冷間加工性に乏しいことが確認された。
が本発明の範囲よりも少ない例であるが、冷間加工性に
は優れているものの、ガス放出特性が優れているとはい
い難いものとなっていた。一方、Ｎｏ．１１は、白金系
金属を本発明の範囲よりも過剰に添加した場合である
が、優れたガス放出特性を有するものの、ベンドファク
ターが５．５と冷間加工性に乏しいことが確認された。
【００５０】また、Ｎｏ．１２，１３は、遷移金属の量
が本発明の範囲から外れる例であり、遷移金属が本発明
の範囲よりも過剰に添加したＮｏ．１２の場合には加工
性が低下したものとなっており、一方、本発明の範囲よ
り少ないＮｏ．１３の場合には、ガス放出量がＮｏ．２
０のステンレス鋼と比べて著しく少ないとはいえないも
のとなっていた。
が本発明の範囲から外れる例であり、遷移金属が本発明
の範囲よりも過剰に添加したＮｏ．１２の場合には加工
性が低下したものとなっており、一方、本発明の範囲よ
り少ないＮｏ．１３の場合には、ガス放出量がＮｏ．２
０のステンレス鋼と比べて著しく少ないとはいえないも
のとなっていた。
【００５１】さらに、Ｎｏ．１４，１５は、Ｙを含む希
土類系元素の量が本発明の範囲から外れる例であり、希
土類系元素が本発明の範囲よりも少ないＮｏ．１４で
は、酸素を含んだガス成分が多く放出され、ステンレス
鋼とほぼ同等のガス放出特性しか得られなかった。一
方、これらが本発明の範囲よりも過剰に含まれたＮｏ．
１５では、生成された酸化物により加工性が低下してい
た。さらに、ガス放出特性も損なわれていた。
土類系元素の量が本発明の範囲から外れる例であり、希
土類系元素が本発明の範囲よりも少ないＮｏ．１４で
は、酸素を含んだガス成分が多く放出され、ステンレス
鋼とほぼ同等のガス放出特性しか得られなかった。一
方、これらが本発明の範囲よりも過剰に含まれたＮｏ．
１５では、生成された酸化物により加工性が低下してい
た。さらに、ガス放出特性も損なわれていた。
【００５２】さらにまた、Ｎｏ．１６，１７，及び１８
は、それぞれＣ，Ｎ，及びＯが本発明の範囲を超えて含
有された場合であるが、いずれの場合も、ガス放出特性
が著しく低下しており、ステンレス鋼並みとなってしま
うことが確認された。
は、それぞれＣ，Ｎ，及びＯが本発明の範囲を超えて含
有された場合であるが、いずれの場合も、ガス放出特性
が著しく低下しており、ステンレス鋼並みとなってしま
うことが確認された。
【００５３】さらにまた、Ｎｏ．１９は、Ａｌが冷間加
工性の確保にとって必要な範囲を超えて含有された場合
であり、ガス放出特性は優れた結果を有するものの、冷
間成形性に劣るものとなっていた。
工性の確保にとって必要な範囲を超えて含有された場合
であり、ガス放出特性は優れた結果を有するものの、冷
間成形性に劣るものとなっていた。
【００５４】実施例１のＮｏ．１の材料を用いて図１な
いし図５に示した超高真空容器（φ２００×３００）１
を試作した結果、１８０ １／ｓのターボポンプのみで
真空度が６．８×１０−１１Ｔｏｒｒの超高真空を得る
ことができた。これは、同等のステンレス製の超高真空
容器の場合に真空度が１．０×１０−８Ｔｏｒｒまでで
あったのと比べて到達真空度にかなりの差異があり、本
発明で用いた超高真空用に適する部材の優れたガス放出
特性を裏付けるものといえる。なお、この到達真空度の
実験はいずれも２００℃×７２時間ベーク後、室温にて
２４時間冷却した後に行った。
いし図５に示した超高真空容器（φ２００×３００）１
を試作した結果、１８０ １／ｓのターボポンプのみで
真空度が６．８×１０−１１Ｔｏｒｒの超高真空を得る
ことができた。これは、同等のステンレス製の超高真空
容器の場合に真空度が１．０×１０−８Ｔｏｒｒまでで
あったのと比べて到達真空度にかなりの差異があり、本
発明で用いた超高真空用に適する部材の優れたガス放出
特性を裏付けるものといえる。なお、この到達真空度の
実験はいずれも２００℃×７２時間ベーク後、室温にて
２４時間冷却した後に行った。
【００５５】（実施例２，比較例２）この実施例２およ
び比較例２は、添加元素としてＡｌ以外のものをも含む
チタン合金をベースとした場合を例にとって示すもので
ある。そして、チタン合金をベースとした表５および表
６に示す組成の合金をアーク溶解炉によりボタンインゴ
ットに溶製し、熱間圧延・熱処理を施した後に各種試験
に供した。なお、表５のＮｏ．２１〜２５は本発明実施
例２であり、表６のＮｏ．２６〜３４は比較例２であ
り、表６のＮｏ．３５は従来材であるオーステナイト系
ステンレス鋼の場合の従来例２である。
び比較例２は、添加元素としてＡｌ以外のものをも含む
チタン合金をベースとした場合を例にとって示すもので
ある。そして、チタン合金をベースとした表５および表
６に示す組成の合金をアーク溶解炉によりボタンインゴ
ットに溶製し、熱間圧延・熱処理を施した後に各種試験
に供した。なお、表５のＮｏ．２１〜２５は本発明実施
例２であり、表６のＮｏ．２６〜３４は比較例２であ
り、表６のＮｏ．３５は従来材であるオーステナイト系
ステンレス鋼の場合の従来例２である。
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】これらの供試材についてガス放出特性、及
び機械的性質を把握した。
び機械的性質を把握した。
【００５９】ガス放出特性については、実施例１と同様
の値を用い、さらに一部については、ＶＡＲインゴット
より板材としてこれを供試材とし、図１ないし図５に示
した構造を有する小型の超高真空容器１を製作して、タ
ーボ分子ポンプ（８００ １／ｓ）によりテストを行っ
た。
の値を用い、さらに一部については、ＶＡＲインゴット
より板材としてこれを供試材とし、図１ないし図５に示
