JPH07323374A - 突き合せ溶接用の被溶接材及びその切断方法並びに溶接方法及びワイヤ - Google Patents
突き合せ溶接用の被溶接材及びその切断方法並びに溶接方法及びワイヤInfo
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- JPH07323374A JPH07323374A JP6121605A JP12160594A JPH07323374A JP H07323374 A JPH07323374 A JP H07323374A JP 6121605 A JP6121605 A JP 6121605A JP 12160594 A JP12160594 A JP 12160594A JP H07323374 A JPH07323374 A JP H07323374A
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Abstract
(57)【要約】
溶接後における、パーティクルの混入を低減せしめるこ
とが可能で、水分等の不純物濃度が抑制された高清浄な
雰囲気を再現性よく実現できる配管あるいは装置を構築
可能な突き合わせ溶接用の被溶接材及びその切断方法を
提供すること。また、溶接後における溶接ビード部近傍
におけるクロム組成の低減を防止することが可能なワイ
ヤカット放電加工用のワイヤを提供すること。 【構成】（１）被溶接材は、突き合せ面がワイヤカット
放電加工機により切断されていることを特徴とする。な
お、放電加工機のワイヤの表面はステンレス又はクロム
であるこが好ましく、切断面には０．１μｍ以上の厚さ
のステンレス又はクロムが付着していることが好まし
い。（２）切断方法は、少なくとも突き合せ面をワイヤ
カット放電加工機により切断することを特徴とする。
（３）ワイヤは、少なくとも表面がステンレス又はクロ
ムからなることを特徴とする。
とが可能で、水分等の不純物濃度が抑制された高清浄な
雰囲気を再現性よく実現できる配管あるいは装置を構築
可能な突き合わせ溶接用の被溶接材及びその切断方法を
提供すること。また、溶接後における溶接ビード部近傍
におけるクロム組成の低減を防止することが可能なワイ
ヤカット放電加工用のワイヤを提供すること。 【構成】（１）被溶接材は、突き合せ面がワイヤカット
放電加工機により切断されていることを特徴とする。な
お、放電加工機のワイヤの表面はステンレス又はクロム
であるこが好ましく、切断面には０．１μｍ以上の厚さ
のステンレス又はクロムが付着していることが好まし
い。（２）切断方法は、少なくとも突き合せ面をワイヤ
カット放電加工機により切断することを特徴とする。
（３）ワイヤは、少なくとも表面がステンレス又はクロ
ムからなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、突き合せ溶接用の被溶
接材、その切断方法及び溶接方法並びに放電加工用のワ
イヤ、流体供給配管システム及びプロセス装置に係る。
接材、その切断方法及び溶接方法並びに放電加工用のワ
イヤ、流体供給配管システム及びプロセス装置に係る。
【０００２】
（Ａ）半導体デバイスの高集積化、高性能化が益々進
み、それに対応できる製造装置が求められ、より高真
空、より高清浄な成膜雰囲気を作り出すための努力が精
力的に行われてきた。超高真空、超高清浄な成膜雰囲気
を作り出すためには、製造装置（例えば、成膜等を行う
プロセス装置）及びガス等の流体供給配管系の内表面か
らのアウトガスを完全に抑える必要がある。
み、それに対応できる製造装置が求められ、より高真
空、より高清浄な成膜雰囲気を作り出すための努力が精
力的に行われてきた。超高真空、超高清浄な成膜雰囲気
を作り出すためには、製造装置（例えば、成膜等を行う
プロセス装置）及びガス等の流体供給配管系の内表面か
らのアウトガスを完全に抑える必要がある。
【０００３】本発明者の長年の研究開発活動により、耐
腐食性に優れるとともにアウトガスの極めて少ない酸化
クロムを主成分とする酸化不動態膜を表面に形成するこ
とが可能となった。その結果、装置内部からのアウトガ
スを現状の測定器では検知困難な量まで抑えた供給ガス
や成膜雰囲気をつくることに成功した。すなわち、供給
ガスや成膜雰囲気中における不純物（水分、ハイドロカ
ーボン等）濃度をｐｐｂのオーダー以下、さらにはｐｐ
ｔのオーダーに抑えることが可能となった。
腐食性に優れるとともにアウトガスの極めて少ない酸化
クロムを主成分とする酸化不動態膜を表面に形成するこ
とが可能となった。その結果、装置内部からのアウトガ
スを現状の測定器では検知困難な量まで抑えた供給ガス
や成膜雰囲気をつくることに成功した。すなわち、供給
ガスや成膜雰囲気中における不純物（水分、ハイドロカ
ーボン等）濃度をｐｐｂのオーダー以下、さらにはｐｐ
ｔのオーダーに抑えることが可能となった。
【０００４】しかるに、装置が一層大型化・複雑化する
につれて、酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜を形
成した長尺部材を所定長さに切断して被溶接材とし、こ
の被溶接材を溶接により接合してガスや薬液などの流体
供給用配管及び半導体等の製造装置に構築する必要性が
増えてきた。なお、従来、上記切断は、手動式のパイプ
カッターを用いて行っていた。そして、切断後、切断さ
れた端面を専用の端面処理機（トリツール社製）を用い
て、バイトによりその端面を切削し、切断後に発生する
バリを除去するとともに、表面粗度を細かくしていた。
につれて、酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜を形
成した長尺部材を所定長さに切断して被溶接材とし、こ
の被溶接材を溶接により接合してガスや薬液などの流体
供給用配管及び半導体等の製造装置に構築する必要性が
増えてきた。なお、従来、上記切断は、手動式のパイプ
カッターを用いて行っていた。そして、切断後、切断さ
れた端面を専用の端面処理機（トリツール社製）を用い
て、バイトによりその端面を切削し、切断後に発生する
バリを除去するとともに、表面粗度を細かくしていた。
