JPS5877712A - 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 - Google Patents

真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法

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JPS5877712A
JPS5877712A JP56177552A JP17755281A JPS5877712A JP S5877712 A JPS5877712 A JP S5877712A JP 56177552 A JP56177552 A JP 56177552A JP 17755281 A JP17755281 A JP 17755281A JP S5877712 A JPS5877712 A JP S5877712A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、たとえばシンクロトロンなどの加速器に使
用される粒子加速用パイプ（ビーム・ライン）のような
高真空状態で用いられるアルミニウム製中空押出形材の
製造法に関する。
この明細書において、アルミニウムとはアルミニウムお
よびその合金を含むものとする。
この種の粒子加速用パイプの材料には、主としてステン
レスが使用されていたが、最近になってアルミニウムが
この用途に注目され、使用されるようになってきている
。その理由は、アルミニウムの方がステンレスに較べて
誘導放射能を生じに（くかつ生じても減衰時間が早いこ
と、熱伝導性および電気伝導性が良好であること、表面
のガス放出係数が小さいこと、蜘−等軽量であること、
加工性が良いことなどの点で優れているからである。こ
の粒子加速用パイプの内部は、粒子を高速で通す必要性
のために、高真空に保たなければならない。したがって
、いかにしてパイプ内部を高真空にするかによって。
その性能が左右される。
従来５粒子加速用パイプの内部を高真空にするために、
パイプ内面を有機溶剤等により脱脂処理した後、約１５
０℃で２４時間程度の加熱脱ガス処理を繰返して行った
り、この処理と組合わせて水素ガス、アルゴンガス、酸
素ガスなどの中での放電洗浄を行っていたが、このよう
な作業が長時間を要して非能率的であるうえに、真空度
の点においても未だ充分に満足し得るものではなかった
。
粒子加速パイプ内部の高い真空度を保持するためには、
製品に宣った後におけるパイプ内壁からの放出ガスを減
らすことが重要である。この点につき本発明者らは実験
研究を重ねた結果、アルミニウム製パイプの内面の皮膜
状態が真空度に大きく影響を与えるものと考えるに至っ
た。
アルミニウムは周知のように、非常に酸化され易い金属
であり、酸素と触れると表面に酸化膜が形成される。ま
たアルミニウムが水、湿気などの水分の存在する環境下
に置かれると、その表面に水和酸化膜が生成する。そし
て水和酸化物の生成反応の温度が高い程永和酸化膜の成
長は著るしく、高温環境ではアルミニウム表面にベーマ
イト（擬ベーマイト）またはバイアライトなどの水和酸
化膜が形成される。このような水和酸化膜の膜質は、水
分の存在しない環境で形成されるアルミニウム酸化膜に
較べて非常に粗で多孔質状でありかつその孔形態も複雑
にいり込んでいる。加えて膜厚も厚い。
ところで、通常の押出成形によるアルミニラ・ム製パイ
プの内面には、押出成形特水分を含んだ大気（酸素）と
の接触により水和酸化膜が生成され、しかもこの水和酸
化膜は、押出時高潟にさらされるため、水和酸化膜の生
成反応が促進されて厚膜となっている。この水和酸化膜
の膜質は上述のとおりのものであり、かつ厚膜であるた
めに皮膜に多くの水分が吸着する。しかも皮膜がちみつ
さに欠けるために、成形後においても大気中に存在する
水分、ハイドロカーボン、二酸化炭素および一酸化炭素
などの真空度低下物質が皮膜に吸着する。このような真
空度低下物質は、前記ガス中における放電洗浄時や真空
引き時においてすらなお若干存在しているために前記同
様皮膜に吸着する。しかもこれは水和酸化膜が上記のよ
うなものであるために、皮膜内にいわば吸蔵された形態
になる。その結果これの脱離が困難な状態となり、真空
引庸を行なってもなかなか除去できない。したがって、
これが粒子加速用パイプの實空度向上阻害の原因になっ
ていると思われる。また押出成形後のアルミニウム製パ
イプの機械的強度を高めるために、高温加熱後、水冷お
よび空冷などの焼”λれ処理や、熱処理が行なわれるが
、このさいにも押出成形時に形成された上述の水和酸化
膜はこの発明の目的は、上記の問題を解決し、内部を高
真空に保つことを要求される粒子加速用パイプなどの用
途に適した高真空用アルミニウム製中空押出形材の製造
法を提供することにある。
この発明による高真空用アルミニウム製中空押出形材の
製造法は、アルミニウム中空押出形材を押出成形するに
あたり、形材の内ｍｌを空気と遮断することを特徴とす
るものである。
中空押出形材の内面を空気と遮断する具体的方法、とじ
ては、っぎの３つの方法をあげることができる。
その１は、アルミニウム中空押出形材を押出成形するに
あたり、当初より酸素０．５〜３０容量チとくに１〜１
０容量チ、残部不活性ガスよりなる混合ガスを、押出さ
れつつある形材の中空所定長さ押出した後、形材を切断
するとともに切断端を密封ザる方法である。
両密封端部は、押出成形後、中空押出形材の使用地に送
られてから切断開口してもよいし、送る前の段階で切断
開口しておいてもよい。押出形材の素材としては、押出
性および機械的強度の点から、ＡＡ６０６１および６０
６３などのｈ１３−Ｍ′ｇ−８ｉ、％合金が好ましい。
不活性ガスとしては、アルゴンおよびヘリウムが一般的
である。
その２は、上記において、−不活性ガスのみを供給する
方法である。
その３は、上記において、形材の中空部を真空にする方
法である。この場合、押出成形特例も供給しない方法と
、中空部より真空引きする方法とがある。前者の場合は
形材の先端開口部を密封するまでに僅かの空気が流入す
るが、はぼ真空に近いものが得られる。
上記３つのいずれの方法でも、中空押出成形時に、形材
の内面が水分を含んだ大気と接触することが防がれるの
で、その内面に水和酸化膜が生成することはない。そし
て、第１の方法では形材の中空部に酸素が存在し、第２
および第３の方法でも僅かな酸素は存在するので、活性
ナアルミニウム表面にちみつで薄い酸化膜が生成する。
第１の方法では、酸化膜の厚さは２０〜３０八程度のも
のが得られるが、第２および第３の方法では当然のこと
ながらこれよりも膜厚はかなり薄くなる。したがって、
押出成形しかつ両端部を切取った後、大気中に長期間放
置されるような場合には、大気環境下で平衡状態になる
まで酸化膜が成長するために、非酸化環境で形成された
ちみつな酸化膜にさらに一部粗な水和酸化膜が生成し、
両者が共存する状態となり、真空性能が若干劣化するこ
ともある。このような場合には、第１の方法が好ましい
。
従来方法で製造されたアルミニウム製加速用パイプでは
、その真空度が充分満足しうるまで〜高くない理由は、
上述したようにアルミニウム表面に水和酸化膜が形成せ
られており、この水和酸化膜に吸蔵された状態になって
いる真空度低下物質がパイプ内に放出されるからである
。
この発明による高真空用アルミニウム製中空押出形材の
製造法は、アルミニウム中空押出形材を押出成形するに
あたり、形材の内面を空気−と遮断するものであるから
、形材内面に問題のある水和酸化物が生成せず、代わり
に酸化膜が形成せられる。この酸化膜の膜質はちみつで
がつその膜厚は薄いから、水和酸化膜に較べて真空度低
下物質の吸着、吸蔵は著しく少なく、かつ吸着、吸蔵さ
れていても脱ガス処理により簡単にこれを除去すること
ができる。したがって、真空度低下物質がパイプ内に放
出される量が非常に少なくなり、高真空度を保つことが
できるし、従来のように真空度を高めるための面倒な作
業を省略ないし軽減す、ることができる。
なお、この発明の方法によって得られた中空押出形材は
、粒子加速用パイプに限らず高真空を保つ必要のある製
品に用いることができる。
この発明の実施例を、以下図面を参照して説明する。
第１図において、（１）はコンテナ、（２）はコンテナ
１１＋　内のアルミニウム・ビレット、　（３Ｎ４１は
ビレッ、ト（２）を押圧するダミー・ブロックおよびス
テ゛ム、（５）は中央に混合ガス噴射口（６）を有する
ボート・ホール・ダイス継型、（７）は同雌型、（８）
はダイ・ホルダ、　＋９１ｆ１０１は雄型（５）および
ダイ・ホルダ（８）に形成せられた混合ガス通路、　０
１１はダイ・ホルダ（８）に設けられた混合ガス供給口
、　Ｑ２＋は混合ガス容器で、これに取付けられた導管
（１３Ｉが混合ガス供給口（１１）に接続せら・れてい
る。圓はボルスタである。
第１図の押出しプレスにより、第２図および′第３図に
示されているような横断面を有する粒子加速用パイプに
用いられる中空押出形材０５１　［＋６１が押出成形さ
れるのである。もちろん両者を成形するダイスはそれぞ
れに合致した形状のものが用いられる。所定長さの両押
用形材（１５１Ｑ６１が交互に連結せられて無端状の粒
子加速用パイプ（図示せず）が組立てられるのである。
両図において、０７）Ｑ８１は横断面楕円形の粒子流通
中空部（粒子加速用パイプに組込時−以下同様）、０９
はこれに隣接する横断面方形の真空引き用中空部。
翰は雨中空部０７１　（１９間の隔壁で、こ、れには所
定間隔おきに連通孔があけられる。（２１）　＠は粒子
流通セータ線取付用溝である。
つぎに中空押出形材の製造順序について述べる。
ます、ダイスを苛性洗浄した後５′６０℃で３時間均質
化処理したＡＡ６０６３のビレット（２）を押出温度５
００℃、押出速度１０　ｍ／ｍｉｎ　　テ押出す。この
さい潤滑油は使用しない。前記押出と同時に混合ガス容
器α２より酸素７容量チ、残部アルゴンよりなる混合ガ
ス（財）を導管ｔ１３１　、通路＋１０１　［９１を経
て噴出口（６）より圧力２〜３１で噴出し、押出されつ
つある形材（１５１の中空部内に供給する。そして僅か
押出された後の形材０５１の先端開口部をプレスで圧接
して密封し、第１図に示されているような一端密封部（
転）を形成する。その後も混合ガス■の供給を継続し、
所定長さ押出した後、形材（１５１をシャーで切断する
とともに切断端を密封し、他端密封部■を形成する。そ
の後混合ガス例を密封したま＼の形材（１５１を２５０
℃まで強制空冷し、続いて自然冷却した後引張り矯正す
る。つぎに同様そのま＼の状態で１８０℃で６時間時効
処理を行なう。最後に形材叩の両端密封部＠（至）を油
を用いずかつエヤー・プローなしで切断し、所定寸法の
中空押出形材をうる。
上記押出形材の内面にはちみつでかつ薄い酸化膜が形成
されており、これを１５０℃で２４時間脱ガス処理し、
真空度を測定したところ、１０−１３Ｔｏｒｒ、’　ｌ
：／　ｓ、ａ（以１’ｉ　出カス係’Ｉｌｋ　カ？ｉ　
ラれた。これは、従来では全く予期し得ない現象による
ものである。すなわち、内面の酸化膜が、形材内部の残
留ガスを吸着する真空ポンプの作用をする特性に基（も
のである。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は押出成
形途上を示す縦断面図、第２図は第１図のｎ−ｎ線にそ
う断面図、第３図は粒子加速用パイプをつくるさい第２
図の形材と組合わせて用いられる他の形材の第２図相当
断面図、第４図は混合ガス密封状態の形材の縦断面図で
ある。 ＋１５１　（１６１＠１１・中間押出形材。 以　　上 特許出願人　　　昭和アルミニウム株式会社外４名

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミニウム中空押出形材を押出成形するにあたり、形
    材の内面を空気と遮断することを特徴とする高真空用ア
    ルミニウム製中空押出形材の製造法。
JP56177552A 1981-11-04 1981-11-04 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 Expired JPS5919769B2 (ja)

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