JPH0539545A - 耐食性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法 - Google Patents
耐食性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法Info
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- JPH0539545A JPH0539545A JP3194589A JP19458991A JPH0539545A JP H0539545 A JPH0539545 A JP H0539545A JP 3194589 A JP3194589 A JP 3194589A JP 19458991 A JP19458991 A JP 19458991A JP H0539545 A JPH0539545 A JP H0539545A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、超高真空機器用途に適したガス放
出特性および耐食性に優れたステンレス鋼材および超高
真空容器を提供するものである。 【構成】 Ｍｎ２．０〜１５．０％、Ｍｏ、Ｃｕのうち
１種または２種を総量で０．５％以上４．０％以下含有
する耐食性およびガス放出特性に優れた超高真空機器用
ステンレス鋼および前記超高真空機器用鋼材に表面酸化
処理を施すことによって真空機器に適したガス放出特性
の優れた超高真空容器を得ることができる。
出特性および耐食性に優れたステンレス鋼材および超高
真空容器を提供するものである。 【構成】 Ｍｎ２．０〜１５．０％、Ｍｏ、Ｃｕのうち
１種または２種を総量で０．５％以上４．０％以下含有
する耐食性およびガス放出特性に優れた超高真空機器用
ステンレス鋼および前記超高真空機器用鋼材に表面酸化
処理を施すことによって真空機器に適したガス放出特性
の優れた超高真空容器を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空チャンバー、配管
などの真空容器等に用いられる耐食性に優れた超高真空
機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法に
関するものである。
などの真空容器等に用いられる耐食性に優れた超高真空
機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、真空容器用材料には素材とし
てＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなどの１８Ｃｒ−８Ｎ
ｉ系ステンレス鋼が主に用いられ、その表面はＧＢＢ
（ガラスビードブラスト）処理、電解研磨処理等を施し
て使用されることが一般的である。
てＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなどの１８Ｃｒ−８Ｎ
ｉ系ステンレス鋼が主に用いられ、その表面はＧＢＢ
（ガラスビードブラスト）処理、電解研磨処理等を施し
て使用されることが一般的である。
【０００３】前記ステンレス鋼材は放出ガス量が少な
く、耐食性、加工性、溶接性にも優れ、一般の真空容器
用材料としてはほぼ満足できるものであり、１０-8Ｐａ
台の真空用途には適用可能なものである。しかし、例え
ばＭＢＥ（モレキュラ、ビーム、エピタキシー）装置に
おいては、容器内で成長させる結晶の品質向上の面から
１０-9Ｐａ台の超高真空度が要求されつつあるように、
最近の真空度のニーズは超高真空度になっており、その
要求を満たすには真空容器用材料として放出ガス量が極
力少ない鋼材が必須である。
く、耐食性、加工性、溶接性にも優れ、一般の真空容器
用材料としてはほぼ満足できるものであり、１０-8Ｐａ
台の真空用途には適用可能なものである。しかし、例え
ばＭＢＥ（モレキュラ、ビーム、エピタキシー）装置に
おいては、容器内で成長させる結晶の品質向上の面から
１０-9Ｐａ台の超高真空度が要求されつつあるように、
最近の真空度のニーズは超高真空度になっており、その
要求を満たすには真空容器用材料として放出ガス量が極
力少ない鋼材が必須である。
【０００４】これまでに本発明者らは、特開平１−４４
６０号公報、特開平２−８５３５１号公報において提示
したように、Ｍｎ、Ｎを多く含有させたステンレス鋼が
１０ -9Ｐａ台の超高真空特性に耐え得ることを見出し
た。
６０号公報、特開平２−８５３５１号公報において提示
したように、Ｍｎ、Ｎを多く含有させたステンレス鋼が