【０００５】また、上記切断、切削は、Ｎ2ガスなどの
不活性ガスをパージガスとして切断面に流しながら行
い、外部からのパーティクルや、切断時に発生する切粉
等の被溶接材表面への付着を防いでいた。特に、被溶接
材が管状の場合には、管内部に外部からのパーティクル
や、切断時に発生する切粉等が混入し、管の内表面に付
着してしまうため、管内部にパージガスを流しながら切
断を行う必要性が特に高い。
不活性ガスをパージガスとして切断面に流しながら行
い、外部からのパーティクルや、切断時に発生する切粉
等の被溶接材表面への付着を防いでいた。特に、被溶接
材が管状の場合には、管内部に外部からのパーティクル
や、切断時に発生する切粉等が混入し、管の内表面に付
着してしまうため、管内部にパージガスを流しながら切
断を行う必要性が特に高い。
【０００６】（Ｂ）一方、このように、切断時に細心の
注意を払ったとしても、溶接時に酸化不動態膜は消失
し、溶接ビード部は表面が酸化クロム不動態で覆われて
いない状態となってしまう。そのため、溶接ビード部は
ガスが吸脱着しやすくなり、供給ガスを汚染してしま
う。さらに、ビード部のみならず溶接ビード部の左右に
おいては、クロムがボラタイズ化してしまいクロム組成
が急激に減少してしまい、耐腐食性の低減をもたらすと
いう問題を本発明者は見いだした。その様子を図１の実
線Ｂで示してある。
注意を払ったとしても、溶接時に酸化不動態膜は消失
し、溶接ビード部は表面が酸化クロム不動態で覆われて
いない状態となってしまう。そのため、溶接ビード部は
ガスが吸脱着しやすくなり、供給ガスを汚染してしま
う。さらに、ビード部のみならず溶接ビード部の左右に
おいては、クロムがボラタイズ化してしまいクロム組成
が急激に減少してしまい、耐腐食性の低減をもたらすと
いう問題を本発明者は見いだした。その様子を図１の実
線Ｂで示してある。
【０００７】すなわち、図１の実線Ｂからわかるよう
に、溶接ビード部を０としてその左右でクロムの組成を
測定するとクロム濃度は急激に減少している。そのた
め、溶接箇所が多くなると、そこから放出されるアウト
ガスが無視できない程度となり、雰囲気が汚染されてし
まい、超高真空、超高清浄な雰囲気の実現が阻害され
る。また、腐食性ガス等を用いる装置、配管系では溶接
部及び溶接部近傍が腐食され、それによっても雰囲気が
汚染されてしまう。
に、溶接ビード部を０としてその左右でクロムの組成を
測定するとクロム濃度は急激に減少している。そのた
め、溶接箇所が多くなると、そこから放出されるアウト
ガスが無視できない程度となり、雰囲気が汚染されてし
まい、超高真空、超高清浄な雰囲気の実現が阻害され
る。また、腐食性ガス等を用いる装置、配管系では溶接
部及び溶接部近傍が腐食され、それによっても雰囲気が
汚染されてしまう。
【０００８】そこで、本発明者は、切断面にクロムめっ
きを施して溶接を行い、次いで、酸化性のガスを流しな
がら不動態膜の形成処理を行うことにより、溶接部にも
酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜を形成する技術
を別途提案している（特願平５−５４３８号）。この技
術では、めっきクロムがボラタイズ化するクロムを補完
する形となり、溶接時の熱により、このめっきクロムが
酸化性ガスにより酸化され、溶接ビ−ド部及び熱影響部
におけるクロム組成の低減を防止し、これらの部分にも
酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜の形成がなされ
るようにしている。そのため、この技術により、溶接部
を有する流体供給用配管、半導体等の製造装置であって
も、供給ガス中あるいはプロセス雰囲気中における不純
物濃度をｐｐｂオーダー以下さらにはｐｐｔオーダーに
抑制することが可能となっている。
きを施して溶接を行い、次いで、酸化性のガスを流しな
がら不動態膜の形成処理を行うことにより、溶接部にも
酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜を形成する技術
を別途提案している（特願平５−５４３８号）。この技
術では、めっきクロムがボラタイズ化するクロムを補完
する形となり、溶接時の熱により、このめっきクロムが
酸化性ガスにより酸化され、溶接ビ−ド部及び熱影響部
におけるクロム組成の低減を防止し、これらの部分にも
酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜の形成がなされ
るようにしている。そのため、この技術により、溶接部
を有する流体供給用配管、半導体等の製造装置であって
も、供給ガス中あるいはプロセス雰囲気中における不純
物濃度をｐｐｂオーダー以下さらにはｐｐｔオーダーに
抑制することが可能となっている。
【０００９】（Ｃ）しかし、この技術をもってしても次
のような問題が発生することを本発明者は見いだした。 （１）溶接時において、パーティクルの発生が異常に多
くなることが場合によってはあるということである。す
なわち、図５に示すように、バックシールドガス（Ｂ．
Ｓ．Ｇ．）を管状の被溶接材（サンプル）の内部に流し
ながら、突き合わせ溶接を行い、Ｂ．Ｓ．Ｇ．下流にお
いてパーティクルの発生をパーティクルカウンターによ
り測定したところ上記問題が発生していることを見いだ
した。
のような問題が発生することを本発明者は見いだした。 （１）溶接時において、パーティクルの発生が異常に多
くなることが場合によってはあるということである。す
なわち、図５に示すように、バックシールドガス（Ｂ．
Ｓ．Ｇ．）を管状の被溶接材（サンプル）の内部に流し
ながら、突き合わせ溶接を行い、Ｂ．Ｓ．Ｇ．下流にお
いてパーティクルの発生をパーティクルカウンターによ
り測定したところ上記問題が発生していることを見いだ
した。
【００１０】発生したパーティクルは被溶接材表面に付
着し、そのままプロセス装置等に構築され、例えば、成
膜時にガスを流すと付着したパーティクルは表面から脱
離して成膜雰囲気中に持ち込まれてしまう。 （２）また、溶接時に、パーティクルが溶融部に混入
し、溶接部の強度を低下させてしまう。
