JPH0664600A - 超高真空容器 - Google Patents

超高真空容器

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JPH0664600A
JPH0664600A JP4224225A JP22422592A JPH0664600A JP H0664600 A JPH0664600 A JP H0664600A JP 4224225 A JP4224225 A JP 4224225A JP 22422592 A JP22422592 A JP 22422592A JP H0664600 A JPH0664600 A JP H0664600A
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Megumi Nakanose
恩 中之瀬
Seiji Ishimoto
本 誠 二 石
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G7/00Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
    • B64G2007/005Space simulation vacuum chambers

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的単純な真空排気系で真空度が10
−10Torr以上ないしは10−11Torr以上の
超高真空を得ることが可能であり、かつまた軽量なもの
とすることが可能である超高真空容器を提供する。 【構成】 Pd,Pt,Rh,Ru,Re及びOsから
なる群から選択される少なくとも1種の白金系金属を
0.02〜1.00重量%、Co,Fe,Cr,Ni,
Mn及びCuからなる群から選択される少なくとも1種
の遷移金属を0.1〜3.0重量%、La,Ce,P
r,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er及びY
からなる群から選択される少なくとも1種の希土類系元
素を0.02〜0.50重量%の範囲で含有し、不純物
元素としてのC,N及びOをそれぞれC:0.05重量
%以下、N:0.05重量%以下、O:0.08重量%
以下に規制し、残部Ti及び不可避的不純物よりなる超
高真空用に適する部材を用いた超高真空容器1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的単純な真空排気
系を用いて真空度が例えば10−10Torr以上ない
しは10−11Torr以上の超高真空を得るのに好適
な超高真空容器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高真空ないしは超高真空を得るた
めの真空容器の素材としては、例えば、特開平1−31
6439号公報,特開平3−31451号公報に開示さ
れているように鋼中の不純物を極度に低減させた超清浄
鋼が用いられたり、特開昭60−36648号公報に開
示されているようにオーステナイト系ステンレス鋼成分
に少量のN,B,Ceを含有させた合金の表面に窒化ボ
ロンを加熱析出させたステンレス鋼が用いられたり、加
藤らの報告(真空vol.34 1(1991)p.5
6)にあるようにガス放出量を抑えるために内面に特殊
な表面処理を施したステンレス鋼が用いられたりしてい
る。
【0003】しかし、このようなステンレス鋼を用いた
場合であっても、比較的単純な真空排気系であるターボ
ポンプのみでは真空度が10−11Torr以上の超高
真空を得ることは難しく、例えば、チタンサプリメーシ
ョンポンプやクライオポンプなどの複雑な真空排気系を
用いる必要がある。さらに、超清浄鋼やステンレス鋼を
用いた真空容器は重量が大きくなる欠点を有している。
【0004】一方、軽量な超高真空用材料として、例え
ば、特開昭59−153514号公報,特開昭59−1
83926号公報,特開昭60−128258号公報,
特開昭63−103073号公報に開示されているよう
にアルミニウム合金が用いられることもあるが、この場
合にはガス放出量が多いため真空度が10−11Tor
r以上の超高真空を得るのは極めて困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のス
テンレス鋼を超高真空容器の素材として用いた場合に
は、ステンレス鋼からガスが放出されることから、真空
度が10−11Torr以上の超高真空を得るために
は、容器内面を電解研磨したり、鋼中の不純物を極度に
低減させた超清浄鋼が必要となる。
【0006】さらに、上述したように、このような材料
を用いてもイオンポンプやチタンサプリメーションポン
プ、クライオポンプ等の複雑な真空排気系が必要とな
る。
【0007】また、近年、宇宙空間で超高真空の実験を
行うことが考えられており、このような場合、真空容器
材料の重量が問題となるが、ステンレス鋼や超清浄鋼で
は重量が大きくなりやすい欠点がある。
【0008】これに対して、軽量な真空容器材料とし
て、アルミニウム合金が用いられることもあるが、この
アルミニウム合金はガス放出量が多いため真空度が10
−11Torr以上の超高真空を得ることは容易ではな
い。
【0009】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みてなされ
たものであって、イオンポンプやチタンサプリメーショ
ンポンプ、クライオポンプなどの複雑な真空排気装置を
用いなくともターボポンプなどの比較的単純な真空排気
系で真空度が10−10Torr以上ないしは10
−11Torr以上の超高真空を得ることが可能であ
り、かつまた軽量である超高真空容器を提供することを
目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる超高真空
容器は、Pd,Pt,Rh,Ru,Re及びOsからな
る群から選択される少なくとも1種の白金系金属を0.
