JPH02263941A - メタルガスケット - Google Patents
メタルガスケットInfo
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- JPH02263941A JPH02263941A JP8553189A JP8553189A JPH02263941A JP H02263941 A JPH02263941 A JP H02263941A JP 8553189 A JP8553189 A JP 8553189A JP 8553189 A JP8553189 A JP 8553189A JP H02263941 A JPH02263941 A JP H02263941A
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Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はメタルガスケットに関し、特に、ベーキング(
ガス出し)による軟化を抑制してリーク(漏れ)を減少
させ、信鎖性および取扱性を向上させたメタルガスケッ
トに関する。
ガス出し)による軟化を抑制してリーク(漏れ)を減少
させ、信鎖性および取扱性を向上させたメタルガスケッ
トに関する。
一般に、到達圧力が10−’Torr以下の所謂超高真
空領域で用いられる真空装置は、真空容器および排気系
を加熱して容器等の表面に吸着している水分やガス等を
除去するベーキング(ガス出し)処理を施して到達圧力
の向上を図っている。通常、ベーキング温度は150〜
300°C(まれに500°C程度まで加熱する)であ
るため、ガスケットの材質としては殆どの場合、A1.
^u+rn、Cu等の金属が使用されており、特に、最
も普及し、信ti■性の高いとされるコンフラツトフラ
ンジ用のガスケット材としては無酸素S同(JIS H
3100のC1020P−%Hの無酸素銅)が用いられ
ている。コンフラツト型のシール機構では、第7図に示
すように、ボルト3aおよびナツト3bの締め付けによ
ってフランジ2に設けた対向するナイフェツジ2aがメ
タルガスケットlを押しつぶすことにより、メタルガス
ケットl内でフランジ2の垂直面2bに向かうコールド
フローが生じるため、メタルガスケット1の外側面はフ
ランジ2の垂直面2bに押しつけられ、ナイフエッジ2
aとフランジ2の垂直面2bとの間にあるメタルガスケ
ット1は体積的に圧縮されたままの状態で閉じこめられ
る。このため、メタルガスケット1はナイフェツジ2a
およびフランジ2との接触面において高い面圧を生じ、
高い機密性を有した真空室6を提供する。コンフラツト
型はこの機密性により他のフランジ形式に比較して、尚
い信頼性を得ている。一方、高い血圧を得るためにはメ
タルガスケット1は充分な硬さを備えている必要がある
ため、AI、 Au、 In等の軟質金属は使用されず
、無酸素銅が用いられている。
空領域で用いられる真空装置は、真空容器および排気系
を加熱して容器等の表面に吸着している水分やガス等を
除去するベーキング(ガス出し)処理を施して到達圧力
の向上を図っている。通常、ベーキング温度は150〜
300°C(まれに500°C程度まで加熱する)であ
るため、ガスケットの材質としては殆どの場合、A1.
^u+rn、Cu等の金属が使用されており、特に、最
も普及し、信ti■性の高いとされるコンフラツトフラ
ンジ用のガスケット材としては無酸素S同(JIS H
3100のC1020P−%Hの無酸素銅)が用いられ
ている。コンフラツト型のシール機構では、第7図に示
すように、ボルト3aおよびナツト3bの締め付けによ
ってフランジ2に設けた対向するナイフェツジ2aがメ
タルガスケットlを押しつぶすことにより、メタルガス
ケットl内でフランジ2の垂直面2bに向かうコールド
フローが生じるため、メタルガスケット1の外側面はフ
ランジ2の垂直面2bに押しつけられ、ナイフエッジ2
aとフランジ2の垂直面2bとの間にあるメタルガスケ
ット1は体積的に圧縮されたままの状態で閉じこめられ
る。このため、メタルガスケット1はナイフェツジ2a
およびフランジ2との接触面において高い面圧を生じ、
高い機密性を有した真空室6を提供する。コンフラツト
型はこの機密性により他のフランジ形式に比較して、尚