１０ -9Ｐａ台の超高真空特性に耐え得ることを見出し
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超高真
空容器、配管などの用途に用いる場合、高耐食性が要求
されている。本発明は、超高真空容器、配管などの超高
真空機器用途に適し、特に耐食性に優れたステンレス鋼
材および超高真空容器を提供することを目的とするもの
である。
空容器、配管などの用途に用いる場合、高耐食性が要求
されている。本発明は、超高真空容器、配管などの超高
真空機器用途に適し、特に耐食性に優れたステンレス鋼
材および超高真空容器を提供することを目的とするもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的のた
めに成分および製造方法を種々検討した結果達成したも
ので、その要旨とするところは下記のとおりである。 （１） 重量％にて、Ｃ≦０．０８％、Ｓｉ：０．２〜
２．０％、Ｍｎ：２．０〜１５．０％、Ｐ≦０．０５０
％、Ｃｒ：１２〜２３％、Ｎｉ：７〜２０％、Ｎ≦０．
３５％を含有し、さらにＭｏ、Ｃｕのうち１種または２
種を総量で０．５％以上４．０％以下含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする耐食
性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材。
めに成分および製造方法を種々検討した結果達成したも
ので、その要旨とするところは下記のとおりである。 （１） 重量％にて、Ｃ≦０．０８％、Ｓｉ：０．２〜
２．０％、Ｍｎ：２．０〜１５．０％、Ｐ≦０．０５０
％、Ｃｒ：１２〜２３％、Ｎｉ：７〜２０％、Ｎ≦０．
３５％を含有し、さらにＭｏ、Ｃｕのうち１種または２
種を総量で０．５％以上４．０％以下含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする耐食
性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材。
【０００７】（２） 前項（１）記載の耐食性に優れた
超高真空機器用ステンレス鋼材を表面酸化処理し、続い
て真空容器に組み立てることを特徴とする耐食性に優れ
た超高真空容器の製造方法。 （３） 前項（１）記載の耐食性に優れた超高真空機器
用ステンレス鋼材を用いて真空容器に組み立て、続いて
真空側表面を酸化処理することを特徴とする耐食性に優
れた超高真空容器の製造方法。
超高真空機器用ステンレス鋼材を表面酸化処理し、続い
て真空容器に組み立てることを特徴とする耐食性に優れ
た超高真空容器の製造方法。 （３） 前項（１）記載の耐食性に優れた超高真空機器
用ステンレス鋼材を用いて真空容器に組み立て、続いて
真空側表面を酸化処理することを特徴とする耐食性に優
れた超高真空容器の製造方法。
【０００８】各成分範囲の限定理由は次のとおりであ
る。Ｃは、オーステナイト安定化元素であるが、０．０
８％を超えると、溶接したときにＣｒ炭化物を析出し耐
食性を損なうため、Ｃ含有量を０．０８％以下とした。
Ｓｉは、冷間加工における加工硬化性を向上させる効果
があるが、０．２％未満ではその効果が少ない。また、
２．０％を超えると、フェライトが生成する。従って、
Ｓｉ含有量は０．２〜２．０％とした。
る。Ｃは、オーステナイト安定化元素であるが、０．０
８％を超えると、溶接したときにＣｒ炭化物を析出し耐
食性を損なうため、Ｃ含有量を０．０８％以下とした。
Ｓｉは、冷間加工における加工硬化性を向上させる効果
があるが、０．２％未満ではその効果が少ない。また、
２．０％を超えると、フェライトが生成する。従って、
Ｓｉ含有量は０．２〜２．０％とした。
【０００９】Ｍｎは、鋼表面にＭｎ系酸化皮膜を形成
し、真空中でのガス放出速度をより低減させるが、２．
０％未満ではその効果が少ない。また、１５．０％を超
えると、延性低下により加工性を損なう。従って、Ｍｎ
含有量は２．０〜１５．０％とした。Ｐは、熱間加工性
を劣化させるため低いほど望ましいが、原料から不可避
的に混入してくるので、Ｐ含有量を０．０５０％以下と
した。
し、真空中でのガス放出速度をより低減させるが、２．
０％未満ではその効果が少ない。また、１５．０％を超
えると、延性低下により加工性を損なう。従って、Ｍｎ
含有量は２．０〜１５．０％とした。Ｐは、熱間加工性
を劣化させるため低いほど望ましいが、原料から不可避
的に混入してくるので、Ｐ含有量を０．０５０％以下と
した。
【００１０】Ｃｒは、ステンレス鋼の基本成分であり、
優れた耐食性を得るには最低１２％を必要とする。ま