02〜1.00重量%、Co,Fe,Cr,Ni,Mn
及びCuからなる群から選択される少なくとも1種の遷
移金属を0.1〜3.0重量%、La,Ce,Pr,N
d,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Erの希土類元素
及びYからなる群から選択される少なくとも1種の希土
類系元素を0.02〜0.50重量%の範囲で含有し、
不純物元素としてのC,N及びOをそれぞれC:0.0
5重量%以下、N:0.05重量%以下、O:0.08
重量%以下に規制し、残部Ti及び不可避的不純物より
なるガス放出特性の優れた超高真空用に適する部材を用
いた構成としたことを特徴としている。
【0011】また、本発明に係わる超高真空容器は、上
記超高真空用に適する部材を構成する合金にさらにAl
を0.2〜9.5重量%の範囲で含有し、このうちとく
に冷間加工性が良好であることが要求される場合にはA
lを0.2〜1.5重量%の範囲で含有するガス放出特
性の優れた超高真空用に適する部材を用いた構成とした
ことを特徴としている。
【0012】さらにまた、本発明に係わる超高真空容器
は、α型ないしはニアα型,α+β型,β型等のチタン
合金をベースとし、Pd,Pt,Rh,Ru,Re及び
Osからなる群から選択される少なくとも1種の白金系
金属を0.02〜1.00重量%、Co,Fe,Cr,
Ni,Mn及びCuからなる群から選択される少なくと
も1種の遷移金属を0.1〜3.0重量%、La,C
e,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er
の希土類元素及びYからなる群から選択される少なくと
も1種の希土類系元素を0.02〜0.50重量%の範
囲で含有し、不純物元素としてのC,N及びOをそれぞ
れC:0.05重量%以下、N:0.05重量%以下、
O:0.08重量%以下に規制したガス放出特性の優れ
た超高真空用に適する部材を用いた構成としたことを特
徴としている。
【0013】本発明に係わる超高真空容器の実施態様に
おいて、この超高真空容器は、フランジ形軸継手をそな
え、前記フランジ形軸継手のナイフエッジ部表面に耐酸
化用として例えばスパッタ蒸着によって厚さを0.01
〜2.00μm程度に成膜したAuの表面処理を施して
ある構成のものとすることが可能であり、また、同じく
実施態様において、この超高真空容器は、フランジ形軸
継手をそなえ、前記フランジ形軸継手のナイフエッジ部
表面に耐酸化及び耐摩耗用としてTiNの表面処理が施
してある構成のものとすることが可能であり、同じく実
施態様において、この超高真空容器は、フランジ形軸継
手をそなえ、前記軸継手部分のシール用パッキン材とし
て、O:0.08重量%以下、H:0.001重量%以
下、Fe:0.042重量%以下、C:0.006重量
%以下、N:0.005重量%以下の高純度Tiを用い
た構成のものとすることが可能であり、同じく実施態様
において、この超高真空容器は、容器外表面の少なくと
も一部に、酸化膜及び窒化膜から選択される少なくとも
1種の表面保護膜が設けてある構成のものとすることが
可能であり、同じく実施態様において、この超高真空容
器は、容器本体とフランジ形軸継手をそなえ、別体の容
器本体とフランジ形軸継手とを電子ビーム溶接により外
表面から容器内部へと貫通する溶接結合により一体化し
てなる構成のものとすることが可能である。
【0014】本発明者らは、超高真空容器の素材として
比較的軽量な超高真空用に適する部材を用いることを前
提として、超高真空中で、素材内部に固溶するガス成分
が真空側に拡散して表面から放出される現象を抑えるべ
く検討を加えた結果、C,N,Oを低減させたチタン合
金において、白金系金属であるPd,Pt,Rh,R
u,Re及びOsのうちの1種以上と、遷移金属である
Co,Fe,Cr,Ni,Mn及びCuの1種以上と、
希土類系元素であるLa,Ce,Pr,Nd,Sm,G
d,Tb,Dy,Ho,Erの希土類元素及びYの1種