着し、そのままプロセス装置等に構築され、例えば、成
膜時にガスを流すと付着したパーティクルは表面から脱
離して成膜雰囲気中に持ち込まれてしまう。 （２）また、溶接時に、パーティクルが溶融部に混入
し、溶接部の強度を低下させてしまう。
【００１１】（３）時により水分等の不純物濃度をｐｐ
ｔオーダーにできないことがある。すなわち、高清浄雰
囲気の実現に関し必ずしも再現性が良くない。
ｔオーダーにできないことがある。すなわち、高清浄雰
囲気の実現に関し必ずしも再現性が良くない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶接後にお
ける、パーティクルの混入を低減せしめることが可能な
突き合わせ溶接用の被溶接材及びその切断方法を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、水分等の不純物
濃度が抑制された高清浄な雰囲気を再現性よく実現でき
る配管あるいは装置を構築することができる突き合わせ
溶接用の被溶接材及びその切断方法を提供することを目
的とする。
ける、パーティクルの混入を低減せしめることが可能な
突き合わせ溶接用の被溶接材及びその切断方法を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、水分等の不純物
濃度が抑制された高清浄な雰囲気を再現性よく実現でき
る配管あるいは装置を構築することができる突き合わせ
溶接用の被溶接材及びその切断方法を提供することを目
的とする。
【００１３】本発明は、溶接ビード部における強度のに
優れた突き合わせ溶接用の被溶接材及びその切断方法を
提供することを目的とする。本発明は、溶接後における
溶接ビード部近傍におけるクロム組成の低減を防止する
ことが可能なワイヤカット放電加工用のワイヤを提供す
ることを目的とする。
優れた突き合わせ溶接用の被溶接材及びその切断方法を
提供することを目的とする。本発明は、溶接後における
溶接ビード部近傍におけるクロム組成の低減を防止する
ことが可能なワイヤカット放電加工用のワイヤを提供す
ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の突き合せ溶接用
の被溶接材は、突き合せ面がワイヤカット放電加工機に
より切断されていることを特徴とする。本発明の突き合
せ溶接用の被溶接材の切断方法は、少なくとも突き合せ
面をワイヤカット放電加工機により切断することを特徴
とする。
の被溶接材は、突き合せ面がワイヤカット放電加工機に
より切断されていることを特徴とする。本発明の突き合
せ溶接用の被溶接材の切断方法は、少なくとも突き合せ
面をワイヤカット放電加工機により切断することを特徴
とする。
【００１５】本発明のワイヤカット放電加工用のワイヤ
は、少なくとも表面がステンレス又はクロムからなるこ
とを特徴とする。
は、少なくとも表面がステンレス又はクロムからなるこ
とを特徴とする。
【００１６】
【作用】以下に本発明の作用を本発明をなすに際して得
た知見等とともに説明する。 （Ａ）本発明者は、前述した高清浄雰囲気の実現に関
し、その再現性が悪い原因を探求するために各種実験を
行った。その過程で一つの現象を見いだした。
た知見等とともに説明する。 （Ａ）本発明者は、前述した高清浄雰囲気の実現に関
し、その再現性が悪い原因を探求するために各種実験を
行った。その過程で一つの現象を見いだした。
【００１７】その過程を述べる。まず、中空の管で実験
を行った。内表面に酸化クロムを主成分とする長尺の管
を、前述した従来の切断方法により切断し、端面を切削
した後、被溶接材同士を突き合わせるとともに、図５に
示すように、管内部に、水素とアルゴンとの混合ガスか
らなるバックシ−ルドガス（Ｂ．Ｓ．Ｇ．）を流した。
管内部におけるＢ．Ｇ．Ｓ．の内圧が１００ｍｍＡｑと
なるようにＢ．Ｇ．Ｓ．を流し、Ｂ．Ｇ．Ｓ．の内圧を
経過時に測定したところ、図３のＢの線に示すように、
初期内圧は９２ｍｍＡｑを示したが、溶接スタートの瞬
間に８５ｍｍＡｑにまで下降し、やがて１００ｍｍＡｑ
を超えた。
を行った。内表面に酸化クロムを主成分とする長尺の管
を、前述した従来の切断方法により切断し、端面を切削
した後、被溶接材同士を突き合わせるとともに、図５に
示すように、管内部に、水素とアルゴンとの混合ガスか
らなるバックシ−ルドガス（Ｂ．Ｓ．Ｇ．）を流した。
管内部におけるＢ．Ｇ．Ｓ．の内圧が１００ｍｍＡｑと
なるようにＢ．Ｇ．Ｓ．を流し、Ｂ．Ｇ．Ｓ．の内圧を
経過時に測定したところ、図３のＢの線に示すように、
初期内圧は９２ｍｍＡｑを示したが、溶接スタートの瞬
間に８５ｍｍＡｑにまで下降し、やがて１００ｍｍＡｑ
を超えた。
【００１８】Ｂ．Ｓ．Ｇ．の内圧降下がなぜ起こるのか
の理由を考えた所、次のような理由によるのではないか
と推測した。溶接前の突き合わせ時に、図４（ａ）に示
すように，端面同士が突き合わせ状態になっていたとし
ても、溶接開始時に、何らかの力がかかり、開始位置と
は反対側の位置が図４（ｂ）に示すように開口してしま
い、そのために内圧降下が生じるのではないかという理
由である。溶接開始位置と反対側の位置も溶接されると
管内部は溶接によりシールされるため、内圧も上昇する
のであり、図３のＢの線で示す現象と一致する。
の理由を考えた所、次のような理由によるのではないか
と推測した。溶接前の突き合わせ時に、図４（ａ）に示
すように，端面同士が突き合わせ状態になっていたとし
ても、溶接開始時に、何らかの力がかかり、開始位置と
は反対側の位置が図４（ｂ）に示すように開口してしま
い、そのために内圧降下が生じるのではないかという理
由である。溶接開始位置と反対側の位置も溶接されると
管内部は溶接によりシールされるため、内圧も上昇する
のであり、図３のＢの線で示す現象と一致する。
【００１９】そして、この開口した時にパーティクルが
管内部に混入するために従来の被溶接部材ではパーティ
クルの発生が多くなってしまうと考えられる。上記推測
が正しいとすると、開口を防止することが必要となり、
そのための手段を探究した。開口するという現象は何に
左右されるのかは全く不明であったため、溶接条件、被