した構造を有する小型の超高真空容器１を製作して、タ
ーボ分子ポンプ（８００ １／ｓ）によりテストを行っ
た。
【００６０】また、図に示したフランジ形軸継手１ｂを
旋盤およびフライス盤を用いた切削加工により製作する
場合を考慮して、熱間加工性の指標として熱間圧延後の
供試材の割れ発生の程度を把握し、熱間加工性の評価を
行った。
旋盤およびフライス盤を用いた切削加工により製作する
場合を考慮して、熱間加工性の指標として熱間圧延後の
供試材の割れ発生の程度を把握し、熱間加工性の評価を
行った。
【００６１】それらの結果を表７および表８に示す。
【００６２】
【表７】
【００６３】
【表８】
【００６４】表７より明らかなように、本発明実施例２
であるＮｏ．２１〜２５の供試材は、Ｈ２，ＣＯ＋
Ｎ２，ＣＯ２のいずれのガスも従来材であるＮｏ．３５
のオーステナイト系ステンレス鋼と比較して１／１０以
下であり、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ２ガスは非常に少
ない特徴を示した。また、熱間成形性も良好であり、耳
割れが生じた場合であっても１ｃｍを超えないものとな
っていた。
であるＮｏ．２１〜２５の供試材は、Ｈ２，ＣＯ＋
Ｎ２，ＣＯ２のいずれのガスも従来材であるＮｏ．３５
のオーステナイト系ステンレス鋼と比較して１／１０以
下であり、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ２ガスは非常に少
ない特徴を示した。また、熱間成形性も良好であり、耳
割れが生じた場合であっても１ｃｍを超えないものとな
っていた。
【００６５】一方、比較例２であるＮｏ．２６〜３４で
は、ガス放出特性または熱間加工性が劣っていることが
確認された。
は、ガス放出特性または熱間加工性が劣っていることが
確認された。
【００６６】このうち、Ｎｏ．２６は、白金系金属の量
が本発明の範囲よりも少ない例であるが、熱間加工性に
は優れているものの、ガス放出特性が優れているとはい
い難いものとなっていた。
が本発明の範囲よりも少ない例であるが、熱間加工性に
は優れているものの、ガス放出特性が優れているとはい
い難いものとなっていた。
【００６７】また、Ｎｏ．２９，３１は、それぞれ遷移
金属，希土類系元素の量が本発明の範囲よりも少ない例
であるが、いずれも実施例２に比較してガス放出量が劣
っていた。
金属，希土類系元素の量が本発明の範囲よりも少ない例
であるが、いずれも実施例２に比較してガス放出量が劣
っていた。
【００６８】さらに、Ｎｏ．２７，２８，及び３０は、
それぞれ白金系金属，遷移金属，及び希土類系元素が本
発明の範囲を超える場合であるが、いずれも優れたガス
放出特性を有しているものの、耳割れが大きく熱間加工
が困難であったさらにまた、Ｎｏ．３２，３３，及び３
４は、それぞれＣ，Ｎ，及びＯが本発明の範囲を超えて
含有された場合であるが、いずれの場合も、ガス放出特
性が著しく低下しており、ステンレス鋼並みとなってし
まうことが確認された。
それぞれ白金系金属，遷移金属，及び希土類系元素が本
発明の範囲を超える場合であるが、いずれも優れたガス
放出特性を有しているものの、耳割れが大きく熱間加工
が困難であったさらにまた、Ｎｏ．３２，３３，及び３
４は、それぞれＣ，Ｎ，及びＯが本発明の範囲を超えて
含有された場合であるが、いずれの場合も、ガス放出特
性が著しく低下しており、ステンレス鋼並みとなってし
まうことが確認された。
【００６９】
【発明の効果】本発明によれば、チタンサプリメーショ
ンポンプやクライオポンプなどの複雑な真空排気装置を
用いることなしにターボポンプのみの比較的単純な真空
排気系で真空度が例えば１０−１０Ｔｏｒｒ以上ないし
は１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得ることが可能
であり、かつまたガス放出量の少ない超高真空用に適し
た部材を用いた軽量な超高真空容器を提供することがで
きるという著しく優れた効果がもたらされる。そして、
本発明の超高真空容器によって、従来のステンレス鋼製
容器と比較して、高い到達真空度を比較的容易に得るこ
とが可能であり、Ａｌ含有量を１．５重量％以下とする
ことによって冷間加工性を損うことなく塑性加工による
成形加工が容易な超高真空用に適する部材を用いて超高
真空容器を製作することが可能であり、また、Ａｌ含有
量を９．５重量％以下とすることによって熱間加工性を
損うことなく旋削ないしは切削加工による成形加工が容
易な超高真空用に適する部材を用いて超高真空容器を製
作することが可能であるという著しく優れた効果がもた
らされる。
ンポンプやクライオポンプなどの複雑な真空排気装置を
用いることなしにターボポンプのみの比較的単純な真空
排気系で真空度が例えば１０−１０Ｔｏｒｒ以上ないし
は１０−１１Ｔｏｒｒ以上の超高真空を得ることが可能
であり、かつまたガス放出量の少ない超高真空用に適し
た部材を用いた軽量な超高真空容器を提供することがで
きるという著しく優れた効果がもたらされる。そして、
本発明の超高真空容器によって、従来のステンレス鋼製
容器と比較して、高い到達真空度を比較的容易に得るこ
とが可能であり、Ａｌ含有量を１．５重量％以下とする
ことによって冷間加工性を損うことなく塑性加工による
成形加工が容易な超高真空用に適する部材を用いて超高
真空容器を製作することが可能であり、また、Ａｌ含有
量を９．５重量％以下とすることによって熱間加工性を
損うことなく旋削ないしは切削加工による成形加工が容
易な超高真空用に適する部材を用いて超高真空容器を製
作することが可能であるという著しく優れた効果がもた
らされる。
【図１】本発明による超高真空容器の構造例を示す正面