以上を所定量添加することによって、超高真空下でのこ
のようなガス放出を低減することができる超高真空用に
適する部材が得られることを見い出した。
【0015】また、添加物系をこのような範囲にするこ
とにより高加工性が付与されることも見い出した。さら
に、このような合金系にAlを1.5重量%以内で添加
することによって上記特性を損なわずに高強度化が図れ
ることも併せて見い出し、冷間加工性が良好であること
が要求されないときはAlを9.5重量%まで添加する
ことによってより一層の高強度化が図れることも見い出
した。さらにまた、α型,α+β型,β型等のチタン合
金をベースとした場合にも、このような添加物系を用い
ることにより、熱間加工性に悪影響を与えないことも見
い出し、このような超高真空用に適する部材を超高真空
容器の素材として用いることによって、比較的単純な真
空排気系を使用したときでも真空度が10−10Tor
r以上ないしは10−11Torr以上の超高真空を容
易に得ることができることを確認した。
【0016】上記構成を有する本発明に係わる超高真空
容器は、本発明者らのこのような知見に基づいて成され
たものである。
【0017】以下、この発明について詳細に説明する。
【0018】先ず、超高真空容器の素材として用いる超
高真空用に適する部材における添加元素の限定理由につ
いて述べる。
【0019】Pd,Pt,Rh,Ru,Re及びOs;
これら白金系金属元素は、超高真空容器の内部に残留す
る分子状の水素を材料表面でトラップして原子状の水素
に分離する触媒の働きをする極めて重要な元素である。
そして、このような機能が発揮されるためには、上記元
素のうち少なくとも1種を合計で0.02重量%以上添
加することが必要である。しかしながら、合計で1.0
0重量%を超えて添加された場合には、加工性が低下す
るため、超高真空容器ないしはその部材への冷間成形が
困難になる。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が1.00重量%を超えて含有すると
熱間での加工性が低下し、材料自体の加工が困難とな
る。従って、上記元素の少なくとも1種を0.02〜
1.00重量%の範囲で添加することとした。
【0020】Co,Fe,Cr,Ni,Mn及びCu;
これらの遷移金属元素は、上記白金系金属元素によって
表面に吸着した原子状の水素を固定する能力がかなり高
いTiCo,TiFe,TiCr,TiNi,T
iMn,TiCu等の金属間化合物を生成させるため
に必要である。そして、このような金属間化合物を生成
させるためには上記元素の少なくとも1種を合計で0.
1重量%以上添加することが必要である。しかしなが
ら、3.0重量%を超えて過剰に添加した場合には、生
成された金属間化合物によって材料の延性および加工性
が低下する。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が3.0重量%を超えて含有すると、
生成された金属間化合物によって熱間での加工性が低下
する。このため、これらの元素の少なくとも1種を0.
1〜3.0重量%の範囲で添加することとした。
【0021】La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,T
b,Dy,Ho,Er及びY;これらの希土類系元素
は、材料に固溶する酸素を内部酸化により酸化物として
固定することによって固体内部から表面への固溶酸素の
拡散を抑制する働きをする。このような働きは、La,
Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,E
r及びYを単独で添加しても得られるし、あるいは、ミ
ッシュメタルのような形で複合添加した場合においても
変わらずに得られ、合計で0.02重量%以上添加した
場合に有効に発揮される。しかしながら、これらの1種
または2種以上を合計で0.50重量%を超えて添加し
た場合には、析出した酸化物によって延性および加工性