た、２３％を超えると加工性が悪くなるので、上限を２
３％とした。従って、Ｃｒ含有量は１２〜２３％とし
た。Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼の基本成分
の一つである。加工性、耐食性に有効な元素であり、７
％以上を必要とする。また、２０％を超えると向上効果
割合は小さく、高価であることから、上限を２０％とし
た。従って、Ｎｉ含有量は７〜２０％とした。
優れた耐食性を得るには最低１２％を必要とする。ま
た、２３％を超えると加工性が悪くなるので、上限を２
３％とした。従って、Ｃｒ含有量は１２〜２３％とし
た。Ｎｉは、オーステナイト系ステンレス鋼の基本成分
の一つである。加工性、耐食性に有効な元素であり、７
％以上を必要とする。また、２０％を超えると向上効果
割合は小さく、高価であることから、上限を２０％とし
た。従って、Ｎｉ含有量は７〜２０％とした。
【００１１】Ｎは、強力なオーステナイト安定化元素で
あるが、０．３５％を超えると、変形抵抗が大きくなり
製造性を損なうため、上限を０．３５％とした。Ｍｏ、
Ｃｕは、耐食性を向上する効果があり、特に酸化処理、
例えば大気中２５０℃×２４ｈｒの熱処理を行うと、Ｍ
ｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｏ系、Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｍｎ
−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｏ系の緻密で安定な酸化皮膜を形
成し、超高真空の状態では、鋼中に存在するガス成分
（Ｈ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 、ＣＯ2 等）を真空中に放出させ
ないようにその酸化皮膜でトラップさせることが可能と
なり、真空特性を著しく向上させ、また耐食性も向上さ
せる。真空特性の向上および耐食性の向上効果はＭｏお
よびＣｕの単独添加または複合添加のいずれでも同様で
ある。これらの１種または２種を総量で０．５％未満添
加しても効果が少なく、他方、４．０％を超えて添加す
るとコストが著しく高くなる。従って、Ｍｏ、Ｃｕ含有
量は、１種または２種を総量で０．５％以上、４．０％
以下とした。
あるが、０．３５％を超えると、変形抵抗が大きくなり
製造性を損なうため、上限を０．３５％とした。Ｍｏ、
Ｃｕは、耐食性を向上する効果があり、特に酸化処理、
例えば大気中２５０℃×２４ｈｒの熱処理を行うと、Ｍ
ｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｏ系、Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｍｎ
−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｏ系の緻密で安定な酸化皮膜を形
成し、超高真空の状態では、鋼中に存在するガス成分
（Ｈ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 、ＣＯ2 等）を真空中に放出させ
ないようにその酸化皮膜でトラップさせることが可能と
なり、真空特性を著しく向上させ、また耐食性も向上さ
せる。真空特性の向上および耐食性の向上効果はＭｏお
よびＣｕの単独添加または複合添加のいずれでも同様で
ある。これらの１種または２種を総量で０．５％未満添
加しても効果が少なく、他方、４．０％を超えて添加す
るとコストが著しく高くなる。従って、Ｍｏ、Ｃｕ含有
量は、１種または２種を総量で０．５％以上、４．０％
以下とした。
【００１２】
【作用】ステンレス鋼材にＭｎを２％以上、１５％以下
添加し、さらにＭｏ、Ｃｕの内１種または２種を総量で
０．５％以上、４．０％以下添加することによってＭｎ
−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｏ系、Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃｕ−Ｏ系およびＭ
ｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｏ系の緻密で安定な酸化皮膜が
形成され、真空特性および耐食性を著しく向上すること
が可能となる。
添加し、さらにＭｏ、Ｃｕの内１種または２種を総量で
０．５％以上、４．０％以下添加することによってＭｎ