溶接材のクランプ方法等につきいろいろ条件を変えて実
験を行ったが、必ずしも有意的影響を有してはいなかっ
た。そこで、試みに切断面に関係してはいないかと考
え、まず、端面の表面粗度を変化させて実験を行った。
すなわち、従来方法による切断後、バイトによる切削に
より、（ａ）Ｒa＝１５００ｎｍ、（ｂ）Ｒa＝６５０ｎ
ｍ、（ｃ）Ｒa＝５００ｎｍの三種の表面粗度をそれぞ
れ有するサンプルを作製し、それぞれを突き合わせて溶
接を行うことにより実験を行ったところ、三種の間で有
意的差異は認められなかった。すなわち、表面粗度（Ｒ
a）が細かいからといって必ずしも開口の発生（内圧降
下により把握）が防止できるものではないことがわかっ
た。結局、表面粗度（Ｒa）が必ずしも支配的因子では
ないことがわかった。
管内部に混入するために従来の被溶接部材ではパーティ
クルの発生が多くなってしまうと考えられる。上記推測
が正しいとすると、開口を防止することが必要となり、
そのための手段を探究した。開口するという現象は何に
左右されるのかは全く不明であったため、溶接条件、被
溶接材のクランプ方法等につきいろいろ条件を変えて実
験を行ったが、必ずしも有意的影響を有してはいなかっ
た。そこで、試みに切断面に関係してはいないかと考
え、まず、端面の表面粗度を変化させて実験を行った。
すなわち、従来方法による切断後、バイトによる切削に
より、（ａ）Ｒa＝１５００ｎｍ、（ｂ）Ｒa＝６５０ｎ
ｍ、（ｃ）Ｒa＝５００ｎｍの三種の表面粗度をそれぞ
れ有するサンプルを作製し、それぞれを突き合わせて溶
接を行うことにより実験を行ったところ、三種の間で有
意的差異は認められなかった。すなわち、表面粗度（Ｒ
a）が細かいからといって必ずしも開口の発生（内圧降
下により把握）が防止できるものではないことがわかっ
た。結局、表面粗度（Ｒa）が必ずしも支配的因子では
ないことがわかった。
【００２０】そこで、各種の切断方法を実験的に試みた
ところ、ワイヤカット放電加工によりワイヤカットを行
った場合には、溶接初期におけるＢ．Ｓ．Ｇ．の内圧降
下がほとんど生じないことを見いだした。のみならず、
突き合わせ状態において、１００ｍｍＡｑが達成される
ことを見いだした。その様子を図３のＡの線で示す線で
示す。
ところ、ワイヤカット放電加工によりワイヤカットを行
った場合には、溶接初期におけるＢ．Ｓ．Ｇ．の内圧降
下がほとんど生じないことを見いだした。のみならず、
突き合わせ状態において、１００ｍｍＡｑが達成される
ことを見いだした。その様子を図３のＡの線で示す線で
示す。
【００２１】これは、端面同士が完全にシール状態にあ
り、また、面同士の吸着力が十分強いことを意味すると
考えられる。すなわち、ワイヤカット放電加工によるワ
イヤカットを行った面同士を突き合わせた場合には、溶
接を開始した瞬間において、溶接開始位置以外の部分に
おいても、突き合わせ面は開口せず、全体の面がシール
される。そのため、パーティクルの表面への付着を防止
することができる。
り、また、面同士の吸着力が十分強いことを意味すると
考えられる。すなわち、ワイヤカット放電加工によるワ
イヤカットを行った面同士を突き合わせた場合には、溶
接を開始した瞬間において、溶接開始位置以外の部分に
おいても、突き合わせ面は開口せず、全体の面がシール
される。そのため、パーティクルの表面への付着を防止
することができる。
【００２２】また、ビード部へのパーティクルの混入を
防止でき、高い強度を得ることが出来る。 （Ｂ）一方、開口が生じた場合には、ビード部は平坦に
はならず、凹凸が生じることを見いだした。そして、凹
凸がある場合は、流体のデッドスペースとなり、流体の
滞留が生じてしまう。その滞留は供給流体の汚染をもた
らす。これが高清浄な成膜雰囲気を再現性よく実現する
ための妨げとなっているものと考えられる。
防止でき、高い強度を得ることが出来る。 （Ｂ）一方、開口が生じた場合には、ビード部は平坦に
はならず、凹凸が生じることを見いだした。そして、凹
凸がある場合は、流体のデッドスペースとなり、流体の
滞留が生じてしまう。その滞留は供給流体の汚染をもた
らす。これが高清浄な成膜雰囲気を再現性よく実現する
ための妨げとなっているものと考えられる。
【００２３】しかるに、ワイヤカット放電加工によるワ
イヤカットした場合には、開口が生じることを防止する
ことができ、その結果凹凸の少ない平坦なビード部を得
ることができ、デッドスペースをなくすことができる。
ひいては、汚染のない高清浄な流体の供給、成膜雰囲気
の実現が可能となる。 （Ｃ）なお、ワイヤカット放電加工によるワイヤカット
した切断面は、従来の切断面に比べてクロムの付着性が
極めて良好であることをも見いだした。
イヤカットした場合には、開口が生じることを防止する
ことができ、その結果凹凸の少ない平坦なビード部を得
ることができ、デッドスペースをなくすことができる。
ひいては、汚染のない高清浄な流体の供給、成膜雰囲気
の実現が可能となる。 （Ｃ）なお、ワイヤカット放電加工によるワイヤカット
した切断面は、従来の切断面に比べてクロムの付着性が
極めて良好であることをも見いだした。
【００２４】すなわち、従来の切断方法により切断した
面は、クロムが必ずしも均一に付着しているわけではな
いことを見いだした。従来の切断方法で切断し、その切
断面にクロムめっきを施した後溶接を行った。次いで、
酸化性ガスを流しながら不動態化処理溶を行うことによ
り、酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜を溶接ビー
ドに形成するとともに、熱影響部におけるクロム組成の
低下を防止する技術を本発明者が別途開発したが、この
技術をもってしても、時により不純物濃度をｐｐｔオー
ダーにできないことがあることは「関連する技術」の欄
で述べた通りである。
面は、クロムが必ずしも均一に付着しているわけではな
いことを見いだした。従来の切断方法で切断し、その切
断面にクロムめっきを施した後溶接を行った。次いで、
酸化性ガスを流しながら不動態化処理溶を行うことによ
り、酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜を溶接ビー