が低下する。また、チタン合金をベースにする場合に
は、これらの元素が0.50重量%を超えて含有する
と、析出した酸化物によって熱間での加工性が低下す
る。このため、これらの元素のうち少なくとも1種を
0.02〜0.50重量%の範囲で添加することとし
た。
【0022】C;Cは材料に固溶した場合、表面に拡散
して残留ガス中の酸素と結合してCOガスを生成するた
めできるだけ低減させる必要がある。しかしながら、
0.05重量%以下の含有量では、このような固体内部
からの拡散によるCOガス放出量は、真空度10−11
〜10−12Torrではほとんど影響しない。従っ
て、Cは0.05重量%以下に規制した。
【0023】N;Nも同様に材料中に固溶すると表面に
拡散してNガスとなり放出される恐れがある。しかし
ながら、真空度10−11〜10−12Torrでは、
0.05重量%以下のN含有量とすれば、Nガスによ
る著しい真空度の低下は認められない。従って、Nは
0.05重量%以下に規制した。
【0024】O;Oはチタン合金の場合に固溶度が高い
ため、真空中へのガス放出といった観点からは最も管理
が必要な不純物である。材料中に固溶するOは、表面か
らOなどの形で放出され、真空度の低下を招く。この
ため本発明では、上述のように、La,Ce,Pr,N
d,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er及びYの1種
又は2種以上の添加によって酸素を固定するのである
が、酸素が0.08重量%を超えて含有している場合
は、上記の希土類系元素による固定の効果が十分ではな
く、ガス放出が多くなる。さらに、固定されたOは酸化
物の形となって、冷間成形性を低下させる。また、チタ
ン合金をベースにする場合には、酸素が0.08重量%
を超えて含有すると、同様の理由で熱間加工性を低下さ
せる。従って、Oは0.08重量%以下に規制した。
【0025】Al;Alは少量の添加によってガス放出
特性、冷間成形性に大きな変化を生じさせずに、材料の
強度を上昇させるために有効である。特に、0.2重量
%以上添加した場合にこの効果は大きい。しかしなが
ら、1.5重量%を超えて添加すると冷間成形性が低下
し、真空容器ないしはその部材への冷間加工が難しくな
るので、冷間加工性を考慮する場合にはAlを添加する
としても0.2〜1.5重量%の範囲とするのが望まし
い。そして、この冷間成形性を考慮しないときにはAl
を1.5重量%以上添加して強度のより一層の向上をは
かることが可能であるが、9.5重量%を超えると熱間
加工性が低下するので、1.5重量%以上添加するとし
ても9.5重量%以下とする必要がある。
【0026】Ti;Tiは強度および耐食性に優れてい
ると共に、比重が小さい軽量な金属であるので残部とし
た。
【0027】さらに、チタン合金をベースとする場合に
は、適用するチタン合金に特に制限はなく、α及びニア
α合金、α+β合金、β合金のいずれをベースにしても
よい。そして、いずれの合金をベースにした場合でも、
上記添加系を用いることにより、熱間加工性を低下させ
ずに優れたガス放出特性を有するチタン合金よりなる超
高真空用に適する部材を得ることができ、このようなベ
ースとなるチタン合金において、α及びニアα合金とし
ては、Ti−0.3Mo−0.8Ni,Ti−5Al−
2.5Sn,Ti−5Al−2.5Sn−ELI,Ti
−8Al−1Mo−1V,Ti−6Al−2Sn−4Z
r−2Mo,Ti−6Al−2Nb−1Ta−0.8M
o,Ti−2.25Al−11Sn−5Zr−1Mo,
Ti−5Al−5Sn−2Zr−2Moなどがあり、ま
た、α+β合金としては、Ti−6Al−4V,Ti−
6Al−4V−ELI,Ti−6Al−6V−2Sn,
Ti−8Mn,Ti−7Al−4Mo,Ti−6Al−
2Sn−4Zr−6Mo,Ti−5Al−2Sn−2Z
r−4Mo−4Cr,Ti−6Al−2Sn−2Zr−
2Mo−2Cr,Ti−10V−2Fe−3Al,Ti