い信頼性を得ている。一方、高い血圧を得るためにはメ
タルガスケット1は充分な硬さを備えている必要がある
ため、AI、 Au、 In等の軟質金属は使用されず
、無酸素銅が用いられている。
(発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来のコンフラツトフランジ用のメタルガスケ
ットは、その材料である無酸素銅の軟化温度が約150
°C程度と低く、ベーキング温度によってはベーキング
中にガスケットが軟化し、ベーキング前の高い面圧が維
持できなくなるため、以下の問題があった。0面圧低下
によるリーク(漏れ)を生じる恐れがあり、面圧を確保
するためにベーキング後にボルトの増締め作業を行わな
ければならない。■現実にはベーキング毎に全フランジ
について増締めを行うことは殆どないので、大半のフラ
ンジは増締めされないままベーキングによるヒートサイ
クルを経験するため、面圧低下によるリーク(漏れ)が
避けられない。フランジを開閉するときはメタルガスケ
ットの交換は可能であるが、通常の使用において開閉す
るフランジは装置のフランジ全体の中でも少数に限られ
ている。
ットは、その材料である無酸素銅の軟化温度が約150
°C程度と低く、ベーキング温度によってはベーキング
中にガスケットが軟化し、ベーキング前の高い面圧が維
持できなくなるため、以下の問題があった。0面圧低下
によるリーク(漏れ)を生じる恐れがあり、面圧を確保
するためにベーキング後にボルトの増締め作業を行わな
ければならない。■現実にはベーキング毎に全フランジ
について増締めを行うことは殆どないので、大半のフラ
ンジは増締めされないままベーキングによるヒートサイ
クルを経験するため、面圧低下によるリーク(漏れ)が
避けられない。フランジを開閉するときはメタルガスケ
ットの交換は可能であるが、通常の使用において開閉す
るフランジは装置のフランジ全体の中でも少数に限られ
ている。
■全フランジの増締めを行ったとしても、増締めのたび
に対向するフランジの面間距離が小さくなるため、フラ
ンジ同志が接触するまでの増締め可能回数が限られてい
るので、メタルガスケア)の耐久寿命が短くなると言う
問題がある。
に対向するフランジの面間距離が小さくなるため、フラ
ンジ同志が接触するまでの増締め可能回数が限られてい
るので、メタルガスケア)の耐久寿命が短くなると言う
問題がある。
さらに、近年は真空装置の真空度(低い到達圧力)も−
層厳しいものが要求され、ベーキングの条件もより高温
・長時間に移行してきており、ガスケットの軟化の度合
いも大きくなりつつある。
層厳しいものが要求され、ベーキングの条件もより高温
・長時間に移行してきており、ガスケットの軟化の度合
いも大きくなりつつある。
従って、本発明の目的は、ベーキングによる軟化を抑制
して増締めの必要をなくし、長間に渡ってリークを防ぐ
ことにより所定の真空度に維持するメタルガスケットを
提供することである。
して増締めの必要をなくし、長間に渡ってリークを防ぐ
ことにより所定の真空度に維持するメタルガスケットを
提供することである。
本発明は前述した目的を実現するため、軟化温度を上昇
させるための添加剤として、Zr0.01〜0.03重
量%、 Cr0.05〜1重量%、へg0.05〜1重
番%、 Ti0.O1〜0.5重量%、 1lf0.0
1〜0.3重〒%から選択された少なくとも1つの金属
を添加した銅基合金を用いたメタルガスケントが提供す
るものである。
させるための添加剤として、Zr0.01〜0.03重
量%、 Cr0.05〜1重量%、へg0.05〜1重
番%、 Ti0.O1〜0.5重量%、 1lf0.0
1〜0.3重〒%から選択された少なくとも1つの金属
を添加した銅基合金を用いたメタルガスケントが提供す
るものである。
即ち、本発明のメタルガスケットは無酸素銅にZr等を
添加することにより、軟化温度を著しく上昇させて、ベ
ーキングによるガスケットの軟化を大幅に抑制するよう
にしたものであり、以下の条件を備えている。
添加することにより、軟化温度を著しく上昇させて、ベ
ーキングによるガスケットの軟化を大幅に抑制するよう
にしたものであり、以下の条件を備えている。
■軟化温度を上昇させるための添加剤
酸素濃度10ppm以下の無酸素銅に添加することによ
