JPH0932928A - 金属ガスケット及び金属ガスケットの製造方法 - Google Patents

金属ガスケット及び金属ガスケットの製造方法

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JPH0932928A
JPH0932928A JP18045895A JP18045895A JPH0932928A JP H0932928 A JPH0932928 A JP H0932928A JP 18045895 A JP18045895 A JP 18045895A JP 18045895 A JP18045895 A JP 18045895A JP H0932928 A JPH0932928 A JP H0932928A
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JP
Japan
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metal ring
metal
metal gasket
coating layer
gasket
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JP18045895A
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English (en)
Inventor
Takahito Nishida
田 隆 仁 西
Minoru Asahina
稔 朝比奈
Shinya Nakagawa
川 慎 也 中
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Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
Original Assignee
Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い締め付け力では接面の気密性を維持でき
ず、装着部材の内部のクリーン度の低下を招いていた。 【解決手段】 横断形状がC字形である金属リング7
と、金属リング7の環状空間Tに装着したコイルバネ9
と、金属リング7の外表面に形成したコーティング層1
0とを有し、コーティング層10の材質をポリイミド樹
脂とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属ガスケットに関
し、特に、半導体の製造設備等のような真空雰囲気中で
使用する金属ガスケット及び金属ガスケットの製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ガスケットにはゴムOリングと
金属ガスケットとがあるが、真空雰囲気中に装着する場
合には、前処理としてガスケット内部や装置のガス等を
除去する焼成を行うため、耐熱性に優れた金属ガスケッ
トが使用される。しかし、金属ガスケットはゴムOリン
グに比べて装着時の歪み量が少ないため、装着部材同士
を固定するボルトの締め付け力では接面の馴染み性が低
く、充分な気密性が得られないことがあった。
【0003】このため、比較的低い締め付け力でも接面
の馴染みが良好、即ち、気密開始点の低い金属ガスケッ
トの開発が望まれており、金属ガスケットに装着され
ているコイルバネの線径を細くする、接面にグリース
を充填する、金属リングの外表面にPTFEのコーテ
ィング層を形成する、等の対策が検討されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の対策によれば
締め付け完了点は低下するが、金属ガスケットの材質が
同じである以上、気密開始点が変化しないばかりか、装
着完了時の締め付け力、つまり、締め付け完了点と気密
開始点との差が小さくなって気密性能が不安定となり、
気密性が損なわれるという問題があった。
【0005】また、の対策によれば接面の馴染み性は
向上するが、高真空、超高真空といった状態では真空度
とは別にクリーン度が重要であるため、グリースは一般
に使用できない。
【0006】更に、の対策によれば接面の馴染み性が
向上するが、PTFEは金属リングに対する接着性に乏
しいため、金属ガスケットの製造自体が容易でなく製造
コスト高となるし、使用中の負圧によりコーティング層
の破れ、脱落による気密性の低下及びクリーン度の低下
を招く。このように、〜のいずれの対策も実用化さ
れなかった。
【0007】
【発明の目的】上記課題を解決するため請求項1に係る
発明は、耐熱性を有することは勿論、低い締め付け力で
も接面の馴染み性を得られ、かつ、内部のクリーン度を