−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｏ系、Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃｕ−Ｏ系およびＭ
ｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｏ系の緻密で安定な酸化皮膜が
形成され、真空特性および耐食性を著しく向上すること
が可能となる。
【００１３】上記により得たステンレス鋼材は、表面酸
化処理した後真空容器に組み立てるか、あるいは真空容
器を組み立てた後、表面を酸化処理することにより、実
用に供される。表面酸化処理は、通常大気圧の空気中に
おいて、１００〜６００℃の温度で１〜５０時間の加熱
によって行うが、雰囲気は空気中に限らず他の酸化性雰
囲気でもよい。
化処理した後真空容器に組み立てるか、あるいは真空容
器を組み立てた後、表面を酸化処理することにより、実
用に供される。表面酸化処理は、通常大気圧の空気中に
おいて、１００〜６００℃の温度で１〜５０時間の加熱
によって行うが、雰囲気は空気中に限らず他の酸化性雰
囲気でもよい。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明例と比較例を示す。表１に示
す成分系のステンレス鋼を、真空溶解法にて溶製し、熱
延用スラブを製造した。このスラブを１２００℃×３ｈ
ｒ加熱後、熱間圧延し、厚さ３mmの熱延板を得た。
す成分系のステンレス鋼を、真空溶解法にて溶製し、熱
延用スラブを製造した。このスラブを１２００℃×３ｈ
ｒ加熱後、熱間圧延し、厚さ３mmの熱延板を得た。
【００１５】得られた熱延板を焼鈍、酸洗の後、冷間圧
延して、厚さ１mm、幅５０mm、長さ１２０mmの板状試料
を採集した。この試料について、ＳｉＣ紙＃２０００研
磨し、アセトンで脱脂を行って大気中にて２５０℃×２
４ｈｒのベーキング処理を行った。ガス放出速度はベー
キング処理後、耐食性はベーキング処理前後において測
定を行った。
延して、厚さ１mm、幅５０mm、長さ１２０mmの板状試料
を採集した。この試料について、ＳｉＣ紙＃２０００研
磨し、アセトンで脱脂を行って大気中にて２５０℃×２
４ｈｒのベーキング処理を行った。ガス放出速度はベー
キング処理後、耐食性はベーキング処理前後において測
定を行った。
【００１６】このガス放出速度測定用試料を測定装置内
に組み込み、室温で２４ｈｒ排気後、２５０℃×２４ｈ
ｒの真空中ベーキング処理を行い、さらに室温で２４ｈ
ｒ排気後、ガス放出速度を測定した。測定法は、２室法
により、試料の単位面積当たりのガス放出速度をＱS と
して、オリフィス部のコンダクタンスをＣO 、試料を装
入した時のサンプルチャンバーの圧力をＰS 、メインチ
ャンバーの圧力をＰm 、試料を装入しない時のサンプル
チャンバーのガス放出速度をＱb 、試料の表面積をＳと
して次式で求めた。
に組み込み、室温で２４ｈｒ排気後、２５０℃×２４ｈ
ｒの真空中ベーキング処理を行い、さらに室温で２４ｈ
ｒ排気後、ガス放出速度を測定した。測定法は、２室法
により、試料の単位面積当たりのガス放出速度をＱS と
して、オリフィス部のコンダクタンスをＣO 、試料を装
入した時のサンプルチャンバーの圧力をＰS 、メインチ
ャンバーの圧力をＰm 、試料を装入しない時のサンプル
チャンバーのガス放出速度をＱb 、試料の表面積をＳと
して次式で求めた。
【００１７】 ＱS ＝｛ＣO （ＰS −Ｐm ）−Ｑb ｝／Ｓ 〔Ｐａ・ｍ3 ・ｓ-1・ｍ-2〕 耐食性は、塩水噴霧試験後（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）の
発銹状況により良好な順にＡ＞Ｂ＞Ｃの３ランクに評価
した発銹試験結果から判断した。この際、耐食性の優劣
の判断基準として、Ａランク以上の条件を満足する材料
を耐食性良好と評価した。また、孔食発生電位の測定
（ＪＩＳ Ｇ ０５７７）も行い、ベーキング前の孔食
発生電位は７００ｍＶ（ｖｓ．ＳＣＥ）以上、ベーキン
グ後は１００ｍＶ以上の条件を満足する材料を耐食性良
好と評価した。
発銹状況により良好な順にＡ＞Ｂ＞Ｃの３ランクに評価
した発銹試験結果から判断した。この際、耐食性の優劣
の判断基準として、Ａランク以上の条件を満足する材料
を耐食性良好と評価した。また、孔食発生電位の測定
（ＪＩＳ Ｇ ０５７７）も行い、ベーキング前の孔食
発生電位は７００ｍＶ（ｖｓ．ＳＣＥ）以上、ベーキン
グ後は１００ｍＶ以上の条件を満足する材料を耐食性良
好と評価した。
【００１８】これらの結果を表２に示す。本発明例No.
