JPH09316568A - 高真空機器用無酸素銅及びその製造方法 - Google Patents

高真空機器用無酸素銅及びその製造方法

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JPH09316568A
JPH09316568A JP12796296A JP12796296A JPH09316568A JP H09316568 A JPH09316568 A JP H09316568A JP 12796296 A JP12796296 A JP 12796296A JP 12796296 A JP12796296 A JP 12796296A JP H09316568 A JPH09316568 A JP H09316568A
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JP
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oxygen
gas
free copper
sulfur
iron
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JP12796296A
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Michio Miyauchi
理夫 宮内
Hajime Watanabe
肇 渡辺
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子加速器等の高真空を要する装置の部材に
適した、ガス放出の少ない高真空機器用無酸素銅を提供
する。 【解決手段】 酸素を 10ppm以下、硫黄を 10ppm以下、
鉄を 5〜20ppm 含有し、残部が銅及び不可避的不純物か
らなる高真空機器用無酸素銅。 【効果】 O、S、Feの含有量を所定値に限定したの
で、内部のガス成分が少なく、又表面の切削加工面が平
滑で吸着ガスがベーキングにより速やかに除去される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子加速器等の高
真空を要する装置の部材に適した、内部のガス成分が少
なく且つ表面の吸着ガスが容易に放出される無酸素銅及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】粒子加速器等の高真空装置には、内部を
高真空に保持する為に、ガス放出の少ない部材が使用さ
れる。前記部材のうち電気・熱伝導性を要する箇所には
無酸素銅が使用されている。最近、粒子加速器等の高エ
ネルギー化に伴い、よりガス放出の少ない無酸素銅が要
求されるようになった。ところで、部材から放出される
ガスには、部材内部に含まれるガス成分が表面に拡散し
てきて放出されるガスと、部材表面に吸着されているガ
スの2種類がある。部材内部に含まれるガス成分の低減
には、従来より溶湯の真空脱ガス処理が行われている。
この処理では、主に水素と酸素が除去される。しかし、
放出ガスの低減には、ガス成分以外の不純物元素の制御
も必要なことが明らかになり、高真空装置用部材として
種々組成の無酸素銅が提案された。即ち、水素が1.5ppm
以下、酸素が0.5ppm以下、純度が99.99wt%以上の無酸素
銅(特開平4-99239 号公報)、酸素を5ppm以下、水素を
5ppm以下とし、飽和水蒸気圧が高く真空中に蒸気として
放出され易い元素(As、Bi、Sb、Se、Te、Sn、Mn)の量
を制限した無酸素銅(特開平2-263940号公報)、H 、C
、O 、Na、Mg、Al、P 、S 、K 、Ca、Zn、As、Se、S
b、Biの合計を20ppm 以下とした無酸素銅(特開昭62-20
7834 号公報)等である。更に、前記溶湯の真空脱ガス
処理だけでは限界があるので、最終工程で焼鈍してガス
を放出する方法(特開平5-59462 号公報)も提案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の方法はいずれ
も、部材内部からの放出ガスを低減しようとするもの
で、それぞれに効果がある。しかし、高エネルギー化さ
れた、より高真空を要する粒子加速器等には不十分であ
る。その理由は、内部からの放出ガスは、前記公知例で
も改善できるが、ベーキングを行ってより短時間で高真
空を得ようとする場合は、内部のガス成分が少ないこと
と、部材表面の吸着ガスも容易に放出されることも重要
になる為である。ところで、吸着ガスの放出性は、切削
加工後の部材表面の粗さや切削用潤滑油の付着状態に大
きく影響される。しかし、前記公知例のような内部ガス