維持でき、更に、金属リングとの接着性が良いコーティ
ング層を備えた金属ガスケットを提供することを目的と
している。
【0008】また、請求項2に係る発明は、請求項1と
同様の目的の他、装着完了時における締め付け力を低減
できる金属ガスケットを提供することを目的としてい
る。更に請求項3に係る発明は、耐熱性を有することは
勿論、低い締め付け力でも接面の馴染み性を得られ、か
つ、内部のクリーン度を維持でき、更に、金属リングと
の接着性が良いコーティング層を備えた金属ガスケット
の製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る金属ガス
ケットは、横断面が屈曲形状の金属リングと、この金属
リングの外表面に設けたコーティング層とを有し、この
コーティング層の材質が、ポリイミド樹脂及び/または
ポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする。
【0010】請求項2に係る金属ガスケットは、請求項
1に記載した金属リングが外周側に切れ目を有し、この
金属リング内方の環状空間に、当該金属リングの内周面
に当接する環状のコイルバネを設けたものである。
【0011】請求項3に係る金属ガスケットの製造方法
は、横断面が屈曲形状の金属リングを製造する工程と、
ポリイミド樹脂前駆体及び/またはポリアミドイミド樹
脂前駆体を溶剤により溶解して溶液を作成する工程と、
前記金属リングの外表面に前記溶液を塗布して塗膜を形
成する工程と、前記塗膜を焼成処理してコーティング層
を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【0012】上記構成中、金属リングの具体的な横断面
形状としては、C字形、V字形、コ字形、真円形、楕円
形等を例示できる。また、切れ目を有する金属リングの
具体的な横断面形状としては、C字形、V字形、コ字形
を例示できる。
【0013】
【発明の作用】請求項1に係る金属ガスケットは、コー
ティング層が耐熱性に優れており、装着時の歪み量が金
属に比べて多く、かつ、PTFEに比べて金属リングに
対する接着力が強い。
【0014】請求項2に係る金属ガスケットは、請求項
1と同様の作用がある他、コイルバネの線径を細くすれ
ば、金属リングに加わる荷重に対する反発力が減少す
る。請求項3に係る金属ガスケットの製造方法は、形成
されたコーティング層が耐熱性に優れており、装着時の
歪み量が金属に比べて多く、かつ、PTFEに比べて金
属リングに対する接着力が強い。
【0015】
【実施例】図1は本発明の実施例に係る金属ガスケット
Fを半導体製造設備等に適用した状態の断面図である。
図において、1,2はステンレス等の金属で構成した中
空の装着部材で、装着部材1,2の対向面には、略同一
外径に設定した環状の溝3,4をそれぞれ設けてある。
この装着部材1,2は、フランジ5,6に取り付けられ
るボルト(図示せず)により締め付け固定される。
【0016】溝3,4の間に装着した金属ガスケットF
は、横断面が屈曲形状の金属リング7を有する。本実施
例における金属リング7は、その外周側に全周に亘って
切れ目8を設けて横断面形状をC字形にしてある。この
金属リング7の材質としては、アルミニウム、銀等の軟
質金属やニッケル鋼、ステンレス鋼等を例示できる。金
属リング7の内方の環状空間Tには全周に亘ってコイル
バネ9を配置してある。コイルバネ9の材質としてはス
テンレス、インコネル等を例示できる。
【0017】そして、金属リング7の外表面にはコーテ
ィング層10を形成してある。コーティング層10の材
質としては耐熱性に優れ、かつ、荷重に対する歪み量が
金属よりも多いポリイミド樹脂を例示できる。上記構成
の金属ガスケットFは、ポリイミド樹脂の前駆体をN−
メチル−2−ピロリドン、DFM、1,4−ジオキサン
等の溶剤により溶解して溶液を作成する工程と、この溶
液を刷毛塗り、ディッピング、スプレー等の塗布方法に
より金属リング7の外表面に付着させて塗膜を形成する
工程と、この塗膜を所定温度で所定時間焼成処理してコ
ーティング層10を形成する工程と、により製造したも
のである。
【0018】このようにして製造した金属ガスケットF
は、非装着状態において金属リング7の内周面とコイル
バネ9の外周面とが当接している。そして、図1のよう
に金属ガスケットFを装着し、ボルトの締め付けにより
軸心G方向と平行な圧縮荷重、即ち、締め付け力が加わ
って弾性変形し、コーティング層10と相手部材3,4
との接面同士が所定の圧力で当接して内部Hの気密性を
維持する。
【0019】ここで、金属ガスケットFの効果を確認す
るため、本実施例の金属ガスケットFと比較例に係る金
