JPH04111916A - 真空用アルミニウム製中空押出型材の製造法 - 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 この発明は、たとえばシンクロトロンなどの加速器に使
用される超高真空用チャンノく、粒子加速用パイプ、薄
膜製造装置、表面分析装置、核融合装置、半導体リソグ
ラフィのＸ線源として使用される小型シンクロトロン軌
道放射（ＳＯＲ）などの高真空装置に用いられる真空用
アルミニウム製中空押出型材の製造法に関する。

この明細書において、アルミニウムとは純アルミニウム
およびその合金を含むものとする。

また、この明細書において、不活性ガスとは、アルゴン
ガス、キセノンガス、ヘリウムガスなどの周期表の不活
性ガスの他に、窒素ガスなどのアルミニウムに対して不
活性なガスも含むものとする。

従来の技術 たとえば粒子加速用パイプに用いられる真空用アルミニ
ウム製中空押出型材は、従来、わずか押出された型材の
先端を機械的に押し潰し、押出されつつある中空型材の
中空部内に、酸素混合不活性ガスを供給し、この不活性
ガス中に含まれる酸素により中空部内面にちみって薄い
酸化皮膜を形成することによって製造されている（特公
昭５９−１９７６９号公報参照）。

発明か解決しようとする課題 しかしながら、従来の方法では、わずか押出された型材
の先端を機械的に押し潰しているので、微細な隙間が存
在するのは不可避であり、しかも型材内部の水分の分圧
が大気中の水分の分圧よりも低いために、大気中の水分
が上記押し清し部分に存在する微細な隙間から型材内部
に侵入する。したがって、型材内面にわずかの水和酸化
物が形成されることとなり、これに真空度低下物質が吸
着、吸蔵するおそれがある。

ちなみに、従来の方法で製造された中空型材の中空部内
面の放出ガス係数は１０−１３Ｔｏｔｔ−１）／５−ｃ
−のオーダとなる。これは、たとえば粒子加速パイプの
ような超高真空を要求される製品に用いられる型材とし
ては未だ満足すべき値ではない。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、粒子加速用パ
イプなどの用途に適した真空用アルミニウム製中空押出
型材を製造する方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による真空用アルミニウム製中空押出型材の製
造法は、押出されつつある中空型材の中空部内を、水分
を含んだ大気と接触しないような雰囲気に保ちつつアル
ミニウム製中空押出型材を押出成形し、中空部内面に酸
化皮膜を形成するにあたり、わずか押出された後の型材
の先端を押し潰すとともに溶接することによって先端開
口を密封することを特徴とするものである。

上記において、押出型材を製造するビレットとしては、
通常の押出成形に使用される高純度アルミニウム、ＪＩ
ＳＡ１００Ｏ系、ＪＩＳＡ６０００系などからなるもの
が用いられるが、押出性および機械的強度の点から、Ｊ
ＩＳＡ６０６１およびＪＩＳＡ６０６Ｂなど４７）Ａ／
−Ｍｇ−８ｉ系合金からなるものが好ましい。また、上
記ビレットとして高純度アルミニウム製芯材と上記Ａ１
−Ｍｇ−３ｉ系合金製皮材とからなるものを用いること
が一層好ましい。

押出されつつある中空型材の中空部内を、水分を含んだ
大気と接触しないような雰囲気に保つ方法としては、次
に述べるような方法を適用できる。

その１は、アルミニウム製中空押出型材を押出成形する
にあたり、当初より酸素０．５〜３０容量％、とくに１
〜１０容量％、残部不活性ガスよりなる混合ガスを、押
出されつつある型材の中空部内に供給しながら行う方法
である。

そして、所定長さ押出した後、型材を切断するとともに
切断端も上記先端と同様に密封する。

この場合、両密封端部は、押出成形後、中空押出型材の
使用場所へ送られてから切断開口してもよいし、送る前
の段階で切断開口してもよい。

その２は、上記その１の方法において、混合ガスの代わ
りに不純物としての酸素を含む不活性ガスを用いる方法
である。現在工業的に得られる不活性ガスの純度はほぼ
９９．９９％であり、微量の酸素が不純物として必ず含
まれている。