成分や不純物元素を規制する方法では、切削加工性が低
下して切削加工後の表面粗さが粗くなり吸着ガスの放出
性が劣る。又潤滑油の影響については、潤滑油を使用し
ない切削法や潤滑油の洗浄法が検討されているが、いず
れも十分な成果が得られていない。本発明は、内部のガ
ス成分が少なく且つ表面の吸着ガスが容易に放出される
高真空機器用無酸素銅及びその製造方法の提供を目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
酸素を 10ppm以下、硫黄を 10ppm以下、鉄を 5〜20ppm
含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなることを特
徴とする高真空機器用無酸素銅である。
【0005】請求項2記載の発明は、酸素を 10ppm以
下、硫黄を 10ppm以下、鉄を 5〜20ppm 含有し、残部が
銅及び不可避的不純物からなる無酸素銅鋳塊を所定形状
の部材に加工する際に行う加熱処理を非酸化性雰囲気中
で行うことを特徴とする高真空機器用無酸素銅の製造方
法である。
【0006】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、Feの含有
量を微量にコントロールすることにより、内部のガス成
分の放出性を損なわずに、切削加工性を改善して部材表
面の吸着ガスの放出を容易にした無酸素銅である。本発
明において、酸素量を 10ppm以下に限定した理由は、酸
素量が 10ppmを超えると、この酸素に水素が結合して微
細な気泡となり、これが残存して、高真空機器に使用し
たとき、ガスとして徐々に放出される為である。硫黄を
10ppm以下に限定した理由は、硫黄が 10ppmを超えて含
有されると結晶粒が微細化して結晶粒界が増加し、この
増加した結晶粒界に水素或いは前記気泡がトラップされ
て残存し、高真空機器に使用したとき、ガスとして徐々
に放出される為である。鉄も硫黄と同じ理由で 20ppm以
下に限定する。但し、鉄は少なすぎると無酸素銅の切削
加工性が低下して表面が粗くなり吸着ガスが増えるので
5ppm以上に限定する。
【0007】請求項2記載の発明において、所定形状の
部材に加工する際に行う加熱処理を非酸化性雰囲気中で
行う理由は、加熱処理の際、雰囲気中の酸素が結晶粒界
に沿って侵入し、この酸素が結晶粒界で水素と結合して
微細な気泡となり残存する為である。即ち、製造工程で
の加熱を非酸化性雰囲気で行うと、内部のガス成分がス
ムーズに放出され、内部のガス成分の少ない無酸素銅が
得られる。
【0008】請求項2記載の発明において、非酸化性雰
囲気としては、還元性雰囲気、不活性ガス雰囲気、真空
雰囲気等が挙げられる。前記非酸化性雰囲気の中では10
Pa以下の真空雰囲気が最も望ましい。又前記加熱処理と
して、鋳塊のソーキング、熱間加工時の鋳塊の再熱処
理、冷間加工時の中間焼鈍、最終の仕上げ焼鈍等が挙げ
られる。熱間加工時の鋳塊の再熱処理温度は、 800℃未
満では加工時の変形抵抗が大きくなり、熱間加工時に割
れ等の欠陥が発生する。1000℃を超えるとその易加工性
効果が飽和し加熱費が無駄になる。従って 800〜1000℃
が望ましい。最終の仕上げ焼鈍での加熱温度は、 300℃
未満では脱ガス効果が十分に得られない。 700℃を超え
ると残留不純物が固溶して導電率が低下し、又結晶粒が
粗大化して機械的性質が低下する。従って 300〜700 ℃
が望ましい。
【0009】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)表1に示す種々の組成の無酸素銅を還元性
雰囲気中で溶解し、鋳造して、鋳塊とし、この鋳塊をCO
ガス雰囲気中で 800℃で再熱処理し、この温度で厚さ12
mmに熱間圧延し、次いで厚さ 6mmの板材に冷間圧延し
た。次にこの板材を 5Paの真空中で 450℃に加熱して仕
上げ焼鈍した。この仕上げ焼鈍後の板材から直径92mmの
ディスクを切出し、このディスクの両面をダイヤモンド
バイトで切削して厚さ 5mmのサンプルとした。このサン
プルについてベーキング前後のガス放出量を測定した。
その結果を表1に示す。表1には前記サンプルの酸素、
硫黄、鉄の含有量を併記した。尚、ガス放出量は、前記
サンプルを、ガス測定装置内に配置し、装置内を1×10
-7Pa まで排気後、ヒーター加熱によりサンプルを20℃
/min. の速度で 800℃まで直線的に昇温させ、この間に
放出されるガス量をBAゲージを用いた差圧法により測定
し、総量を積算して求めた。ベーキングは、圧力10-3
a 、温度 200℃の真空炉内で1時間加熱して行った。
【0010】