ドに形成するとともに、熱影響部におけるクロム組成の
低下を防止する技術を本発明者が別途開発したが、この
技術をもってしても、時により不純物濃度をｐｐｔオー
ダーにできないことがあることは「関連する技術」の欄
で述べた通りである。
【００２５】本発明者は、この原因は従来の切断方法に
より切断した面には、クロムが必ずしも均一に付着して
いないことであることを解明したのである。しかるに、
ワイヤカット放電加工によるワイヤカットした切断面を
有する被溶接材は、クロムを均一に付着せしめることが
できるという効果を有している。そのため、酸化性ガス
を流しながら溶接を行った場合には、溶接ビード部に酸
化クロムを主成分とする酸化不動態膜の形成が可能とな
り、ひいては、再現性よく、高清浄な雰囲気を実現でき
る。
より切断した面には、クロムが必ずしも均一に付着して
いないことであることを解明したのである。しかるに、
ワイヤカット放電加工によるワイヤカットした切断面を
有する被溶接材は、クロムを均一に付着せしめることが
できるという効果を有している。そのため、酸化性ガス
を流しながら溶接を行った場合には、溶接ビード部に酸
化クロムを主成分とする酸化不動態膜の形成が可能とな
り、ひいては、再現性よく、高清浄な雰囲気を実現でき
る。
【００２６】（Ｄ）また、ワイヤカット端面は、平滑度
及び真直度に非常に優れているため、被溶接材同士の面
合わせ（管状の場合は、中心軸合わせ）が非常に容易と
なり、切断から溶接までの一連の工程にかかる時間を従
来に比べ約１／３に短縮することができるという他の効
果をも達成することができる。
及び真直度に非常に優れているため、被溶接材同士の面
合わせ（管状の場合は、中心軸合わせ）が非常に容易と
なり、切断から溶接までの一連の工程にかかる時間を従
来に比べ約１／３に短縮することができるという他の効
果をも達成することができる。
【００２７】
【実施態様例】ワイヤカット放電加工機のワイヤの少な
くとも表面はステンレス又はクロムとすることが好まし
い。前記ステンレスとしては、クロムを２０重量％以上
含有しているものが好ましく、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等
が上げられる。本発明者は、ワイヤの表面をステンレス
あるいはクロムとした場合には、切断後の被溶接材の切
断端面にクロムが付着していることを見いだした。しか
も、その付着量は、ビード部に酸化クロムを主成分とす
る酸化不動態膜の形成及び、ビード部近傍の熱影響部に
おけるクロム組成の低下防止に十分な量である、０．１
μｍ以上であることを見いだした。これが、ワイヤカッ
ト放電加工機のワイヤの少なくとも表面をステンレス又
はクロムとすることが好ましい理由である。
くとも表面はステンレス又はクロムとすることが好まし
い。前記ステンレスとしては、クロムを２０重量％以上
含有しているものが好ましく、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等
が上げられる。本発明者は、ワイヤの表面をステンレス
あるいはクロムとした場合には、切断後の被溶接材の切
断端面にクロムが付着していることを見いだした。しか
も、その付着量は、ビード部に酸化クロムを主成分とす
る酸化不動態膜の形成及び、ビード部近傍の熱影響部に
おけるクロム組成の低下防止に十分な量である、０．１
μｍ以上であることを見いだした。これが、ワイヤカッ
ト放電加工機のワイヤの少なくとも表面をステンレス又
はクロムとすることが好ましい理由である。
【００２８】このように、ワイヤカット放電加工機のワ
イヤの少なくとも表面はステンレス又はクロムとすれ
ば、ビード部に酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜
の形成及びビード部近傍の熱影響部におけるクロム組成
の低下防止し得るということは、わざわざめっき等の余
分な工程を省略することができるという大きな効果が得
られる。
イヤの少なくとも表面はステンレス又はクロムとすれ
ば、ビード部に酸化クロムを主成分とする酸化不動態膜
の形成及びビード部近傍の熱影響部におけるクロム組成
の低下防止し得るということは、わざわざめっき等の余
分な工程を省略することができるという大きな効果が得
られる。
【００２９】なお、溶接ビード部への酸化クロムを主成
分とする酸化不動態膜の形成は、溶接後に酸化性ガスを
所定の加熱温度のもとで流して不動態化処理を行うこと
により行ってもよいが、溶接時に、Ｂ．Ｓ．Ｇ．として
酸化性ガスを流すことによりおこなってもよい。本発明
は、被溶接材が管状である場合により有効であり、外径
が１／４インチ（６．３５ｍｍ）以下の場合にさらに有
効である。
分とする酸化不動態膜の形成は、溶接後に酸化性ガスを
所定の加熱温度のもとで流して不動態化処理を行うこと
により行ってもよいが、溶接時に、Ｂ．Ｓ．Ｇ．として
酸化性ガスを流すことによりおこなってもよい。本発明
は、被溶接材が管状である場合により有効であり、外径
が１／４インチ（６．３５ｍｍ）以下の場合にさらに有
効である。
【００３０】被溶接材が管状の場合、被溶接材同士を突
き合わせると端面同士の接触面積はソリッドの場合より
少なく、そのため、心合わせが難しく、また、開口が発
生しやすい。しかるに、本発明においては、外径が１／
４インチ（６．３５ｍｍ）以下で肉厚が１ｍｍであって
も心合わせが容易であり、また、開口の発生を十分防止
できる。
き合わせると端面同士の接触面積はソリッドの場合より
少なく、そのため、心合わせが難しく、また、開口が発
生しやすい。しかるに、本発明においては、外径が１／
４インチ（６．３５ｍｍ）以下で肉厚が１ｍｍであって
も心合わせが容易であり、また、開口の発生を十分防止
できる。
【００３１】本発明の溶接手段としては、例えば、放
電、レーザーを用いたものが用いられる。放電を用いた
ものとして、例えば、タングステンイナートガス溶接、
アークガス溶接等が例示される。本発明におけるプロセ
ス装置とは、半導体製造装置、超伝導薄膜製造装置、磁
性薄膜製造装置、金属薄膜製造装置、誘電体薄膜製造装
置等であり、例えば、スパッタリング装置、真空蒸着装