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明による超高真空容器の構造例を示す平面
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明による超高真空容器のフランジ形軸継手
の正面説明図である。
の正面説明図である。
【図４】本発明による超高真空容器のフランジ形軸継手
の断面説明図である。
の断面説明図である。
【図５】本発明による超高真空容器のフランジ形軸継手
の図４Ｂ部位におけるナイフエッジ部の拡大断面説明図
である。
の図４Ｂ部位におけるナイフエッジ部の拡大断面説明図
である。
１ 超高真空容器 １ａ 胴部（容器本体） １ｂ フランジ形軸継手 １ｃ 継手面 １ｄ ボルト孔 １ｅ ナイフエッジ部
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓ
からなる群から選択される少なくとも１種の白金系金属
を０．０２〜１．００重量％、 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選択される
少なくとも１種の希土類系元素を０．０２〜０．５０重
量％の範囲で含有し、 不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞれＣ：０．０
５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８
重量％以下に規制し、 残部Ｔｉ及び不可避的不純物よりなる部材を用いた容器
本体にフランジ形軸継手をそなえたことを特徴とする超
高真空容器。 - 【請求項２】 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓ
からなる群から選択される少なくとも１種の白金系金属
を０．０２〜１．００重量％、 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選択される
少なくとも１種の希土類系元素を０．０２〜０．５０重
量％、 Ａｌ：０．２〜９．５重量％の範囲で含有し、 不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞれＣ：０．０
５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８
重量％以下に規制し、 残部Ｔｉ及び不可避的不純物よりなる部材を用いた容器
本体にフランジ形軸継手をそなえたことを特徴とする超
高真空容器。 - 【請求項３】 Ａｌを０．２〜１．５重量％の範囲で含
有する請求項２に記載の超高真空容器。 - 【請求項４】 α及びニアα合金であるＴｉ−０．３Ｍ
ｏ−０．８Ｎｉ，Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ，Ｔｉ−５
Ａｌ−２．５Ｓｎ−ＥＬＩ，Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１
Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ，Ｔｉ−６
Ａｌ−２Ｎｂ− １Ｔａ−０．８Ｍｏ，Ｔｉ−２．２５Ａ
ｌ−１１Ｓｎ−５Ｚｒ−１Ｍｏ，Ｔｉ−５Ａｌ−５Ｓｎ
−２Ｚｒ−２Ｍｏ、α＋β合金であるＴｉ−６Ａｌ−４
Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ−ＥＬＩ，Ｔｉ−６Ａｌ−６Ｖ
−２Ｓｎ，Ｔｉ−８Ｍｎ，Ｔｉ−７Ａｌ−４Ｍｏ，Ｔｉ
−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ，Ｔｉ−５Ａｌ−２
Ｓｎ−２Ｚｒ−４Ｍｏ−４Ｃｒ，Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ
−２Ｚｒ−２Ｍｏ−２Ｃｒ，Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３
Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ、β合金であるＴｉ−１
３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ，Ｔｉ−８Ｍｏ−８Ｖ−２Ｆｅ
−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４Ｚ
ｒ，Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５Ｓｎ、および
Ｔｉ 0.80 〜 0.45 Ｎｂ 0.20 〜 0.55 のうちから選ばれるチタ
ン合金をベースとし、 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓからなる群から
選択される少なくとも１種の白金系金属を０．０２〜
１．００重量％、 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選択される
少なくとも１種の希土類系元素を０．０２〜０．５０重
量％の範囲で含有し、 不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯをそれぞれＣ：０．０
５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８
重量％以下に規制した部材を用いた容器本体にフランジ
形軸継手をそなえたことを特徴とする超高真空容器。 - 【請求項５】 フランジ形軸継手のナイフエッジ部表面
にＡｕの表面処理が施してある請求項１ないし４のいず