その３は、上記その１の方法において、混合ガスの代わ
りに乾燥空気または純酸素を用いる方法である。乾燥空
気は、たとえば大気をコンプレッサで圧縮して、乾燥剤
が入れられた除湿器内を通過させることなどにより得ら
れる。この方法において乾燥剤としては公知のものを使
用することができるが、その中でも合成ゼオライトを用
いることが好ましい。また、乾燥空気の露点は、−３０
°Ｃ以下であることが好ましく、５０℃以下であること
が望ましい。純酸素は、純度１００％の酸素であり、こ
れは水分を含まない。

その４は、上記その１の方法において、押出されつつあ
る型材の中空部内を真空にする方法である。この場合、
押出成形特中空部内に何も供給しない方法と、中空部内
を真空引きする方法とがある。後者の場合、型材の中空
部がら少なくとも押出当初のみ真空引きし、押出直後の
型材の先端開口部を密封し、所定長さ押出した後、型材
を切断するとともに切断端を密封する。

真空引きは、押出当初のみならず押出工程中継続的に行
なってもよい。この方法では、中空部内に残存した酸素
により酸化皮膜が形成される。

上記いずれの方法によっても、型材の中空部内面に厚さ
２０〜３０人程度のちみつで薄い酸化皮膜か得られる。

また、上記において、押出温度は３００〜４５０℃にす
ることが好ましい。３００℃未満であるとアルミニウム
の押出成形を行うことができず、４５０℃を越えると結
晶化した酸化物か生成し、真空度低下物質か吸着、吸蔵
しやすくなるからである。

なお、この発明の方法によって得られた中空押出型材は
、粒子加速用パイプに限らず高真空を保つ必要がある装
置に用いることができる。

作　　　用 わずか押出された後の型材の先端を押し潰すとともに溶
接することによって先端開口を密封すると、押出作業中
、大気中の水分が型材内部に侵入するのが防止される。

したがって、侵入した水分が原因となる水和酸化物の生
成が防止される。

実　　施　　例 この発明の実施例を、以下図面を参照して説明する。

第１図には、真空用アルミニウム製中空押出型材を製造
するための押出加工装置の全体構成が示されている。同
図において、押出加工装置は、アルミニウムビレット（
２）を入れるためのコンテナ（１）と、コンテナ（１）
内に入れられたアルミニウムビレット（２）を押圧する
ダミー７’ロツク（３）およびステム（４）と、中央に
ガス噴射口（６）を有するポートホールダイス雄型（５
）および同雌型（７）と、外周面に酸素混合不活性ガス
供給口（９）を有するダイホルダ（８）と、ボルスタ（
９）と、酸素混合不活性ガス供給装置とを備えている。

ポートホールダイス雄型（５）およびダイホルダ（８）
にはそれぞれガス通路（１１）　（１２）が形成され、
両道路（１１）（１２）により、ガス噴射口（６）と酸
素混合不活性ガス供給口（９）とが連通せしめられてい
る。

酸素混合不活性ガス供給装置は、導管（１５）を介して
酸素混合不活性ガス供給口（９）に接続された酸素混合
不活性ガス容器（１４）を備えている。

導管（１５）の途中には、内部にモレキュラシーブや、
合成ゼオライトなどが入れられた複数、たとえば２つの
脱水カラム（１６）が並列状に配置されている。導管（
１５）における酸素混合不活性ガス供給口（９）と脱水
カラム（１６）との間の部分には、供給口（９）側から
真空ゲージ（１７）および露点計（１８）が、それぞれ
２方弁（１９）（２０）を介して接続されている。また
、導管（１５）における酸素混合不活性ガス容器（１４
）と脱水カラム（１６）との間の部分には、レギュレー
タ（２２）および流量計（２３）が容器（１４）側から
設けられている。導管（１５）における脱水カラム（１
６）と流量計（２３）との間の部分には、真空引き用ロ
ータリポンプ（２４）が２方弁（２５）を介して接続さ
れている。また、導管（１５）における脱水カラム（１
６）の両側部分を連通させるように、真空引き用バイパ
ス管（２６）が設けられている。バイパス管（２６）の
両端部は３方弁（２丁）を介して導管（１５）に接続さ
れている。