って、軟化温度を上昇させる。具体的には、Zr0.0
1〜0.033重丸、 Cr0.05〜1重鼠%、八g
0.05〜1重景%、 Ti0.01〜065重量%、
1lfo、ol〜0.3重量%の少なくとも何れか1
つを添加した銅基合金を′IJA造する。
って、軟化温度を上昇させる。具体的には、Zr0.0
1〜0.033重丸、 Cr0.05〜1重鼠%、八g
0.05〜1重景%、 Ti0.01〜065重量%、
1lfo、ol〜0.3重量%の少なくとも何れか1
つを添加した銅基合金を′IJA造する。
本発明の軟化温度を上昇さ一已るための添加剤は以下の
方法に基づいて決定した。銅の軟化温度を上昇させる作
用を有した元素としては、第1図に示すように、Zr、
Hf 、 Ti、 In、八g、Cd、Sn、Cr、
Si、Znの元素がその濃度に応じて銅の軟化温度を変
化させる。一方、−船釣なベーキング1品度は150〜
300°Cであり、このベーキング温度に耐えうる軟化
温度としては300°C以上の温度を有する必要がある
ため、図中のZr、IIf+T++In+八g、Cd、
Sn、へrの8種の元素が添加元素の候補となる。さら
に、これらの元素が渾発して真空容器内を汚染しないた
めには500°Cまでの領域における蒸気圧が低くなけ
ればならない(少なくとも500°Cで10−9Tor
r以下)。
方法に基づいて決定した。銅の軟化温度を上昇させる作
用を有した元素としては、第1図に示すように、Zr、
Hf 、 Ti、 In、八g、Cd、Sn、Cr、
Si、Znの元素がその濃度に応じて銅の軟化温度を変
化させる。一方、−船釣なベーキング1品度は150〜
300°Cであり、このベーキング温度に耐えうる軟化
温度としては300°C以上の温度を有する必要がある
ため、図中のZr、IIf+T++In+八g、Cd、
Sn、へrの8種の元素が添加元素の候補となる。さら
に、これらの元素が渾発して真空容器内を汚染しないた
めには500°Cまでの領域における蒸気圧が低くなけ
ればならない(少なくとも500°Cで10−9Tor
r以下)。
これらの条件によって、CdおよびSnが除外される。
また、InおよびSnは、軟化温度および蒸気圧の何れ
も前述した条件を満足するが、それ自身の融点が低いた
め、フランジへの重着の恐れがあり適当でない。従って
、添加元素として、Zr、Iff、Ti、AgCrの5
種の元素が適当である。これらの添加元素は活性なもの
が多く、酸素を始め七する鋼中の不純物の影響を受けや
すいため、ベースとなる銅材として使用する無酸素銅は
酸素濃度10ppm以下でなければならない。
も前述した条件を満足するが、それ自身の融点が低いた
め、フランジへの重着の恐れがあり適当でない。従って
、添加元素として、Zr、Iff、Ti、AgCrの5
種の元素が適当である。これらの添加元素は活性なもの
が多く、酸素を始め七する鋼中の不純物の影響を受けや
すいため、ベースとなる銅材として使用する無酸素銅は
酸素濃度10ppm以下でなければならない。
■添加剤の添加濃度範囲
前述した添加元素(添加剤)の添加濃度範囲は以下の方
法によって決定した。
法によって決定した。
添加元素の一例としてZrを使用し、加熱時間を10分
とした時、Zr添加量をパラメータとして加熱温度と軟
化特性の関係を第2図に示す。同図よりZrを0.01
重量%以上添加することで耐熱性が著しく向上すること
がわかる。また、無酸素銅(OFC)では軟化が急速に
進行するのに対して、Zrを添加した場合は軟化の進行
が讃やかである。また、第1図に示すように、0.02
4重量%以上の添加においては耐熱性の向上が鈍化する
ため、Zrの効果的な添加濃度範囲は、0.01〜0.
03重量%であることがわかった。他の添加元素のつい
ても同様な実験を行い、前述した効果的な添加濃度範囲
を決定した。
とした時、Zr添加量をパラメータとして加熱温度と軟
化特性の関係を第2図に示す。同図よりZrを0.01
重量%以上添加することで耐熱性が著しく向上すること
がわかる。また、無酸素銅(OFC)では軟化が急速に
進行するのに対して、Zrを添加した場合は軟化の進行
が讃やかである。また、第1図に示すように、0.02
4重量%以上の添加においては耐熱性の向上が鈍化する
ため、Zrの効果的な添加濃度範囲は、0.01〜0.
03重量%であることがわかった。他の添加元素のつい
ても同様な実験を行い、前述した効果的な添加濃度範囲
を決定した。
以下、本発明のメタルガスケットを詳細に説明する。
〔実施例]
第3図は本発明の一実施例を示し、軟化温度を上昇させ
るための添加剤としてZrを添加した場合を示す。Zr
0.1重量%添加した無酸素銅合金インゴットを、熱
間圧延と冷間圧延により厚さa (2胴)に加工後、
JIS H3100のC1020P−y2Hに合致した
板材とし、その後、これをプレス打抜きにより外径b
(120,5mm) 、内径C(102,0mm)のリ
ング状とし、呼び径100mmのメタルガスケット(コ
ンフラツトフランジ用ガスケット)1を製作した。
るための添加剤としてZrを添加した場合を示す。Zr
0.1重量%添加した無酸素銅合金インゴットを、熱
間圧延と冷間圧延により厚さa (2胴)に加工後、
JIS H3100のC1020P−y2Hに合致した
板材とし、その後、これをプレス打抜きにより外径b
(120,5mm) 、内径C(102,0mm)のリ
ング状とし、呼び径100mmのメタルガスケット(コ
ンフラツトフランジ用ガスケット)1を製作した。
さらに、比較材として無酸素銅を用いたメタルガスケッ
トを同様に製作した。
トを同様に製作した。
以上のように製作した2つのメタルガスケットを次の方
法によって、ヒートサイクル試験をおこなった。試験方
法は、真空排気用の配管を溶接したフランジとメクラフ
ランジを試験ガスケットによって接続し、これにヒート
サイクルを与えた時にリークを生じるまでの加熱回数で
評価する。リ一りの検出はヘリウムリークディテクター
によって行い、2 xto−” Torr−12/se
c以上のリークを検出できる。ヒートサイクルは、第4
図に示すように、昇温A−温度保持B (500°C)
・自然冷却Cを繰り返し、500°C保持の終了直後に
リークテストを行った。尚、フランジはM8ボルト16
本によって締め付けを行い、その締付はトルクは各h1
50Kg−cmである。試験開始後はボルトの増締めを
行わず、リークが生じるまでヒートサイクル試験を行っ
た。
法によって、ヒートサイクル試験をおこなった。試験方
法は、真空排気用の配管を溶接したフランジとメクラフ
ランジを試験ガスケットによって接続し、これにヒート
サイクルを与えた時にリークを生じるまでの加熱回数で
評価する。リ一りの検出はヘリウムリークディテクター
によって行い、2 xto−” Torr−12/se
c以上のリークを検出できる。ヒートサイクルは、第4
図に示すように、昇温A−温度保持B (500°C)
・自然冷却Cを繰り返し、500°C保持の終了直後に
リークテストを行った。尚、フランジはM8ボルト16
本によって締め付けを行い、その締付はトルクは各h1
50Kg−cmである。試験開始後はボルトの増締めを
行わず、リークが生じるまでヒートサイクル試験を行っ
た。
従来の無酸素銅を用いたメタルガスケットでは57サイ
クル目に達した時点でリークが発生したのに対して、本
実施例のZr添加無酸素銅を用いたメタルガスケットで
は183サイクル目でリークが発生した。同様な比較試
験を数回行った結果、何れも本発明によるガスケットが
約3倍の耐リーク性能を示した。
クル目に達した時点でリークが発生したのに対して、本
実施例のZr添加無酸素銅を用いたメタルガスケットで
は183サイクル目でリークが発生した。同様な比較試
験を数回行った結果、何れも本発明によるガスケットが
約3倍の耐リーク性能を示した。
本発明のメタルガスケットは、第7図に示したコンフラ
ツト型フランジにおいて効果的に使用されるが、第5図
に示すSF(コンプレッションシール)型フランジ4.
および、第6図に示すC8(ホイラー)型フランジ5に
も同じように適用することができる。SF型ではフラン
ジ溝の一部が斜面4aとなっており、この部分でガスケ
ット1を圧縮して垂直面4bを押しつけることにより血
圧を発生させる。また、C8型では、ガスケント1の形
状は平角ではなく丸断面のリングとなるが、フランジ5
の斜面5a+ 垂直面5bによってシール効果を発揮す
る。
ツト型フランジにおいて効果的に使用されるが、第5図
に示すSF(コンプレッションシール)型フランジ4.
