JPS62179809A - 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、真空用アルミニウム製中空押出形材の製造
法、さらに詳しくいえば、バイブ状の粒子加速用ビーム
チャンバ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。

従来技術とその問題点 粒子加速用ビームチャンバとしてはステンレス製のもの
が使用されていたが、最近になってアルミニウムがこの
用途に適していることが分かり、アルミニウム製のもの
が使用されるようになってきている。従来、このような
アルミニウム製のパイプ状粒子加速用ビームチャンバは
、Ａ６０６３またはＡ６０６１等よりなるビレットから
押出された押出しＭ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、両密封端部を切断するこ
ととよりなる方法で製造されていた（特開昭５８−７７
７１２号公報参照）。

上記従来方法によれば、押出成形時、形材の中空部内面
がほぼ大気と接触しない状態に保持され、その結果形材
内面に、真空度低下物質を吸着、吸蔵しやすい水和酸化
膜が生成せず、代わりに水和酸化膜よりも膜質がちみつ
で膜厚が薄い酸化膜が形成せられるからミ水和酸化膜に
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、チャンバ内に放
出される真空度低下物質の聞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
。

ところで、上記従来方法では、押出形材の素材として押
出し性および機械的強度の点から、Ａ６０６１およびＡ
６０６３など（７）Ａ　／−ＩＶｔＱ−３ｉ系合金を使
用していた。ところが、このような素材を使用すると、
皮膜中にＭＱ等が拡散しているため、Ａ／とＭＱ等の酸
化皮膜が形成せられ、純アルミニウムを素材として使用
した場合に形成されるＡＺＱｉ体の酸化皮膜に較べてち
みつさに劣る。とすれば、押出形材の素材として純アル
ミニウムを使用すればよいかのようであるが、Ａ／−Ｍ
ｇ−８ｉ’系合金に較べて強度が小さいため、製品とし
て要求せられる強度を用いるには不必要に厚肉の押出形
材を製造せざるを得ない。

さらに、押出形材の素材としてＡ６０６３およびＡ６０
６１などのＡ／−Ｍａ−３ｉ系合金を使用していると、
これから得られた中空押出形材を粒子加速用ビームチャ
ンバに用いた場合に、上記合金が液体ヘリウム温度のよ
うな極低温時に電気抵抗が十分小さくならないことに起
因して次のような問題が生じる。すなわち、現在ではチ
ャンバ内に走らせるビームのエネルギーは３０　Ｘ　３
０　ＧｅＶ程度であるので、チャンバ内壁面に沿って流
れる壁電流もあまり人きくならず、上記合金の極低温時
の電気抵抗が十分小さくなくてもビームが不安定になる
ことはない。

ところが、チャンバ内を走らせるビームのエネルギーを
２００００　Ｘ　２００００　ＧｅＶ程廓まで高くする
ことが考えられており、ビームのエネルギーがこれほど
高くなると上記壁電流も大きくなる。したがって、Ａ６
０６３合金やＡ６０６１合金では上記極低温時の電気抵
抗が十分小さくないためにビームが不安定になるという
問題がある。

この発明の目的は、上記問題を解決した真空用アルミニ
ウム製中空押出形材の製造法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 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、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、両密封端部を切断すること
よりなる真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法に
おいて、押出し用ビレットとして、純度９９゜９％以上
の高純度アルミニウム製芯材とアルミニウム合金製皮材
とよりなる複合材を用い、１ｑられた中空押出形材に芯
材および皮材とそれぞれ対応する内層および外層を形成
することを特徴とするものである。

この発明においても、上記従来方法と同様先端開口部密
封後、単に押出しを続けるよりも、その過程において形
材の中空部から真空引きを行なう方が好ましい。また真
空引きを行なう代わりに、形材の押出し当初より、中空
部内に不活性ガスのみを供給するか、あるいは酸素と不
活性ガスの混合ガスを供給してもよい。後者の場合、混
合ガスの適当な配合割合は、酸素０゜５〜３０容量％と
くに１〜１０容量％、残部不活性ガスである。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。

両密封端部は、押出成形後、中空押出形材の使用地に送
られてから切断除去してもよいし、送られる前の段階で
切断除去しておいてもよい。

上記において、芯材として純度９９．９％以上の高純度
アルミニウムを使用するのは、次の理由による。すなわ
ち、このような芯材を有する複合ビレットから得られた
中空押出形材の内層が高純度アルミニウム層となり、こ
の中空押出形材を粒子加速用ビームチャンバとして使用
した場合、ビームを走らせるさいに液体ヘリウム等で冷
却すると内層の電気抵抗が極めて小さくなって、ビーム
のエネルギ、−が高＜　（２００００Ｘ　２００００　
ＧｅＶ程度）かつ壁電流が大きい場合にもビームが不安
定にならないからである。芯材のｍは、得られる中空押
出形材の内層の厚さが少なくとも１０μｍとなるような
量としておくのがよい。

皮材としては、機械的強度および押出成形性等を考慮し
て２０００系、３０００系、５０００系、６０００系等
のアルミニウム合金が用いられるが、この中では６００
０系のアルミニウム合金を用いることが好ましい。

複合ビレットは、アルミニウム系合金からなるビレッ１
〜の中心部を中ぐりし、その中空部に別途製作した高純
度アルミニウムの丸棒を挿入することによって得てもよ
いし、高純度アルミニウムのビレットをアルミニウム合
金で鋳くるむことによっても得られる。

実　　施　　例 以下、この発明の実施例を、比較例とともに図面を参照
して説明する。

実施例１ 第１図において、押出加工装置は、公知のコンテナ（１
）、ダミー・ブロック（２）、ステム（３）、ポート・
ホール・ダイス雄型（４）、同雌型（５）、ダイ・ホル
ダ（６）およびボルスタ（７）を備えている。雄型（４
）の中央には、ガス噴出口（８）が設けられており、ダ
イ・ホルダ（６）の下端に設けられたガス供給口（９）
からガス噴出口（８）に至るガス通路（１０）が、雄型
（４）およびダイ・ホルダ（６）に形成せられている。

ガス供給口（９）には、ガス容器（１１）に取付けられ
た導管（１２）の先端が接続せられている。

上記押出加工装置により、粒子加速用ビームヂャンバに
用いられるパイプ状中空押出形材（１３）が押出成形さ
れているのである。もちろんこれを成形するダイスは成
形されるべき形材（１３）に合致した形状のものが用い
られる。所定長さの両押山形材（１３）が交互に連結さ
れて無端状の粒子加速用ビームヂセンバが組立てられる
のである。

上記中空押出形材（１３）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５．６０℃で３時間均質
化処理した複合ビレット（１４）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。複合ビレット（１４）は
、純度９９．９％の高純度アルミニウム製芯材（１８）
とＡ６０６３合金製皮材（１７）とよりなるものである
。前記押出と同時に混合ガス容器（１１）より酸素７容
聞％、残部アルゴンよりなる混合ガス（１５）を導管（
１２）、通路（１０）を経て噴出口（８）より圧力２〜
３　Ｋｇ　／　ｃｉで噴出し、押出されつつある形材（
１３）の中空部内に供給する。そして僅か押出された後
の形材（１３）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（１６）
形成する。形材（１３）には、上記芯材（１８）および
皮材（１７）とそれぞれ対応する内層（２０）および外
層（１９）が形成才られる。その後も混合ガス（１５）
の供給を継続し、所定長さ押出した後形材（１３）をシ
ャーで切断すると同時に切断端を密封し、他方の密封端
部（２１）を形成する（第２図参照）。その後混合ガス
（１５）を密封したままの形材（１３）を２５０’Ｃ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１８０℃で６時間時効処理を行なう。最後に形材
（１３）の両密封端部（１６）（２１）を油を用い・ず
かつエヤー・ブローなしで切断除去し、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緻密でかつ薄
い酸化膜が形成されている。

実施例２ 複合ビレット（１４）として、純度９９．９９％の高純
度アルミニウム製芯材（１８）とＡ６０６３合金製皮材
（１７）とよりなるものを用いた他は、上記実施例１と
同様にして中空押出形材を製造した。

比較例１ 複合ビレット（１４）として、純度９９．５％の純アル
ミニウム製芯材（１８）とＡ６０６３合金製皮Ｕ　（１
７）とよりなるものを用いた他は、上記実施例１および
２と同様にして中空押出形材を製造した。

比較例２ 複合ビレット（１４）の代わりにＡ６０６３合金製ビレ
ットを用いた他は、上記実施例１および２と同様にして
中空押出形材を製造した。

評価試験 上記のようにして得られた各種中空押出形材の性能を評
価するために内面のガス放出率、ならびに実施例１．２
および比較例１では内層（２０）の残留抵抗比、また比
較例２の場合は全体の残留抵抗比を測定した。その結果
を下表にまとめて示す。

ガス放出率は、中空押出形材の内周面に１５０℃で２４
時間加熱脱ガス処理を施してから測定した。残留抵抗比
は、室温での電気抵抗（Ａ）と液体ヘリウム温度での電
気抵抗（８）とを測定し、後者（Ｂ）に対する前者（Ａ
）の比（Ａ／Ｂ）を算出することによって測定した。

（以下余白） 上表から明らかなように、この発明の方法により製造さ
れた中空押出形材の内面のガス放出率および残留抵抗比
は比較例のものよりも小さく、高真空度の保持性が向上
し、液体ヘリウム温度での電気抵抗が極めて小さくなっ
ていることがわかる。

発明の効果 この発明の方法は上述のように構成されているので、機
械的強度を満足し得、かつ低温時の内層の電気抵抗が小
さく、しかも内部の高真空度の保持が一層容易な中空押
出形材を得ることができる。したがって、この方法で得
られる中空押出形材は粒子加速器用ビームチャンバのよ
うに高真空状態で用いるのに適しており、この形材でつ
くられた粒子加速器用ビームチャンバ内に高エネルギの
ビームを走らせてもビームが不安定になるのを防止しつ
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図は押体成形
途上を示す縦断面図、第２図は混合ガス密封状態の形材
の縦断面図である。 （１３）・・・中空押出形材、（１４）・・・ビレット
、（１７）・・・皮材１、（１８）・・・芯材、（１９
）・・・外層、（２０）・・・内層。 以　　上 外４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、両密封端部を切断することよりなる
   真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法において、
   押出し用ビレットとして、純度９９．９％以上の高純度
   アルミニウム製芯材とアルミニウム合金製皮材とよりな
   る複合材を用い、得られた中空押出形材に芯材および皮
   材とそれぞれ対応する内層および外層を形成することを
   特徴とする方法。