置、ＣＶＤ、ＰＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ドライエ
ッチング、イオン注入、拡散・酸化炉等の成膜装置及び
処理装置、また、例えば、オージェ電子分光、ＸＰＳ、
ＳＩＭＳ、ＲＨＥＥＤ、ＴＲＥＸ等の評価装置である。
また、これらにガスを供給するための配管系並びに超純
水製造供給装置も本発明のプロセス装置に含まれる。
電、レーザーを用いたものが用いられる。放電を用いた
ものとして、例えば、タングステンイナートガス溶接、
アークガス溶接等が例示される。本発明におけるプロセ
ス装置とは、半導体製造装置、超伝導薄膜製造装置、磁
性薄膜製造装置、金属薄膜製造装置、誘電体薄膜製造装
置等であり、例えば、スパッタリング装置、真空蒸着装
置、ＣＶＤ、ＰＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ドライエ
ッチング、イオン注入、拡散・酸化炉等の成膜装置及び
処理装置、また、例えば、オージェ電子分光、ＸＰＳ、
ＳＩＭＳ、ＲＨＥＥＤ、ＴＲＥＸ等の評価装置である。
また、これらにガスを供給するための配管系並びに超純
水製造供給装置も本発明のプロセス装置に含まれる。
【００３２】被溶接材の材質としては、フェライト系ス
テンレス、オーステナイト系ステンレス、二相系ステン
レスが用いられる。特にＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。
テンレス、オーステナイト系ステンレス、二相系ステン
レスが用いられる。特にＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。
【００３３】
【実施例】次に本発明の実施例について、図１を参照し
て説明する。 （実施例１）長尺のチューブの内表面にクロムを主成分
とする酸化クロム不動態膜の形成処理を施した１／４イ
ンチ径のＳＵＳ３１６Ｌ配管を準備した。
て説明する。 （実施例１）長尺のチューブの内表面にクロムを主成分
とする酸化クロム不動態膜の形成処理を施した１／４イ
ンチ径のＳＵＳ３１６Ｌ配管を準備した。
【００３４】ワイヤにあらかじめクロムめっきしたワイ
ヤカット放電加工を用いてチューブを所定の長さに切断
して管状の被溶接材とした。切断後におけるこの管状の
被溶接材の端面（切断面）に付着したクロムの膜厚をＸ
ＰＳ（Ｘ線光電子分布）により測定した結果、約０．１
μｍであることが分かった。
ヤカット放電加工を用いてチューブを所定の長さに切断
して管状の被溶接材とした。切断後におけるこの管状の
被溶接材の端面（切断面）に付着したクロムの膜厚をＸ
ＰＳ（Ｘ線光電子分布）により測定した結果、約０．１
μｍであることが分かった。
【００３５】その後、タングステンイナートガス溶接法
により、切断した管状の被溶接材を用いて突き合わせ溶
接を行った。溶接条件は１ｃｍ／ｓｅｃの溶接速度で１
周溶接を行い、ビード部幅は２ｍｍに調整した。溶接
中、バックシールドガスとしてはＨ2ガスを含むＡｒガ
スを用いた。実験方法を図５に示す。バックシールガス
（Ｂ．Ｓ．Ｇ．）の内圧は圧力センサーを介してレコー
ダにより記録した。溶接前の初期内圧を１００ｍＡｑに
設定した。溶接直前から溶接後のＢＳＧの内圧と時間と
の関係を図３に示す。得られた溶接配管サンプルをＢ：
従来の端面処理機（トリツール社製）を用いて端面処理
されたサンプル（図１でＢ）、Ａ：放電加工によりクロ
ムが端面に付着したサンプル（図１でＡ）とする。
（Ｂ）の端面処理法においては、セット時内圧２９ｍｍ
Ａｑを示した。溶接放電時において瞬間的に８５ｍｍＡ
ｑまで圧力低下が見られ、その後、溶接部の温度上昇と
ともに徐々に圧力は増加していった。一方、（Ａ）法で
はセット時の時点で初期値と同じ１００ｍｍＡｑを示
し、溶接開始時でも圧力ドロップは全く見られなかっ
た。
により、切断した管状の被溶接材を用いて突き合わせ溶
接を行った。溶接条件は１ｃｍ／ｓｅｃの溶接速度で１
周溶接を行い、ビード部幅は２ｍｍに調整した。溶接
中、バックシールドガスとしてはＨ2ガスを含むＡｒガ
スを用いた。実験方法を図５に示す。バックシールガス
（Ｂ．Ｓ．Ｇ．）の内圧は圧力センサーを介してレコー
ダにより記録した。溶接前の初期内圧を１００ｍＡｑに
設定した。溶接直前から溶接後のＢＳＧの内圧と時間と
の関係を図３に示す。得られた溶接配管サンプルをＢ：
従来の端面処理機（トリツール社製）を用いて端面処理
されたサンプル（図１でＢ）、Ａ：放電加工によりクロ
ムが端面に付着したサンプル（図１でＡ）とする。
（Ｂ）の端面処理法においては、セット時内圧２９ｍｍ
Ａｑを示した。溶接放電時において瞬間的に８５ｍｍＡ
ｑまで圧力低下が見られ、その後、溶接部の温度上昇と
ともに徐々に圧力は増加していった。一方、（Ａ）法で
はセット時の時点で初期値と同じ１００ｍｍＡｑを示
し、溶接開始時でも圧力ドロップは全く見られなかっ
た。
【００３６】溶接終了後、バックシールガスの流れに対
して溶接ビード部上流１０ｍｍから下流３５ｍｍの範囲
において最表面のＣｒ組成率を調べた。その結果を図１
に示す。図１において横軸は測定点を、縦軸はＦｅ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ及びＭｎの全検出量に対するＣｒの検出量の比
率を示す。図１から明らかなように、端面にクロムが付
着したサンプルのビード部におけるＣｒの組成率の低減
は、バックグランドレベルに対して約１０％抑制され
た。つまり、溶接ビード部近傍におけるＣｒの組成率
は、母材の最表面のＣｒ組成率とほぼ同等になる。
して溶接ビード部上流１０ｍｍから下流３５ｍｍの範囲
において最表面のＣｒ組成率を調べた。その結果を図１
に示す。図１において横軸は測定点を、縦軸はＦｅ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ及びＭｎの全検出量に対するＣｒの検出量の比
率を示す。図１から明らかなように、端面にクロムが付
着したサンプルのビード部におけるＣｒの組成率の低減
は、バックグランドレベルに対して約１０％抑制され
