JPH03290088A - 回転翼式真空ポンプ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は回転翼式真空ポンプの耐食性向上に関するもの
である。

〔発明の背景〕

回転翼式真空ポンプは、シリンダ内を回転するロータ及
びロータに付属するベーンにより気密を保持してガスの
吸引、排気を行うもので、機構の概略を図１に示す。図
１において、シリンダ（１）は鋳鉄、ロータ（２）及び
シャフト（３）は焼入処理された構造用剛、ベーン（４
）は黒鉛又は有機複合材料が使用され、またオイル（５
）はシリンダ（１）の冷却と一部シリンダ（１）内に供
給されて潤滑及び気密性保持の作用がある。回転翼式真
空ポンプは、従来から理化学機器類に多く使用されてい
るが、半導体製造装置等の腐食性ガスを使用する機器に
使用した場合、シリンダ（１）、ロータ（２）、シャフ
ト（３）等の腐食が著しく、軸受（６）の気密性低下に
よる到達圧力低下や腐食生成物の固着による起動不良を
起こす等著しく寿命が短かい欠点があった。近年、耐食
性向上を図るため、シリンダ（１）やロータ（２）にメ
ツキを施すことが試みられているが、塩化水素やフッ化
水素等の腐食性ガスに対する耐食性は不十分である。こ
のような背景から、腐食性ガスを長期間吸引しても腐食
せず、初期の生態を維持できる耐久性の優れた回転翼式
真空ポンプの開発が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を無くすため
、シリンダ、ロータ及びシャフト等の真空ポンプ主要部
品の表面処理を工夫し、耐食性及び耐摩耗性に優れた回
転翼式真空ポンプを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、前述した回転翼式真空ポンプの耐食性及
び耐摩耗性向上させるべく種々検討した結果、シリンダ
に鋳鉄、その他のロータ及びシャフト等は鉄鋼材料を用
い、これら主要部品に金属拡散被覆処理を施したものが
、塩化水素やフッ化水素等の腐食性ガスに対して最も優
れた耐食性及び耐摩耗性を示すことを見い出した。金属
拡散被覆法には粉末法と溶融塩法とがあるが、処理層の
組織、性状には変わりがない。すなわち、粉末法では主
剤として、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎａ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｂ及び
Ｓｉの金属担体粉末、あるいは鉄との合金や炭化物の粉
末を用い、ハロゲン化ガスを発生させるための塩化アン
モニウム（ＮＨ，ＣＩ　）、ホウフッ化カリウム（ＫＢ
Ｆ、）等を添加し、さらに粉末同志及び粉末の被覆処理
材への固着を防ぐため、必要に応じてアルミナ（Ａｌ□
○、）粉末を添加した処理剤を用い、被処理材と共に容
器に充てんパックしたのち、不活性ガス雰囲気中で８０
０〜１２００℃に加熱して金属を被処理材表面に拡散さ
せて合金層を被覆させる。この方法において、被処理材
の炭素含有量が低い場合は処理層に鉄との同容体、例え
ばＣｒ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ｆｅ等を形威し、炭素含有量が高
い場合はＢ及びＳｉを除いてＣｒ−Ｃ，Ｔ　ｉ　−Ｃ等
の炭化物を形成する。

一方、溶融塩法は硼砂（Ｎａ２Ｂ４０７）を主剤とし、
これに上記金属類を添加して８００〜１２００℃で溶融
させたのち、被処理剤を浸漬して拡散被覆させる。これ
らの方法により形成されれる処理層の硬さは、金属の種
類と化合形態により異なり、最も硬さの低いＣｒ　−Ｆ
　ｅ層はＨｖ６００を、最も硬さの高いＶ−Ｃ層はＨｖ
３０００〜３５００を示す。処理層の厚さは処理時間に
比例するが、真空ポンプ部材としては５〜２００μｍが
必要である。５μｍ以下の処理層では良好な耐食性及び
耐摩耗性が得られず、真空ポンプの耐久性向上はわずか
である。また２００μｍ以上の処理層とすると、処理部
品の寸法精度を維持できなくなり、再加工が必要となっ
て処理層に亀裂、剥離が生ずる。ここで最も適切な処理
層の厚さは拡散被覆速度の遅いＣｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｚｒは１０−４０μｍ、拡散被覆速度の速いＢ、
Ｓｉは１００〜２００μｍである。

〔発明の実施例〕

第２図はＪＩＳ炭素工具鋼のＳＫ５に、それぞれＣｒ、
Ｖ、Ｂ拡散被覆処理を施したもの、Ｃｒメツキを施した
もの及び無処理の試験片を用い、１０％塩化水素（ＭＣ
Ｉ）水溶液による耐食性試験結果を示したものである。

これより明かなように拡散被覆処理を施した試験片の溶
解量は、無処理のものの１／７０〜１／１８０、Ｃｒメ
ツキ処理の１／３〜１／７であり、耐食性に優れている
ことがわかる。この傾向はＴｉ−Ｃ，Ｎｂ−Ｃ３Ｚｒ−
Ｃ，Ｔａ−Ｃ１及び５ｉ−Ｆｅ、５ｉ−Ｃｒ−Ｆｅ拡散
被覆処理層においても同様な傾向を示した。

第３図は内径２０ｍｍ、外径２５．６ｍｍの円筒摩耗試
験片（摺動断面積２ｃｄ）を用いたスラストカラー形摩
耗試験機による腐食摩耗試験結果である。

真空ポンプ用オイルに塩化水素及びフッ化水素をそれぞ
れ５％含む水溶液を１０％添加した液中に試験片を浸漬
し、周速３ｍ／ｓｅｃ、荷重２０ｋｇを加えて試験した
。試験片は第２図と同一処理を施したものであり、これ
より明らかなように金属拡散被覆処理を施した試験片の
摩耗量は、無処理のものの１　／　８０−１　／　２０
０　、　Ｃｒメノキ処理の１／３〜１／８であった。

次にＦＣ−１５で形成したシリンダ、炭素工具鋼ＳＫ５
で形成したロータ及びシャフトに２０μｍのＣｒ　−Ｃ
拡散被覆処理を施した回転翼式真空ポンプを使用し、実
機による耐久試験を行った。

真空ポンプ中のオイルに、塩化水素及びフン化水素をそ
れぞれ５％含む水溶液１０％を添加し、１日８時間運転
、１６時間休止をくり返し、軸受部からオイルが洩れる
まで試験した。その結果、従来の無処理の真空ポンプは
８日間でオイル洩れを起こしたのに対し、本処理を施し
た真空ポンプは１１０日間オイル洩れを起こさず、１３
倍の長寿命を得た。

〔発明の効果〕

本発明の回転翼式真空ポンプは、従来品より腐食性ガス
に対して１０倍以上の耐久性が得られるＣｒメツキを施
したものと無処理の試験片による、塩化水素１０％水溶
液に対する腐食試験結果を示すグラフであり、第３図は
第２図と同一処理を施した試験片の腐食摩耗試験結果を
示すグラフである。

第１図において、１はシリンダ、２はロータ。

３はシャフト、４はベーン、５はナイル、６はモータで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転翼式真空ポンプにおいて、腐食性ガスを長期間
   吸引しても、初期の真空度及び機能が低下しないよう耐
   食性と耐摩耗性を付与したことを特徴とする回転翼式真
   空ポンプ。 ２、請求項１において回転翼式真空ポンプの主要部品に
   耐食性及び耐摩耗性を付与するため、金属系材料を表層
   部に拡散被覆処理したことを特徴とする回転翼式真空ポ
   ンプ。 ３、請求項２において拡散被覆処理の金属系材料として
   、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｂ及びＳｉの単
   独又は複数の元素を含む材料としたことを特徴とする回
   転翼式真空ポンプ。 ４、請求項２における拡散被覆処理の硬さをＨｖ６００
   〜３５００、厚さを５〜２００／μｍとしたことを特徴
   とする回転翼式真空ポンプ。