【表1】 (注)*単位面積当たりのガス放出速度を積算したガス放出量、 単位:Pa・m= [Pa・m3 /(sec・m2)]dt。
【0011】表1より明らかなように、本発明例品 (N
o.1〜5)はいずれもベーキング前後ともガス放出量が少
なかった。このことは、内部のガス成分が少なく又吸着
ガスが容易に放出されることを示している。これは、鋳
塊内部のガス成分が結晶粒内に単体として存在してお
り、再熱処理や仕上げ焼鈍の際に容易に放出されたこ
と、Fe量が5ppm以上含有されていて切削加工面が平滑と
なり吸着ガスが放出され易かったことによる。これに対
し、比較例品のNo.6は酸素が多く水素が気泡となった
為、No.7,8は硫黄又は鉄が多く結晶粒界に水素がトラッ
プされた為、いずれも再熱処理や仕上げ焼鈍で放出され
ず内部にガス成分が多量に残存した。またNo.9はFe量が
3ppmと少なく切削加工面が粗面となり、ベーキングによ
る吸着ガスの放出が十分になされなかった。尚、吸着ガ
ス量は、いずれも約0.28Pa・m であった。
【0012】(実施例2)酸素を2ppm、硫黄を4ppm、鉄
を7ppm含有する無酸素銅を還元性雰囲気中で溶解し、鋳
造して、鋳塊とし、この鋳塊を再熱処理したのち、厚さ
12mmに熱間圧延し、次いでこれを厚さ 6mmの板材に冷間
圧延した。次にこの板材を仕上げ焼鈍した。再熱処理と
仕上げ焼鈍の加熱雰囲気及び加熱温度は種々に変化させ
た。この無酸素銅板から、実施例1と同じようにしてサ
ンプルを切出し面削して、実施例1と同じ方法で放出ガ
ス量を測定した。結果を表2に示す。表2には前記サン
プルの酸素含有量を併記した。尚、いずれのサンプルも
硫黄は4ppm、鉄は7ppmであった。
【0013】
【表2】 (注)*単位面積当たりのガス放出速度を積算したガス放出量、 単位:Pa・m= [Pa・m3 /(sec・m2)]dt。
【0014】表2より明らかなように、本発明例品(No.
10〜16) はいずれもベーキングの前後ともガス放出量が
少なかった。これは、再熱処理及び仕上げ焼鈍を非酸化
性雰囲気で行った為酸素が侵入しなかった為である。特
に No.13〜16は再熱処理又は仕上げ焼鈍を 5Paの真空中
で行った為ガス放出量が少なかった。これに対し、比較
例品の No.17〜20は、再熱処理又は仕上げ焼鈍を大気中
で行った為酸素量が侵入してガス成分が気泡となり、本
発明例品の約2倍の放出ガス量を示した。これは、高真
空用機器には使用できないものである。別途、本発明例
として、仕上げ焼鈍を 300℃未満、または 700℃を超え
る温度で行ったが、前者では脱ガス効果がやや低下し、
後者では導電率及び機械的強度が若干低下した。
【0015】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の無酸素銅
は、O、S、Feの含有量を所定値に限定したので、内部
のガス成分が少なく、又切削加工した表面が平滑で吸着
ガスがベーキングにより速やかに除去される。又本発明
の無酸素銅は、製造時の加熱処理を非酸化性雰囲気で行
うことにより容易に製造できる。依って、高真空機器用
部材として有用であり、工業上顕著な効果を奏する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素を 10ppm以下、硫黄を 10ppm以下、
    鉄を 5〜20ppm 含有し、残部が銅及び不可避的不純物か
    らなることを特徴とする高真空機器用無酸素銅。
  2. 【請求項2】 酸素を 10ppm以下、硫黄を 10ppm以下、
    鉄を 5〜20ppm 含有し、残部が銅及び不可避的不純物か
    らなる無酸素銅鋳塊を所定形状の部材に加工する工程中
    に行う加熱処理を非酸化性雰囲気中で行うことを特徴と
    する高真空機器用無酸素銅の製造方法。
JP12796296A 1996-05-23 1996-05-23 高真空機器用無酸素銅及びその製造方法 Pending JPH09316568A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1571232A2 (de) * 2004-03-02 2005-09-07 Norddeutsche Affinerie Aktiengesellschaft Kupferdraht sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kupferdrahtes
CN115279929A (zh) * 2020-03-06 2022-11-01 三菱综合材料株式会社 纯铜板、铜-陶瓷接合体、绝缘电路基板

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