第２図には、導管（１５）の酸素混合不活性ガス供給口
（９）への接続部分が拡大して示されている。第２図に
おいて、酸素混合不活性ガス供給口（９）内には、ステ
ンレス鋼製スリーブ（２８）が差し込まれてダイホルダ
（８）に溶接されている。

スリーブ（２８）の外方に突出した部分の外周面にはお
ねじ（２８ａ）が形成されており、この外方への突出部
分が雌形継手部Ｈ（２９）となされている。

雌形継手部材（２９）のおねじ（２８ａ）の表面には、
全体に銀ろう層（３０）が形成されている。導管（１５
）には、頂壁に貫通孔（３１ａ）があけられ、かつめね
じ（３１ｂ）を有するステンレス鋼製袋ナツト（３１）
が嵌め被せられている。導管（１５）の先端には、先細
り状で、かつ大端部の直径が袋ナツト（３１）の貫通孔
（３１ａ）の直径よりも大きく、小端部の直径がスリー
ブ（２８）の内径よりも小さくなされた係合部（１５ａ
）が形成されている。そして、係合部（１５ａ）の先端
部をスリーブ（２８）内に差し込み、袋ナツト（３１）
のめねじ（３１ｂ）と雌形継手部材（２９）のおねじ（
２８ａ）とをねじ合わせることによって、導管（１５）
が酸素混合不活性ガス供給口（９）に着脱自在にかつ流
体密に接続されている。おねじ部（２８ａ）の表面全体
に形成された銀ろう層（３０）の働きにより、押出時の
熱により、袋ナツト（３１）のめねじ（３１ｂ）と離形
継手部材（２９）のおねじ（２８ａ）とが焼付くのが防
止され、押出終了後に導管（１５）の取外し作業を簡単
に行うことが可能となる。導管（１５）の酸素混合不活
性ガス供給口（９）への接続は、第３図に示すように、
係合部（１５ａ）の先端部をスリーブ（２８）内に差し
込み、予め導管（１５）に嵌め被せられた所定の長さを
有するレンチ（３２）により袋ナラ１−（３１）を回し
てめねじ（：Ｈｂ）をおねじ（２８ａ）にねじ合わせる
ことによって行われる。上記のようなレンチ（３２）を
用いるのは、導管（１５）の着脱作業の安全上、作業者
が押出加工装置に近付くことなく、袋ナツト（３１）を
回すことができるようにするためである。

第１図の装置により、たとえば第４図および第５図に示
されているような横断面を有する粒子加速用パイプに用
いられる中空押出型材（３５）（３６）が押出成形され
るのである。もちろん両者を成形するダイスは成形され
るべき型祠’（３５）（３Ｇ）のそれぞれに合致した形
状のものが用いられる。所定長さの両押用型材（３５）
（３１３）が交互に連結せられて無端状の粒子加速用の
パイプ（図示略）が組立てられるのである。両図におい
て、中空押出型材’　（３５）　（３Ｂ）はそれぞれ横
断面楕円形の粒子流通中空部（粒子加速用パイプに組込
時以下同様）（３７）（３８）を有している。第４図に
示す型材（３５）の粒子流通中空部（３７〉には、これ
に隣接する横断面方形の真空引き用中空部（３９）が設
けられており、雨中空部（３７）（３９）間の隔壁（４
０）に所定間隔おきに連通孔があけられる。粒子流通中
空部（３７）（３８）の−側に横断面小円形の冷却水流
通中空部（４１）　（４２）設けられ、粒子流通中空部
（３７）　（３８）および真空用中空部（３９）のそれ
ぞれ−側に加熱脱ガス処理用シーズ線取付用溝（４３）
　（４４）および（４５）が設けられている。

以下に、上記中空押出型材（３５）を製造する具］　１ 体向な実施例について述べる。

実施例 まずダイスを苛性洗浄した後純度９９．９９ｖｔ％の高
純度アルミニウムからなるビレット（２）を押出温度３
００℃、押出速度７ｍ／ｍｉｎで押出した。このさい潤
滑油は使用しなかった。