１〜１４は比較例No. １５〜１８に比べて、耐食性およ
びガス放出速度に優れていることが判る。尚、Ｍｏ、Ｃ
ｕのうち１種または２種を総量で４．０％を超えて添加
した例は、耐食性およびガス放出速度に優れると考えら
れるが、コストが著しく高くなるために実施しなかっ
た。
１〜１４は比較例No. １５〜１８に比べて、耐食性およ
びガス放出速度に優れていることが判る。尚、Ｍｏ、Ｃ
ｕのうち１種または２種を総量で４．０％を超えて添加
した例は、耐食性およびガス放出速度に優れると考えら
れるが、コストが著しく高くなるために実施しなかっ
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】実施例に示した如く、本発明は超高真空
容器、配管などの真空機器に用いるのに適した、耐食性
に優れかつまたガス放出特性に優れたステンレス鋼材の
提供を可能とするものであり、超高真空を必要とする装
置を始めとし、中・高真空領域で使用される装置におい
ても小排気能力のポンプの使用を可能にするなど、真空
装置の設計、製作を容易にし、その工業的価値は非常に
大なるものである。
容器、配管などの真空機器に用いるのに適した、耐食性
に優れかつまたガス放出特性に優れたステンレス鋼材の
提供を可能とするものであり、超高真空を必要とする装
置を始めとし、中・高真空領域で使用される装置におい
ても小排気能力のポンプの使用を可能にするなど、真空
装置の設計、製作を容易にし、その工業的価値は非常に
大なるものである。
【図１】ガス放出速度とＭｎ添加量の関係を示す図であ
る。
る。
【図２】ガス放出速度とＣｕ、Ｍｏ添加量の関係を示す
図である。
図である。
【図３】耐食性（Ｖｃ’）とＭｏ添加量の関係を示す図
である。
である。
【図４】耐食性（Ｖｃ’）とＣｕ添加量の関係を示す図
である。
である。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％にて、Ｃ≦０．０８％、Ｓｉ：
０．２〜２．０％、Ｍｎ：２．０〜１５．０％、Ｐ≦
０．０５０％、Ｃｒ：１２〜２３％、Ｎｉ：７〜２０
％、Ｎ≦０．３５％を含有し、さらにＭｏ、Ｃｕのうち
１種または２種を総量で０．５％以上４．０％以下含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなることを特
徴とする耐食性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼
材。 - 【請求項２】 請求項１記載の耐食性に優れた超高真空
機器用ステンレス鋼材を表面酸化処理し、続いて真空容
器に組み立てることを特徴とする超高真空容器の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１記載の耐食性に優れた超高真空
機器用ステンレス鋼材を用いて真空容器に組み立て、続
いて表面を酸化処理することを特徴とする超高真空容器
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194589A JPH0539545A (ja) | 1991-08-03 | 1991-08-03 | 耐食性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194589A JPH0539545A (ja) | 1991-08-03 | 1991-08-03 | 耐食性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539545A true JPH0539545A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16327061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3194589A Withdrawn JPH0539545A (ja) | 1991-08-03 | 1991-08-03 | 耐食性に優れた超高真空機器用ステンレス鋼材および超高真空容器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0539545A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1413528A2 (de) * | 1999-05-26 | 2004-04-28 | BOEHRINGER INGELHEIM PHARMA GMBH & CO. KG | Edelstahlkanister fur treibgasbetriebene Dosieraerosole |
-
1991
- 1991-08-03 JP JP3194589A patent/JPH0539545A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1413528A2 (de) * | 1999-05-26 | 2004-04-28 | BOEHRINGER INGELHEIM PHARMA GMBH & CO. KG | Edelstahlkanister fur treibgasbetriebene Dosieraerosole |
| EP1413528A3 (de) * | 1999-05-26 | 2006-04-26 | BOEHRINGER INGELHEIM PHARMA GMBH & CO. KG | Edelstahlkanister fur treibgasbetriebene Dosieraerosole |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |