JPS6137006B2 - - Google Patents

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、いまま
で主としてステンレスが使用されてきたが、最近
になつてアルミニウムがこの用途に適しているこ
とが分から、使用されるようになつてきている。
その理由は、アルミニウムの方がステンレスに比
べて誘導放射能を生じにく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、
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上、高真空に保たな
ければならない。したがつて、いかにしてパイプ
内部を高真空にするかということが重要な課題と
なる。

従来、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150℃で24時間程度の加熱脱ガス処理
を繰返して行なつたり、また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
の放電洗浄を行つていたが、このような作業は長
時間を要した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つ
た。

ところで粒子加速用パイプ内部の高い真空度を
保持するためには、製品になつた後におけるパイ
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ことが判明した。

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、微量の酸素に触れただけで表
面に酸化膜が形成される。また、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。そして水和機化物の生成
反応の温度が高い程水和酸化膜の成長は著しく、
高温環境ではアルミニウム表面にベーマイトまた
はバイアラン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比べて
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ウム
製パイプの内面には、成形時水分を含んだ大気と
の接触により水和酸化物が生成される。しかもこ
の水和酸化膜は、押出時高温にさらされるため、
水和酸化膜の生成反応が促進されて厚膜となつて
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、真空引きを
行なつてもなかなか除去できない。したがつて、
これが粒子加速用パイプの真空度向上阻害の原因
になつている。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入れ処理が行なわれ
るが、このさいにも押出成形時に形成された上述
の水和酸化膜はさらに成長するとともにすでに吸
着されている真空度低下物質は皮膜に内蔵される
形となる。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、内部
を真空に保つことが要求される粒子加速用パイプ
などの用途に適した真空用アルミニウム製中空押
出形材の安価な製造法を提供することにある。

この発明による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、形材の中空部から少なくと
も押出し当初のみ真空引きすること、押出し直後
の中空形材の先端開口部を密封すること、引続き
所定長さ押出した後の形材を切断すると同時に切
断端を密封すること、真空引きしてもなお中空部
に残存する酸素により中空形材の内面にちみつな
酸化膜を形成することを特徴とするものである。

上記真空引きは、押出し当初のみならず押出工
程中継続的に行なつてもよい。

上記において、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、A6061および
A6063などのAl―Mg―Si系合金が好ましい。

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つ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が、この発明の
真空用アルミニウム製中空押出形の製造法によれ
ば、アルミニウム中空押出形材材を押出成形する
にあたり、形材の中空部から少なくとも押出し当
初のみ真空引きし、押出し直後の中空形材の先端
開口部を密封した後、引続き所定長さ押出した後
の形材を切断すると同時に切断端を密封するもの
であるから、中空押出形材の内面は水分を含んだ
大気と接触することはなく、同内面に問男のある
水和酸化膜が生成しない。そして真空引きしても
なお中空には酸素が雑存するから、水和酸化膜の
代わりに押出形材の内面に酸化膜が形成せられ
る。この酸化膜の膜質はちみつであるから、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。
したがつて、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、上記酸化膜の膜厚は水和酸化物に較べて
薄い。

この発明の方法によつ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
が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図には押出機が示されており、同図におい
て１はコンテナ、２はコンテナ１内のアルミニウ
ム・ビレツト，３，４はビレツト２を押圧するダ
ミー・ブロツクおよびスラム、５は中央に混合ガ
ス噴射口６を有するポード・ホール・ダイス雄
型、７は同雌型、８はダイ・ホルダ、９，１０は
雄型５およびダイ・ホルダ８に形成させられた真
空引き通路、１１はダイ・ホルダ８に設けられた
真空引き口、１２は真空ポンプで、これに取付け
られた吸引管１３が真空引き口１１に接続せられ
ている。１４はボルスタである。

第１図の押出機により、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１５，１６が押出
成形されるのである。もちろん両者を成形するダ
イスは成形されるべき形材１５，１６のそれぞれ
に合成した形状のものが用いられる。所定長さの
両押出形材１５，１６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、１７，１８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）、１９はこれに隣接する横断面
方形の真空引き用中空部、２０は両中空部１７，
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。２１，２２は粒子流通中空部１
７，１８の一側に設けられた横断面小円形の冷却
水流通中空部、２３，２４および２５は粒子流通
中空部１７，１８および真空用中空部１９のそれ
ぞれ一側に設けられた加熱脱ガス処理用シーズ・
ヒータ線取付用溝である。

上記中空押出形材１５の製造順序について述べ
る。まず、ダイスを苛性洗浄した後560℃で３時
間均質化処理したA6063のビレツトＺを押出温度
500℃，押出速度10ｍ／minで押出す。このさい
潤滑油は使用しない。前記押出と同時に真空ポン
プ１２により導管１３，通路１０，９を介し噴出
口６より押出されつつある形材１５の中空部内の
空気を吸引し、同中空部内を真空にする。そして
僅か押出された後の形材１５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
な一方の密封端部２７を形成する。その後も真空
引きを継続し、所定長さ押出した後、形材１５を
シヤーで切断すると同時に切断端を密封し、他方
の密封端部２８を形成する（第４図参照）。その
後中空部内が真空に保たれた形材１５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。つぎにそのまゝの状態で180℃で６時間時
効処理を行なう。最後に形材１５の両密封端部２
７，２８を油を用いずかつエアー・ブローなしで
切断し、所定寸法でかつ内面にちみつな酸化膜が
成せられた中空押出形材をうる。他の中空押出形
材１６もダイスを代えるだけで上記と同様にして
製造せられる。

なお、上記両密封端部２７，２８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除
去してもよい。

【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
は押出成形途上の状態を示す縦断面図、第２図は
第１図の―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に第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図は中空部内が真空状態の形材の縦断面図であ
る。 １５，１６……中空押出形材、２７，２８……
密封端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウム中空押出形材を押出成形するに
   あたり、形材の中空部から少なくとも押出し当初
   のみ真空引きすること、押出し直後の中空形材の
   先端開口部を密封すること、引続き所定長さ押出
   した後の形材を切断すると同時に切断端を密封す
   ること、真空引きしてもなお中空部に残存する酸
   素により中空形材の内面にちみつな酸化膜を形成
   することを特徴とする真空用アルミニウム中空押
   出形材の製造法。