JPH03165921A - Ａ１又はａ１合金製真空用中空押出形材の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＡｌ又はＡｌ合金（以下単にアルくニウムとい
う）製真空用中空押出形材の製造方法に関し、詳細には
例えばシンクロトロン等の粒子加速器用パイプとして超
高真空状態で用いられるアルくニウム製真空用中空押出
形材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 円形に組立てられた粒子加速器に用いられるパイプは、
その内部を例えば電子線の様な高速粒子を走行させるも
のである。従ってその材質心ついては、 ■高速粒子の衝突によって壁面が放射化されにくいこと
、即ち誘導放射性が低いこと及び仮に放射化されても半
減期が短いこと、 ■高速粒子の屈曲走行時に発生する放射光エネルギーを
受けても壁面が高温とならないこと、即ち熱伝導率が大
きく熱拡散による冷却効果が大きいこと、 ■高速粒子の安定性及び寿命向上の為に例えば１　０　
−”　Ｔｏｒｒ程度の超高真空状態を提供できること、 等の条件が要求される。

その為かつては粒子加速器用パイプとして、ステンレス
鋼が使用されていたが、近年では上記の．■の面で優れ
た特質を示すという点でアルミニウムが注目されている
。

ところでアルミニウムは、周知の様に、雰囲気中に水分
が存在すると表面に水和酸化物皮膜を形成するという性
質を有しており、特に高温時には該水和酸化物皮膜の成
長が著しく、アルミニウムの表面層には非常に粗で多孔
買な水和酸化物皮膜が生成する。

粒子加速器用のアルよニウム製バイブは、押出成形によ
って製造されているので、水分を含む大気中でしかもア
ルミニウムの溶解温度に近い高温で押し出されるという
通常の押出条件の下では、バイブ内面に前述の如き永和
酸化物皮膜が形成されることは避けられない。

方粒子加速器用パイプは、前記■の様な超高真空状態を
その内部に実現することが要求される。しかるにパイプ
内面が粗で且つ多孔貿な水和酸化物皮膜で覆われている
と、粒子加速の前段階で実施される真空引き操作（以下
第１ステップという）に長時間を必要とする［第１図Ｃ
Ｂ）参照］。

第１ステップでは前記水和酸化物皮膜の表面に付着して
いるガス分子を除去することはできるが、該表面の比較
的深部側に存在するガス分子を除去することは困難であ
る。この様に排気されないまま残存するガス量が多い場
合は第１ステップの排気に長時間を要するとともに、次
のステップとして粒子の加速工程に入った段階で、前記
■で述べた様な粒子の屈曲走行に伴なって発生する放射
光が真空パイプ内壁に照射されたとき（以下第２ステッ
プという）、放射光エネルギーによって前記残存ガスが
一時に放出されてパイプ内の真空度が低下し、再び超高
真空度に戻るまでに長時間が必要となる［第１図（Ｂ）
参照］。即ち第１図（Ａ）における従来例２では第１ス
テップの所要時間が長いだけでなく、超高真空度に戻る
までの第２ステップにも長時間を必要としている。

そこでこれまでにも、パイプ内部に永和酸化物皮膜を生
成させない様な手段が検討されており、例えば特公昭５
９−１９７６９には、押出成形時に先端を閉鎖した上で
内部に酸素混合不活性ガスを供給することにより、水分
の存在しない状況下で積極的に酸化物皮膜を形成する方
法が開示されている。この方法によれば酸化物皮膜組織
をより緻密な構造にして、永和酸化物皮膜に見られた様
な多孔性を改善できるので、第１ステップについてはそ
の所要時間を削減することが可能である。

しかしながらこの方法によるバイブを用いても後述する
如く第２ステップの段階では依然として長時間が必要で
あり、新しい技術の開発が期待されている［第１図（Ａ
）の従来例１］。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこの様な事情に着目して威されたものであって
、第１ステップの所要時間を削減することに加えて第２
ステップにおける超高真空度回復までの所要時間をも短
縮することの可能な粒子加速器用パイプの製造方法を提
供しようとするものである。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成した本発明とは押出成形機から押出され
つつある中空押出形材の中空部内壁に沿って冷却用ガス
を流すことにより、該中空押出形材の内面を強制冷却す
ると共に、所定長さの押出しを行なった後、直ちに該中
空押出形材の両端部を密封することを要旨とするもので
ある。

［作用］ 酸素混合不活性ガスを使用する前記従来方法が、第１ス
テップにおける所要時間を短縮できたのは、水分が存在
しない状態で生成するアルミニウムの酸化物皮膜が、水
和酸化物皮膜に比較して緻密で平坦である為に表面に存
在するガスが排気されやすくなったことに起因するもの
であると考えられる。一方この様な従来方法によるバイ
ブであっても、第２ステップで依然として長時間を要す
るのは、酸化物皮膜が緻密であるといってもそれは永和
酸化物皮膜に比較してのことであり、完全には緻密でな
いからである。即ち緻密な部分はガス放出に対する障壁
となるが、欠陥がある部分ではそこからガスが放出され
る。従って放射光が真空パイプ内壁に照射されたとき、
欠陥のある部分からのみガスは放出されるので、放射光
によるガス放出が終了するまでには長時間を要するもの
であると考えられる。

そこで本発明者らは種々研究の結果、パイプ内面の酸化
物皮膜を非品質状に形威すれば、第２ステップにおいて
もガスを容易に放出できるとの知見を得、押出成形時に
内面を強制冷却した後直ちに両端部を密封することによ
って、酸化物皮膜を非晶質状に形成する製造方法を開発
して本発明を完成させたものである。

［実施例］ 第２図は本発明方法を実施する上で好適な押出成形機及
び製造時の状態を示す概略断面図である。本発明の実施
に使用される装置は図示したものに限定されないが、以
下中空押出形材１の製造順序を第２図にもとづいて例示
的に述べる。

まずボートホールダイス雄型１１とボートホールダイス
雌型１２を苛性ソーダで洗浄し汚れをおとす。

次に５６０℃で３時間均質化処理したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ
系アルミニウム合金Ａ６０６３のビレット８をコンテナ
７に入れて押出す。この時の押出温度は５００℃．押出
速度は１０ｍ／分とした。押出しと同時に押出形材１の
中空部にガス噴射口１３より冷却用ガスを流す。冷却用
ガスとしては液体窒素タンク１９内の液体窒素を蒸発器
１８で蒸発させた窒素ガスを流すことが望まれる。さら
には押出し時に上記押出形材１の外側にも送風して冷却
を促進しても良い。尚、冷却用ガスとしては窒素ガスの
他、アルゴンガスやヘリウムガス等があり、露点は−４
０℃以下のものであれば良いが、好ましくは−６０℃以
下であることが望まれる。また窒素ガスは純度が９９．
９５％以上のものが良く、実施例で使用した窒素ガスの
露点は−６５℃程度であり、純度は９９．９９％である
。

非品質な酸化物皮膜を生戒させるためには、この冷却用
ガスを中空部へ十分に供給する必要があり、供給圧は３
〜８　ｋｇ／ｃｍ２が適当である。

この時の押出形材１の冷却速度は４０〜２５０℃／分で
あり、この速度で冷却することにより押出形材１の内表
面に非品質な酸化物皮膜が形成される。ここで通常の押
出法に従って後端を切除すれば、非晶貿酸化物皮膜の形
成された中空押出形材が得られるが、そのまま大気中に
放置しておくと、内面に水和酸化物皮膜が付加的に形成
される恐れもあるので、本発明においては更に次の様に
実施する。即ち上記のようにして所定長さを押出した後
で、中空部に窒素ガスを流しなから押出形材１の開口先
端部をプレスにより圧接して密封し、同時に該押出形材
１の後端部を先端部と同様にプレスにより圧接して密封
切断し、製造ラインから外す。このようにパイプ両端を
密封して窒素ガスをパイプ内部に充填させることによっ
て、以後の放冷段階において、バイブ内面に水和酸化物
が威長ずることを抑制する。向後端部を切断した後は、
当該切断部を開放させた状態に戻して押出し操作を継続
する。

上記によって得られた中空押出形材は、自然冷却した後
引張り矯正し、そのままの状態で例えば１８０℃，６時
間の時効処理を行なう。時効処理の条件も本発明を制限
するものではない。尚両端を密封した状態で製造した中
空押出形材は、円形粒子加速器用パイプとして使用する
時点で先端部，後端部の圧接部を油を用いずに切断する
のが女了ましい。

以上の様にして製造された中空押出形材１の内面には非
品質な酸化物皮膜が約５０人形成されており、パイプ両
端を密閉して１５０℃１　２４時間の真空加熱脱ガス処
理を行なうと、１　０　−１３Ｔｏｒｒｉ／ｓｃｍ２台
のガス放出量が得られた。放射光を照釘した時の総ガス
放出量は従来例１と同じであるが、真空排気時間は約３
分の２に短縮された。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、第１ステップ
及び第２ステップの両段階で超高真空状態を短時間で達
成できる真空用アルミニウム製中空押出形材の製造方法
が提供できることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明及び従来における超高真空到達時
間の違いを表わすグラフ、第１図ＣＢ）は真空形威のス
テップを示す説明図、第２図は押出成形部の概略断面図
である。 １・・・押出形材　　　　　７・・・コンテナ８・・・
アルミニウムビレット ９・・・ダミーブロック　　ｌＯ・・・ステムｌ１・・
・ボートホールダイス雄型 １２・・・ボートホールダイス雌型 ｌ３・・・冷却用ガス噴射口　１４・・・ダイホルダｌ
５・・・冷却用ガス流路 １７・・・ボルスタ　　　　　ｌ８・・・蒸発器ｌ９・
・・液体窒素タンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 押出成形機から押出されつつある中空押出形材の中空部
   内壁に沿って冷却用ガスを流すことにより、該中空押出
   形材の内面を強制冷却すると共に、所定長さの押出しを
   行なった後、直ちに該中空押出形材の両端部を密封する
   ことを特徴とするＡｌ又はＡｌ合金製真空用中空押出形
   材の製造方法。