−3Al−2.5Vなどがあり、さらにβ合金として
は、Ti−13V−11Cr−3Al,Ti−8Mo−
8V−2Fe−3Al,Ti−3Al−8V−6Cr−
4Mo−4Zr,Ti−11.5Mo−6Zr−4.5
Snや、その他Ti0.80〜0.45Nb
0.20〜0.55などがある。
【0028】図1ないし図5は、本発明が適用される超
高真空容器の一例を示すものであって、この超高真空容
器1は、図1および図2に示すように、円筒形状をなす
胴部1aに、大,中,小多数のフランジ形軸継手1bを
溶接結合して一体化した構造をなすものであり、例え
ば、胴部(容器本体)1aは板状素材を円筒形状にU−
O曲げ成形して軸方向に電子ビーム溶接すると共に大,
中,小多数のフランジ取付孔を形成することにより製作
され、また、フランジ形軸継手1bは塑性加工や切削加
工などによって鍔付円筒形状に製作されたのち、別体の
前記胴部(容器本体)1aとフランジ形軸継手1bとを
雰囲気真空度が1×10−3Torr以下である電子ビ
ーム溶接により外表面から胴部(容器)内部へと貫通す
ると共に全円周にわたる溶接結合により一体化してなる
構造のものとすることが可能である。
【0029】また、この真空容器1は、図3ないし図5
に示すように、フランジ形軸継手1bにその継手面1c
を貫通する多数のボルト孔1dを形成していると共に、
継手面1cにはリング形状をなすナイフエッジ部1eを
形成していて真空シールが良好に行えるようになってお
り、前記ナイフエッジ部1eの表面に耐酸化用として例
えばスパッタ蒸着によって厚さを0.01〜2.00μ
m程度に成膜したAuの表面処理が施してあるものとす
ることも場合によっては望ましく、また、同様に、ナイ
フエッジ部1eの表面に耐酸化及び耐摩耗用としてTi
Nの表面処理が施してあるものとすることも場合によっ
ては望ましく、さらに、前記ナイフエッジ部1eに当接
されるシール用パッキン材として、O:0.08重量%
以下、H:0.001重量%以下、Fe:0.042重
量%以下、C:0.006重量%以下、N:0.005
重量%以下の高純度Tiを用いるようになすことも場合
によっては望ましく、さらにまた、容器外表面の少なく
とも一部に、酸化膜及び窒化膜から選択される少なくと
も1種の表面保護膜が設けてあるものとすることも場合
によっては望ましい。
【0030】
【発明の作用】従来のようにステンレス鋼を超高真空容
器の素材として用いた場合、真空容器内部に残留するガ
スは、ステンレス鋼中に固溶していた酸化ガスや、介在
物とマトリックス界面にトラップされた水素ガスや、表
面変質層に残留する酸素などと鋼中の炭素と結びついた
CO,COガス等により構成されている。
【0031】これに対して、本発明で用いる超高真空用
に適する部材は、C,N,Oを低減したチタン合金に、
Pdなどの白金系金属、Coなどの遷移金属、Yやミッ
シュメタルなどの希土類系元素を適量添加することとし
たので、このような超高真空用に適する部材を超高真空
容器の素材として用いた場合に、以下のメカニズムによ
って構成部材からのガス放出を抑制し、残留ガスの固定
が良好に行われるものとなる。
【0032】(1) 超高真空用に適する部材を構成す
るチタン合金中からの酸素の放出をYやミッシュメタル
などの希土類系元素により酸化物の形で材料内部に固定
し、低減させる。
【0033】(2) 真空容器内の残留ガスの大部分を
占めるHガスをPdなどの白金系金属の触媒作用によ
り、H原子として材料表面に物理吸着させる。
【0034】(3) 吸着されたH原子は、チタンとC
oなどの遷移金属よりなる水素トラップ能力の高い金属
間化合物(TiCo等)により強く固定される。
【0035】また、本発明で用いる超高真空用に適する
部材にガス放出特性を付与する各元素の添加量の適性化
を図ることにより、冷間成形性の良好なチタン合金より
なる超高真空用に適する部材が得られる。
【0036】さらに、上記の特長を有するチタン合金
に、9.5重量%以下のAlを添加することにより、A