そして僅か、たとえば１〜２ｍ押出された後押出を一旦
停止し、型材（３５）の先端開口部をプレスで押し潰す
とともに溶接して密封して第１図に示されているような
一方の密封端部（４７）を形成した。ついで、３方弁（
２７）を真空引き用バイパス管（２６）側に切り替える
とともに２方弁（２５）を開き、さらにレギュレータ（
２２）を閉じた状態で、ロータリーポンプ（２４）によ
って導管（１５）内部および型材（３５）内部を真空引
きするとともに、押出を再開した。その後、３方弁（２
７）を脱水カラム（１Ｂ）側に切り替えるとともに２方
弁（２５）を閉じ、さらにレギュレータ（２２）を開い
た状態で、混合ガス容器（１４〉より酸素７容量％、残
部アルゴンよりなる混合ガス（４Ｇ）を、脱水カラム（
１６）に通してその露点を下げた後、導管（１５）、通
路（１２）ｍ）を経て噴射口（６）より圧力１．１〜１
゜５　ｋｇ　／　ｃＪで噴出し、押出されつつある型＋
Ｊ’（３５）の中空部内に供給した。その後も混合ガス
（４６）の供給を継続し、さらに所定長さ押出した後、
型材（３５）をシャーて切断すると同時に切断端を上記
と同様にして密封し、他方の密封端部（４８）を形成し
た（第５図参照）。その後混合ガス（４６）を密封した
ままの型材（３５）を自然冷却した後引張り矯正した。

最後に型＋Ｊ’（３５）の再密封端部（４７）（４８）
を油を用いずかつエヤーブローなして切断し、所定寸法
の中空押出型材を製造した。

上記押出型材の内面にはちみつでかつ薄い酸化皮膜が形
成されていた。そして、これを１４０℃で２４時間脱ガ
ス処理し、２０時間経過後の真空度を測定したところ、
放出ガス係数はＩＸ　１０−”　Ｔｏｒｒ１／　ｓ　ｃ
Ｊであった。

比較のために、僅か押出された後の型材（３５）の先端
開口部をプレスで押し潰すだけで溶接をせず、その他は
上記実施例と同様な方法で中空］　４ 押出型材を製造し、上記実施例と同様にして真空度を測
定したところ、放出ガス係数は１×１Ｏ−１３Ｔｏｒｒ
−１／　ｓ　−ｃｌテあツタ。

発明の効果 この発明の真空用アルミニウム製中空押出型材の製造法
によれば、上述のようにして、押出作業中、大気中の水
分が型材内部に侵入するのが防止されるので、侵入した
水分が原因となる水和酸化物の生成が防止される。した
がって、製造されたアルミニウム中空押出型制の中空部
内面に形成された酸化皮膜に存在する水和酸化物量は極
めて微量となり、真空度低下物質の吸着、吸蔵は著しく
少な（なるとともに、吸着吸蔵されていても脱ガス処理
により簡単にこれを除去することができるようになる。

その結果、真空度低下物質が型材内に放圧される量が非
常に少なくなり、高真空度を保つことができるし、従来
のように真空度を高めるための面倒な作業を省略ないし
軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は押出成
形途上を示す縦断面図、第２図は第１図の部分拡大図、
第３図は導管をダイボルダの酸素混合不活性ガス供給口
に接続する方法を示す断面図、第４図は第１図のＩＶ−
ＩＶ線にそう断面図、第５図は粒子加速用パイプをっく
るさい第４図の型材と組合わせて用いられる他の型材の
第４図相当断面図、第６図は混合ガス密封状態の型材の
縦断面図である。 （３５）　（３Ｂ）・・・中空押圧型）イ。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　押出されつつある中空型材の中空部内を、水分を含ん
   だ大気と接触しないような雰囲気に保ちつつアルミニウ
   ム製中空押出型材を押出成形し、中空部内面に酸化皮膜
   を形成するにあたり、わずか押出された後の型材の先端
   を押し潰すとともに溶接することによって先端開口を密
   封することを特徴とする真空用アルミニウム製中空押出
   型材の製造法。