属ガスケット(コーティング層無し)とを下記の条件で
製造し、各々ステンレス製の装着部材同士の間に装着
し、装着部材から加わる締め付け力(圧縮力)と歪み量
との関係を測定したところ図2の結果が得られた。な
お、装着部材において金属ガスケットFとの当接面は、
旋盤により表面粗さRmax=3.2μmに仕上げた。
【0020】 本実施例に係る金属ガスケット 金属リングの材質 アルミニウム 金属リングの内径 101mm 金属リングの横断面における外径 3.8mm コイルバネの巻径 3.0mm コイルバネの線径 3.5mm 溶液の塗布方法 ディッピング方式 塗膜の厚さ 約3μm 塗膜焼成温度 250℃ コーティング層の焼成時間 60分 比較例に係る金属ガスケット 金属リングの材質 アルミニウム 金属リングの内径 101mm 金属リングの横断面における外径 3.8mm コイルバネの巻径 3.0mm コイルバネの線径 4.0mm 図2において、Jは比較例に係る金属ガスケットの圧縮
復元曲線を示し、Kは本実施例に係る金属ガスケットの
圧縮復元曲線を示す。図中Pは本実施例の気密開始点、
Qは締め付け完了点、Rは気密限界点を示す。また、図
中Lは比較例の気密開始点、Mは締め付け完了点、Nは
気密限界点を示す。
【0021】このように、本実施例に係る金属ガスケッ
トFは、金属に比べて歪み量の多いポリイミド樹脂のコ
ーティング層を有するから、その気密開始点P(49k
N/m)、気密限界点R(20kN/m)は、比較例の
気密開始点L(98kN/m)、気密限界点N(49k
N/m)に比べて低く、低い締め付け力で気密性を得ら
れることが判明した。この締め付け力は通常80〜12
0kN/m程度となり、ゴムOリングの気密性を発生す
る際の締め付け力に近い。
【0022】また、本実施例に係る金属ガスケットFで
はコイルバネ9の線径を細くすることにより、その締め
付け完了点Q(119kN/m)が比較例の締め付け完
了点M(196kN/m)よりも低減している。つま
り、気密開始点P及び締め付け完了点Qの両方が低くな
るから、気密性を維持できる締め付け力の領域が広く、
締め付け力の設定及び管理が容易である。
【0023】更に、ポリイミド樹脂はPTFEに近い耐
熱性を有するため、ガス抜きのための焼成処理を行って
も形状変化が起きない。また、溶剤による溶解及び塗布
が可能であるから、金属ガスケットF自体の製造も容易
であるし、PTFEに比べて金属リング7に対する接着
力も強い。従って、使用中の負圧により破れや剥がれが
発生することもなく、接面の気密性及び装着部材1,2
の内部Hのクリーン度を維持できる。
【0024】因みに、金属リング7に対するコーティン
グ層10の接着力を確認するため、以下の要領で試験を
行った。金属リング7の内径を101mmに設定し、金属
リング7の横断面における外径を3.8mmに設定し、金
属リング7の外表面に厚さ0.1〜50μm、望ましく
は0.5〜10μmのコーティング層10を有する金属
ガスケットFを製造した。ここで、コーティング層10
の生成条件は温度200〜270℃、望ましくは240
〜260℃、焼成時間30〜120分、望ましくは45
〜90分とする。
【0025】ここで、コーティング層10の厚さが上記
範囲よりも厚いと浸透漏れが増大する(浸透漏れ量は厚
さに比例する)し、コーティング層10の厚さが上記範
囲よりも薄いと装着時における装着部材1,2の接面
(シート面)への馴染みが悪くなり充分な気密性が得ら
れない。
【0026】また、焼成温度が上記範囲よりも低いか、
或いは焼成時間が上記範囲よりも短い場合は、焼成不足
となる。焼成不足の金属ガスケットFを使用すると、装
置等のガス除去焼成時に、装着部材1,2の接面(シー
ト面)へコーティング層10が固着するため、金属ガス
ケットFの交換後における接面が粗くなり、気密性が著
しく低下することがある。
【0027】更に、焼成温度が上記範囲よりも高いか、
或いは焼成時間が上記時間よりも長い場合は、過焼成と
なり、コーティング層10を構成する樹脂の分解が始ま
り、コーティング層10に亀裂や剥離を生じることがあ
り、気密性が著しく低下することがある。
【0028】そして、コーティング層10に対してJI
S K 5400 鉛筆引っかき試験(手かき法)を行
った結果、鉛筆濃度4Hまでコーティング層10の破れ
は発生しなかった。また、金属リング7に対するコーテ
ィング層10の付着性を確認するため、JIS K 5
400碁盤目法、碁盤目テープ法、Xカットテープ法に
よる試験を行った結果、コーティング層の剥がれは発生
しなかった。
【0029】また、上記試験と同様の金属ガスケットF
を装着部材1,2に装着し、装着後400分が経過する
までの間、コーティング層10の浸透漏れ量を測定した