た。つまり、溶接ビード部近傍におけるＣｒの組成率
は、母材の最表面のＣｒ組成率とほぼ同等になる。
【００３７】また、溶接終了後、配管を切断し、溶接部
表面の深さ方向の組成分布をＸＰＳにより測定した。結
果を図２に示す。図２において、縦軸は原子組成比を示
し、横軸はスパッタによる表面のエッチング時間であ
る。１分間のエッチング時間は約１０ｎｍの膜厚に相当
する。
表面の深さ方向の組成分布をＸＰＳにより測定した。結
果を図２に示す。図２において、縦軸は原子組成比を示
し、横軸はスパッタによる表面のエッチング時間であ
る。１分間のエッチング時間は約１０ｎｍの膜厚に相当
する。
【００３８】図２から明らかなように、溶接部端面にク
ロムが付着した被溶接材で溶接を行った場合には、溶接
部には酸化クロムが多量に含まれる酸化不動態膜が形成
されていることが分かる。また、パーティクルカウンタ
ーでパーティクルの量を測定したところ、Ｂのサンプル
の場合んは、Ａのサンプルの場合よりもパーティクルの
量ははるかに少なかった。
ロムが付着した被溶接材で溶接を行った場合には、溶接
部には酸化クロムが多量に含まれる酸化不動態膜が形成
されていることが分かる。また、パーティクルカウンタ
ーでパーティクルの量を測定したところ、Ｂのサンプル
の場合んは、Ａのサンプルの場合よりもパーティクルの
量ははるかに少なかった。
【００３９】次に、溶接した配管内に３００ｐｐｍの水
分を含むＨＣｌガスを５ｋｇ／ｃｍ 2圧で封入して２４
時間放置した。その後、配管を切断し、内表面を観察し
たところ（ｂ）のサンプルの溶接部表面には腐食が認め
られたが、（Ａ）のサンプルでは非溶接部と同様全く腐
食は認められず、本実施例の溶接方法により耐腐食性に
優れた酸化不動態膜が形成されることが分かった。
分を含むＨＣｌガスを５ｋｇ／ｃｍ 2圧で封入して２４
時間放置した。その後、配管を切断し、内表面を観察し
たところ（ｂ）のサンプルの溶接部表面には腐食が認め
られたが、（Ａ）のサンプルでは非溶接部と同様全く腐
食は認められず、本実施例の溶接方法により耐腐食性に
優れた酸化不動態膜が形成されることが分かった。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により被溶接
部材の切断時において、クロムめっき処理を施したワイ
ヤで放電加工切断を行えば、切断と動じに端面にクロム
を付着させることが可能である。これらの材料を用いて
突き合わせ溶接を行えば、溶接と同時に、クロムあるい
はクロム酸化膜の厚い溶接ビード部の不動態化処理を行
うことができ、超高清浄なプロセス装置、超高純度ガス
供給配管系、並びに超純水製造供給装置を提供すること
が可能となる。
部材の切断時において、クロムめっき処理を施したワイ
ヤで放電加工切断を行えば、切断と動じに端面にクロム
を付着させることが可能である。これらの材料を用いて
突き合わせ溶接を行えば、溶接と同時に、クロムあるい
はクロム酸化膜の厚い溶接ビード部の不動態化処理を行
うことができ、超高清浄なプロセス装置、超高純度ガス
供給配管系、並びに超純水製造供給装置を提供すること
が可能となる。
【００４１】このワイヤカット放電加工により切断する
ことのもう一つの大きな利点は、切断及び端面処理時間
の大幅短縮である。従来の切断・端面処理・内ばり外ば
り取りの一連の工程が一回の工程で可能となる。従っ
て、従来に比較して約１／３の時間短縮が期待される。
ことのもう一つの大きな利点は、切断及び端面処理時間
の大幅短縮である。従来の切断・端面処理・内ばり外ば
り取りの一連の工程が一回の工程で可能となる。従っ
て、従来に比較して約１／３の時間短縮が期待される。
【図１】溶接後における最上層部のＣｒ組成を示すグラ
フである。
フである。
【図２】ワイヤカット放電加工により切断した被溶接材
の溶接後における溶接ビード部の厚さ方向における組成
をを示すグラフである。
の溶接後における溶接ビード部の厚さ方向における組成
をを示すグラフである。
【図３】溶接バックシールドガスの圧力変化を示すグラ
フである。
フである。
【図４】溶接時における突合せ面の変化を示す被溶接材
の側断面図である。
の側断面図である。
【図５】溶接方法を示す概念図である。
【図６】従来の切断方法により切断した被溶接材の溶接
後における厚さ方向における組成を示すグラフである。
後における厚さ方向における組成を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/035 Ａ 7011−4Ｅ 31/00 Ｐ
Claims (20)
- 【請求項１】 少なくとも突き合せ面がワイヤカット放
電加工機により切断されていることを特徴とする突き合
せ溶接用の被溶接材。 - 【請求項２】 前記ワイヤカット放電加工機のワイヤの
少なくとも表面はステンレス又はクロムであることを特
徴とする請求項１記載の突き合せ溶接用の被溶接材。 - 【請求項３】 ワイヤカット面である突き合せ面には
０．１μｍ以上の厚さのステンレス又はクロムが付着し
ていることを特徴とする請求項１又は２記載の突き合わ
せ溶接用の被溶接材。 - 【請求項４】 前記被溶接材は、管状であることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の突き合せ
溶接用の被溶接材。 - 【請求項５】 前記管状の被溶接材は、外径が１／４イ
ンチ（６．３５ｍｍ）以下であることを特徴とする請求
項４記載の溶接用被溶接材。 - 【請求項６】 切断前における前記被溶接材の表面には
クロムを主成分とする酸化クロム不動態が形成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記
載の溶接用被溶接材。 - 【請求項７】 少なくとも突き合せ面をワイヤカット放
電加工機により切断することを特徴とする突き合せ溶接
用の被溶接材の切断方法。 - 【請求項８】 前記ワイヤカット放電加工機のワイヤの
少なくとも表面はステンレス又はクロムであることを特
徴とする請求項７記載の突き合わせ溶接用の被溶接材の
切断方法。 - 【請求項９】 前記被溶接材は、管状であることを特徴
とする請求項７又は８記載の突き合わせ溶接用の溶接材