れかに記載の超高真空容器。 - 【請求項６】 フランジ形軸継手のナイフエッジ部表面
にＴｉＮの表面処理が施してある請求項１ないし５のい
ずれかに記載の超高真空容器。 - 【請求項７】 フランジ形軸継手の軸継手部分のシール
用パッキン材として、Ｏ：０．０８重量％以下、Ｈ：
０．００１重量％以下、Ｆｅ：０．０４２重量％以下、
Ｃ：０．００６重量％以下、Ｎ：０．００５重量％以下
の高純度Ｔｉを用いた請求項１ないし６のいずれかに記
載の超高真空容器。 - 【請求項８】 容器外表面の少なくとも一部に、酸化膜
及び窒化膜から選択される少なくとも１種の表面保護膜
が設けてある請求項１ないし７のいずれかに記載の超高
真空容器。 - 【請求項９】 容器本体とフランジ形軸継手は外表面か
ら容器内部へと貫通する電子ビーム溶接により一体化し
てなる請求項１ないし８のいずれかに記載の超高真空容
器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4224225A JP2943520B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 超高真空容器 |
| US08/098,151 US5478524A (en) | 1992-08-24 | 1993-07-28 | Super high vacuum vessel |
| DE4327816A DE4327816A1 (de) | 1992-08-24 | 1993-08-18 | Superhochvakuumgefäß und dessen Abdichtungsstruktur |
| US08/513,283 US5683523A (en) | 1992-08-24 | 1995-08-10 | Titanium alloy for super high vacuum vessels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4224225A JP2943520B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 超高真空容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0664600A JPH0664600A (ja) | 1994-03-08 |
| JP2943520B2 true JP2943520B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=16810472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4224225A Expired - Lifetime JP2943520B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 超高真空容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943520B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107904441A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-13 | 杭州杭联汽车连杆有限公司 | 钛合金及其制备方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3694465B2 (ja) * | 2001-03-26 | 2005-09-14 | 有限会社山口ティー・エル・オー | チタン合金製真空容器及び真空部品 |
| JPWO2008072485A1 (ja) * | 2006-11-24 | 2010-03-25 | 和男 小笠 | 高性能弾性金属合金部材とその製造方法 |
| CN103717766B (zh) * | 2011-07-26 | 2016-11-23 | 新日铁住金株式会社 | 钛合金 |
| WO2014115845A1 (ja) | 2013-01-25 | 2014-07-31 | 新日鐵住金株式会社 | 臭素イオンを含む環境での耐食性に優れたチタン合金 |
| KR101642077B1 (ko) * | 2014-12-31 | 2016-07-22 | 포항공과대학교 산학협력단 | 진공용기 및 그 제조방법 |
| RU2744837C2 (ru) * | 2017-10-19 | 2021-03-16 | Зе Боинг Компани | Сплав на основе титана и способ получения комплектующей детали из сплава на основе титана с помощью аддитивного технологического процесса |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP4224225A patent/JP2943520B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107904441A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-13 | 杭州杭联汽车连杆有限公司 | 钛合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0664600A (ja) | 1994-03-08 |
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