結果を図3に示す。このように、コーティング層10の
浸透漏れも真空雰囲気を阻害しない程度の微量なもので
あることが判明した。
【0030】上記実施例において、コーティング層10
の材質としてはポリアミドイミド樹脂単独で構成しても
よいし、ポリイミド樹脂前駆体とポリアミドイミド樹脂
前駆体とを適宜の溶剤により溶解して溶液を作成し、そ
の溶液を金属リング7に塗布及び焼成処理してコーティ
ング層10を形成してもよい。
【0031】また、金属リング7とコイルバネ9との間
にステンレス等の硬質金属からなる補助リング(図示せ
ず)を設け、コイルバネ9が金属リング7に食い込むこ
とを防止してもよい。また、金属リングの横断面形状は
コ字形、V字形でもよい。更に、コイルバネを装着しな
い金属ガスケットを構成してもよい。さらに、金属リン
グの内周側に切れ目を設けた金属ガスケットにも適用で
きる。金属リングの横断面形状としては、切れ目の無い
楕円形や真円形であってもよい。
【0032】
【発明の効果】以上のように請求項1に係る金属ガスケ
ットは、コーティング層が耐熱性に優れており焼成処理
を行っても形状を維持できるし、かつ、金属に比べて歪
み量が多いため低い締め付け力で接面の馴染み性が向上
し、気密開始点が低減されて優れた気密性を得られる効
果がある。
【0033】また、コーティング層がPTFEに比べて
金属リングとの接着性が良いため金属ガスケット自体の
製造が容易となり、製造コストを抑制できるし、真空雰
囲気中での使用による負圧によってもコーティング層の
破れや脱落を防止でき、気密性及び装着部材内部のクリ
ーン度を維持できる効果がある。
【0034】請求項2に係る金属ガスケットは、請求項
1と同様の効果がある他、コイルバネの線径を細くする
ことにより、装着時における締め付け完了点を低減し、
気密開始点と締め付け完了点の差を維持できるから、気
密性を維持できる締め付け力の領域が広く、締め付け力
の設定及び管理が容易である。
【0035】請求項3に係る金属ガスケットの製造方法
は、形成されるコーティング層が耐熱性に優れており焼
成処理を行っても形状を維持できるし、かつ、金属に比
べて歪み量が多いため低い締め付け力で接面の馴染み性
が向上し、気密開始点が低減されて優れた気密性を得ら
れる効果がある。
【0036】更に、コーティング層がPTFEに比べて
金属リングとの接着性が良いため金属ガスケット自体の
製造が容易となり、製造コストを抑制できるし、真空雰
囲気中での使用による負圧によってもコーティング層の
破れや脱落を防止でき、気密性及び装着部材内部のクリ
ーン度を維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る金属ガスケットの装着状
態を示す断面図。
【図2】本発明の実施例に係る金属ガスケット及び比較
例に係る金属ガスケットにおける締め付け力と歪み量と
の関係を示す圧縮復元曲線図。
【図3】本発明の実施例に係る金属ガスケットのコーテ
ィング層の浸透漏れ量を示すグラフ図。
【符号の説明】 1,2 装着部材 3,4 溝 5,6 フランジ 7 金属リング 8 切れ目 9 コイルバネ 10 コーティング層 F 金属ガスケット G 軸心 H 内部 T 環状空間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横断面が屈曲形状の金属リングと、この
    金属リングの外表面に設けたコーティング層とを有し、
    このコーティング層の材質が、ポリイミド樹脂及び/ま
    たはポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする金属
    ガスケット。
  2. 【請求項2】 前記金属リングは外周側に切れ目を有
    し、この金属リング内方の環状空間に、当該金属リング
    の内周面に当接する環状のコイルバネを設けたものであ
    る請求項1記載の金属ガスケット。
  3. 【請求項3】 横断面が屈曲形状の金属リングを製造す
    る工程と、ポリイミド樹脂前駆体及び/またはポリアミ
    ドイミド樹脂前駆体を溶剤により溶解して溶液を作成す
    る工程と、前記金属リングの外表面に前記溶液を塗布し
    て塗膜を形成する工程と、前記塗膜を焼成処理してコー
    ティング層を形成する工程と、を有することを特徴とす
    る金属ガスケットの製造方法。
JP18045895A 1995-07-17 1995-07-17 金属ガスケット及び金属ガスケットの製造方法 Withdrawn JPH0932928A (ja)

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