lの固溶強化によって、熱間加工性を良好なものにする
と共にガス放出特性を損なうことなく強度を上昇させる
ものとなり、1.5重量%以下のAlを添加することに
より、Alの固溶強化によって、冷間加工性を良好なも
のにすると共にガス放出特性を損なうことなく強度を上
昇させるものとなる。
【0037】さらにまた、チタン合金をベースとした場
合に、上記添加系を用いることにより、ガス放出特性に
優れていると共に、熱間加工性の低下をもたらさないも
のとなる。
【0038】
【実施例】
(実施例1,比較例1)表1および表2に示す組成の合
金をアーク溶解炉によりボタンインゴットに溶製し、熱
間圧延・熱処理を施した後に各種試験に供した。なお、
表1のNo.1〜9は本発明実施例1であり、表2のN
o.10〜18は比較例1であり、表2のNo.19は
実施例1の参考例であり、表2のN0.20は従来材で
あるオーステナイト系ステンレス鋼の場合の従来例1で
ある。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】これらの供試材についてガス放出特性、及
び機械的性質を把握した。
【0042】ガス放出特性については、昇温脱離分析装
置(TDS)を用い、供試材を400℃で昇温加熱して
ベーキング処理とし、その後室温におけるガス放出率を
求めた。ガス放出率は四重極質量分析装置(QMS)の
測定強度にQMSの各気体毎の感度係数、各気体毎の排
気速度を乗じることによって求め、No.20の従来材
を基準とする比の値とした。さらに一部については、V
ARインゴットより板材としてこれを供試材とし、図1
ないし図5に示した構造を有する小型の超高真空容器1
を製作して、ターボ分子ポンプ(180 l/s)によ
る到達真空度のテストを行った。
【0043】また、図に示したフランジ形軸継手1bを
冷間塑性加工により製作する場合を考慮して、冷間成形
性の指標として供試材の限界曲げ試験を行い、ベンドフ
ァクター曲げポンチの半径/板厚で整理を行った。さら
に、各供試材の引張試験を行い、引張強さの比較もあわ
せて行った。
【0044】表3および表4にそれらの結果を示す。
【0045】
【表3】
【0046】
【表4】
【0047】表3より明らかなように、本発明実施例1
であるNo.1〜9の供試材は、H,CO+N,C
のいずれのガスも従来材であるNo.20のオース
テナイト系ステンレス鋼と比較して1/10以下であ
り、特に質量数28のCO+Nガスは非常に少ない特
徴を示した。また、冷間成形性もきわめて高く、板厚と
同等程度までの曲げ半径においても割れが生じなかっ
た。さらに、Alを1.5重量%以下の範囲で添加した
N0.1,3,4,6,8,9については、引張強さが
45kgf/mmを超える高い値を示した。
【0048】一方、比較例1であるNo.10〜19で
は、ガス放出特性または加工性が劣っていることが確認
された。
【0049】このうち、No.10は、白金系金属の量
が本発明の範囲よりも少ない例であるが、冷間加工性に
は優れているものの、ガス放出特性が優れているとはい
い難いものとなっていた。一方、No.11は、白金系
金属を本発明の範囲よりも過剰に添加した場合である
が、優れたガス放出特性を有するものの、ベンドファク
ターが5.5と冷間加工性に乏しいことが確認された。
【0050】また、No.12,13は、遷移金属の量
が本発明の範囲から外れる例であり、遷移金属が本発明
の範囲よりも過剰に添加したNo.12の場合には加工
性が低下したものとなっており、一方、本発明の範囲よ
り少ないNo.13の場合には、ガス放出量がNo.2
0のステンレス鋼と比べて著しく少ないとはいえないも
のとなっていた。
【0051】さらに、No.14,15は、Yを含む希
土類系元素の量が本発明の範囲から外れる例であり、希
土類系元素が本発明の範囲よりも少ないNo.14で
は、酸素を含んだガス成分が多く放出され、ステンレス
鋼とほぼ同等のガス放出特性しか得られなかった。一
方、これらが本発明の範囲よりも過剰に含まれたNo.