の切断方法。 - 【請求項１０】 前記管状の被溶接材は、外径が１／４
インチ（６．３５ｍｍ）以下であることを特徴とする請
求項９記載の突き合わせ溶接用の被溶接材の切断方法。 - 【請求項１１】 少なくとも突き合せ面をワイヤカット
放電加工機により切断し、切断面同士を突き合わせて溶
接することを特徴とする突き合わせ溶接方法。 - 【請求項１２】 溶接部近傍にバックシールドガスを流
しながら溶接を行うことを特徴とする請求項１１記載の
突き合わせ溶接方法。 - 【請求項１３】 前記ワイヤカット放電加工機のワイヤ
の少なくとも表面はステンレス又はクロムであることを
特徴とする請求項１１又は１２記載の突き合わせ溶接方
法。 - 【請求項１４】 前記バックシールドガスは酸化性ガス
又は酸化性ガスを含むガスであり、溶接と同時に、溶接
ビード部にクロムを主成分とする酸化不動態膜を形成す
ることを特徴とする請求項１３記載の突き合わせ溶接方
法。 - 【請求項１５】 前記被溶接材は、管状であることを特
徴とする請求項１１ないし１４のいずれか１項記載の突
き合わせ溶接方法。 - 【請求項１６】 前記管状の被溶接材は、外径が１／４
インチ（６．３５ｍｍ）以下であることを特徴とする請
求項１５記載の突き合わせ溶接方法。 - 【請求項１７】 少なくとも表面がステンレス又はクロ
ムからなることを特徴とするワイヤカット放電加工用の
ワイヤ。 - 【請求項１８】 前記ワイヤは、ステンレス又はクロム
以外からなる下地の表面にステンレス層又はクロム層を
形成したものであることを特徴とする請求項１７記載の
ワイヤカット放電加工用のワイヤ。 - 【請求項１９】 少なくとも突き合せ面をワイヤカット
放電加工機により切断した被溶接材同士を、切断面同士
を突き合わせて溶接することにより構築したことを特徴
とする流体供給配管システム。 - 【請求項２０】 少なくとも突き合せ面をワイヤカット
放電加工機により切断した被溶接材同士を、切断面同士
を突き合わせて溶接することにより構築したことを特徴
とするプロセス装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6121605A JPH07323374A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 突き合せ溶接用の被溶接材及びその切断方法並びに溶接方法及びワイヤ |
| PCT/JP1995/001088 WO1995033592A1 (fr) | 1994-06-02 | 1995-06-02 | Materiau destine a etre soude en bout, procede de coupe et procede de soudage, et fil |
| US08/737,996 US5916457A (en) | 1994-06-02 | 1995-06-02 | Material to be welded for butt welding, methods of cutting as well as welding the same, and a wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6121605A JPH07323374A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 突き合せ溶接用の被溶接材及びその切断方法並びに溶接方法及びワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07323374A true JPH07323374A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14815398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6121605A Pending JPH07323374A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 突き合せ溶接用の被溶接材及びその切断方法並びに溶接方法及びワイヤ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5916457A (ja) |
| JP (1) | JPH07323374A (ja) |
| WO (1) | WO1995033592A1 (ja) |
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| US6462298B1 (en) | 1997-03-20 | 2002-10-08 | Fujikin Inc. | Long life welding electrode and its fixing structure, welding head and welding method |
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| US7935385B2 (en) | 1999-01-13 | 2011-05-03 | Tadahiro Ohmi | Metal material having formed thereon chromium oxide passive film and method for producing the same, and parts contacting with fluid and system for supplying fluid and exhausting gas |
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| DE10000858A1 (de) | 2000-01-12 | 2001-07-26 | Berkenhoff Gmbh | Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden von Hartmetall |
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