および、第6図に示すC8(ホイラー)型フランジ5に
も同じように適用することができる。SF型ではフラン
ジ溝の一部が斜面4aとなっており、この部分でガスケ
ット1を圧縮して垂直面4bを押しつけることにより血
圧を発生させる。また、C8型では、ガスケント1の形
状は平角ではなく丸断面のリングとなるが、フランジ5
の斜面5a+ 垂直面5bによってシール効果を発揮す
る。
以上説明したように、本発明のメタルガスケットは、酸
素濃度10ppm以下の無酸素銅に、軟化温度を上昇さ
せるための添加剤として、Zr0.01〜0.03重量
%、 Cr0.05〜1重〒%、Ag0.05〜1重撥
%、 Ti0.01=0.5重里%、 1Ifo、01
〜0.3重°計%から選択された少なくとも1つの金属
を添加した銅基合金を用いたため、ヘーキングによる軟
化を抑制して増締めの必要をなくし、長期に渡ってリー
クを防ぎ、所定の真空度を維持することができた。
素濃度10ppm以下の無酸素銅に、軟化温度を上昇さ
せるための添加剤として、Zr0.01〜0.03重量
%、 Cr0.05〜1重〒%、Ag0.05〜1重撥
%、 Ti0.01=0.5重里%、 1Ifo、01
〜0.3重°計%から選択された少なくとも1つの金属
を添加した銅基合金を用いたため、ヘーキングによる軟
化を抑制して増締めの必要をなくし、長期に渡ってリー
クを防ぎ、所定の真空度を維持することができた。
また、ベーキング温度をより高くしてもリークが発生し
ないため、装置の真空度を向上させることが可能である
。さらに、軟化しにくいため、ガスケットの寿命が伸び
、ガスケットの交換頻度を減少させることができる。
ないため、装置の真空度を向上させることが可能である
。さらに、軟化しにくいため、ガスケットの寿命が伸び
、ガスケットの交換頻度を減少させることができる。
第1図はZrを始めとする各種元素をSi2に添加した
時の添加量と銅合金の軟化温度の関係を示す図。 第2図はZrの添加量による無酸素銅の軟化特性を示し
た図。第3図は本発明の一実施例を示すメタルガスケッ
トの構成図。第4図はメタルガスケントの評価試験に用
いたヒートサイクルを示す図。 第5図はSF(コンプレッションシール〕型フランジに
おけるシール機構を示す断面図。第6図はC3(ホイラ
ー)型フランジにおけるシール機構を示す断面図。第7
図はコンフラツト型フランジのシール機構を示す断面図
。 符号の説明 1−−−一メタルガスケット 2−・−・−フランジ(コンフラツト型フランジ)2a
−・−・−ナイフェツジ a b 4a、5a 4b、5b 5−−−・ ・・ボルト ナツト フランジ 斜面 垂直面 一フランジ(CS型フランジ) 真空室 (SF型フランジ)
時の添加量と銅合金の軟化温度の関係を示す図。 第2図はZrの添加量による無酸素銅の軟化特性を示し
た図。第3図は本発明の一実施例を示すメタルガスケッ
トの構成図。第4図はメタルガスケントの評価試験に用
いたヒートサイクルを示す図。 第5図はSF(コンプレッションシール〕型フランジに
おけるシール機構を示す断面図。第6図はC3(ホイラ
ー)型フランジにおけるシール機構を示す断面図。第7
図はコンフラツト型フランジのシール機構を示す断面図
。 符号の説明 1−−−一メタルガスケット 2−・−・−フランジ(コンフラツト型フランジ)2a
−・−・−ナイフェツジ a b 4a、5a 4b、5b 5−−−・ ・・ボルト ナツト フランジ 斜面 垂直面 一フランジ(CS型フランジ) 真空室 (SF型フランジ)
Claims (1)
- (1)酸素濃度10ppm以下の無酸素銅に、軟化温度
を上昇させるための添加剤として、Zr0.01〜0.
03重量%、Cr0.05〜1重量%、Ag0.05〜
1重量%、Ti0.01〜0.5重量%、Hf0.01
〜0.3重量%から選択された少なくとも1つの金属を
添加した銅基合金を用いたことを特徴とするメタルガス
ケット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1085531A JP2780322B2 (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | メタルガスケット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1085531A JP2780322B2 (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | メタルガスケット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02263941A true JPH02263941A (ja) | 1990-10-26 |
JP2780322B2 JP2780322B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=13861471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1085531A Expired - Lifetime JP2780322B2 (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | メタルガスケット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2780322B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014217084A1 (de) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Zündkerze mit Dichtung aus einer mindestens ternären Legierung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57137770A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-25 | Toshiba Corp | Metallic gasket |
JPS63312934A (ja) * | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Hitachi Cable Ltd | 半導体用リ−ドフレ−ム材 |
-
1989
- 1989-04-04 JP JP1085531A patent/JP2780322B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57137770A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-25 | Toshiba Corp | Metallic gasket |
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EP3186860A1 (de) * | 2014-08-27 | 2017-07-05 | Robert Bosch GmbH | Zündkerze mit dichtung aus einer mindestens ternären legierung |
US9819156B2 (en) | 2014-08-27 | 2017-11-14 | Robert Bosch Gmbh | Spark plug having a seal made of an at least ternary alloy |
DE102014217084B4 (de) | 2014-08-27 | 2024-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Zündkerze mit Dichtung aus einer mindestens ternären Legierung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2780322B2 (ja) | 1998-07-30 |
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