15では、生成された酸化物により加工性が低下してい
た。さらに、ガス放出特性も損なわれていた。
【0052】さらにまた、No.16,17,及び18
は、それぞれC,N,及びOが本発明の範囲を超えて含
有された場合であるが、いずれの場合も、ガス放出特性
が著しく低下しており、ステンレス鋼並みとなってしま
うことが確認された。
【0053】さらにまた、No.19は、Alが冷間加
工性の確保にとって必要な範囲を超えて含有された場合
であり、ガス放出特性は優れた結果を有するものの、冷
間成形性に劣るものとなっていた。
【0054】実施例1のNo.1の材料を用いて図1な
いし図5に示した超高真空容器(φ200×300)1
を試作した結果、180 1/sのターボポンプのみで
真空度が6.8×10−11Torrの超高真空を得る
ことができた。これは、同等のステンレス製の超高真空
容器の場合に真空度が1.0×10−8Torrまでで
あったのと比べて到達真空度にかなりの差異があり、本
発明で用いた超高真空用に適する部材の優れたガス放出
特性を裏付けるものといえる。なお、この到達真空度の
実験はいずれも200℃×72時間ベーク後、室温にて
24時間冷却した後に行った。
【0055】(実施例2,比較例2)この実施例2およ
び比較例2は、添加元素としてAl以外のものをも含む
チタン合金をベースとした場合を例にとって示すもので
ある。そして、チタン合金をベースとした表5および表
6に示す組成の合金をアーク溶解炉によりボタンインゴ
ットに溶製し、熱間圧延・熱処理を施した後に各種試験
に供した。なお、表5のNo.21〜25は本発明実施
例2であり、表6のNo.26〜34は比較例2であ
り、表6のNo.35は従来材であるオーステナイト系
ステンレス鋼の場合の従来例2である。
【0056】
【表5】
【0057】
【表6】
【0058】これらの供試材についてガス放出特性、及
び機械的性質を把握した。
【0059】ガス放出特性については、実施例1と同様
の値を用い、さらに一部については、VARインゴット
より板材としてこれを供試材とし、図1ないし図5に示
した構造を有する小型の超高真空容器1を製作して、タ
ーボ分子ポンプ(800 1/s)によりテストを行っ
た。
【0060】また、図に示したフランジ形軸継手1bを
旋盤およびフライス盤を用いた切削加工により製作する
場合を考慮して、熱間加工性の指標として熱間圧延後の
供試材の割れ発生の程度を把握し、熱間加工性の評価を
行った。
【0061】それらの結果を表7および表8に示す。
【0062】
【表7】
【0063】
【表8】
【0064】表7より明らかなように、本発明実施例2
であるNo.21〜25の供試材は、H,CO+
,COのいずれのガスも従来材であるNo.35
のオーステナイト系ステンレス鋼と比較して1/10以
下であり、特に質量数28のCO+Nガスは非常に少
ない特徴を示した。また、熱間成形性も良好であり、耳
割れが生じた場合であっても1cmを超えないものとな
っていた。
【0065】一方、比較例2であるNo.26〜34で
は、ガス放出特性または熱間加工性が劣っていることが
確認された。
【0066】このうち、No.26は、白金系金属の量
が本発明の範囲よりも少ない例であるが、熱間加工性に
は優れているものの、ガス放出特性が優れているとはい
い難いものとなっていた。
【0067】また、No.29,31は、それぞれ遷移
金属,希土類系元素の量が本発明の範囲よりも少ない例
であるが、いずれも実施例2に比較してガス放出量が劣
っていた。
【0068】さらに、No.27,28,及び30は、
それぞれ白金系金属,遷移金属,及び希土類系元素が本
発明の範囲を超える場合であるが、いずれも優れたガス
放出特性を有しているものの、耳割れが大きく熱間加工
が困難であったさらにまた、No.32,33,及び3
4は、それぞれC,N,及びOが本発明の範囲を超えて
含有された場合であるが、いずれの場合も、ガス放出特
性が著しく低下しており、ステンレス鋼並みとなってし
まうことが確認された。
【0069】
【発明の効果】本発明によれば、チタンサプリメーショ
ンポンプやクライオポンプなどの複雑な真空排気装置を
用いることなしにターボポンプのみの比較的単純な真空
排気系で真空度が例えば10−10Torr以上ないし
は10−11Torr以上の超高真空を得ることが可能
であり、かつまたガス放出量の少ない超高真空用に適し
た部材を用いた軽量な超高真空容器を提供することがで
きるという著しく優れた効果がもたらされる。そして、
本発明の超高真空容器によって、従来のステンレス鋼製
容器と比較して、高い到達真空度を比較的容易に得るこ
とが可能であり、Al含有量を1.5重量%以下とする
ことによって冷間加工性を損うことなく塑性加工による
成形加工が容易な超高真空用に適する部材を用いて超高
真空容器を製作することが可能であり、また、Al含有
量を9.5重量%以下とすることによって熱間加工性を
損うことなく旋削ないしは切削加工による成形加工が容
易な超高真空用に適する部材を用いて超高真空容器を製
作することが可能であるという著しく優れた効果がもた
らされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超高真空容器の構造例を示す正面
説明図である。
【図2】本発明による超高真空容器の構造例を示す平面
説明図である。
【図3】本発明による超高真空容器のフランジ形軸継手
の正面説明図である。
【図4】本発明による超高真空容器のフランジ形軸継手
の断面説明図である。
【図5】本発明による超高真空容器のフランジ形軸継手
の図4B部位におけるナイフエッジ部の拡大断面説明図
である。
【符号の説明】
1 超高真空容器 1a 胴部(容器本体) 1b フランジ形軸継手 1c 継手面 1d ボルト孔 1e ナイフエッジ部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pd,Pt,Rh,Ru,Re及びOs
    からなる群から選択される少なくとも1種の白金系金属
    を0.02〜1.00重量%、 Co,Fe,Cr,Ni,Mn及びCuからなる群から
    選択される少なくとも1種の遷移金属を0.1〜3.0
    重量%、 La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,H
    o,Erの希土類元素及びYからなる群から選択される
    少なくとも1種の希土類系元素を0.02〜0.50重
    量%の範囲で含有し、 不純物元素としてのC,N及びOをそれぞれC:0.0
    5重量%以下、N:0.05重量%以下、O:0.08
    重量%以下に規制し、 残部Ti及び不可避的不純物よりなる超高真空用に適す
    る部材を用いたことを特徴とする超高真空容器。
  2. 【請求項2】 Pd,Pt,Rh,Ru,Re及びOs
    からなる群から選択される少なくとも1種の白金系金属
    を0.02〜1.00重量%、 Co,Fe,Cr,Ni,Mn及びCuからなる群から
    選択される少なくとも1種の遷移金属を0.1〜3.0
    重量%、 La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,H
    o,Erの希土類元素及びYからなる群から選択される
    少なくとも1種の希土類系元素を0.02〜0.50重
    量%、 Al:0.2〜9.5重量%の範囲で含有し、 不純物元素としてのC,N及びOをそれぞれC:0.0
    5重量%以下、N:0.05重量%以下、O:0.08
    重量%以下に規制し、 残部Ti及び不可避的不純物よりなる超高真空用に適す
    る部材を用いたことを特徴とする超高真空容器。
  3. 【請求項3】 Alを0.2〜1.5重量%の範囲で含
    有する請求項2に記載の超高真空容器。
  4. 【請求項4】 チタン合金をベースとし、 Pd,Pt,Rh,Ru,Re及びOsからなる群から
    選択される少なくとも1種の白金系金属を0.02〜
    1.00重量%、 Co,Fe,Cr,Ni,Mn及びCuからなる群から
    選択される少なくとも1種の遷移金属を0.1〜3.0
    重量%、 La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,H
    o,Erの希土類元素及びYからなる群から選択される
    少なくとも1種の希土類系元素を0.02〜0.50重
    量%の範囲で含有し、 不純物元素としてのC,N及びOをそれぞれC:0.0
    5重量%以下、N:0.05重量%以下、O:0.08
    重量%以下に規制した超高真空用に適する部材を用いた
    ことを特徴とする超高真空容器。
  5. 【請求項5】 フランジ形軸継手をそなえ、前記フラン
    ジ形軸継手のナイフエッジ部表面に耐酸化用としてAu
    の表面処理が施してある請求項1ないし4のいずれかに
    記載の超高真空容器。
  6. 【請求項6】 フランジ形軸継手をそなえ、前記フラン
    ジ形軸継手のナイフエッジ部表面に耐酸化及び耐摩耗用
    としてTiNの表面処理が施してある請求項1ないし5
    のいずれかに記載の超高真空容器。
  7. 【請求項7】 フランジ形軸継手をそなえ、前記軸継手
    部分のシール用パッキン材として、O:0.08重量%
    以下、H:0.001重量%以下、Fe:0.042重
    量%以下、C:0.006重量%以下、N:0.005
    重量%以下の高純度Tiを用いた請求項1ないし6のい
    ずれかに記載の超高真空容器。
  8. 【請求項8】 容器外表面の少なくとも一部に、酸化膜
    及び窒化膜から選択される少なくとも1種の表面保護膜
    が設けてある請求項1ないし7のいずれかに記載の超高
    真空容器。
  9. 【請求項9】 容器本体とフランジ形軸継手をそなえ、
    別体の容器本体とフランジ形軸継手とを電子ビーム溶接
    により外表面から容器内部へと貫通する溶接結合により
    一体化してなる請求項1ないし8のいずれかに記載の超
    高真空容器。
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