KR20160082137A - Vaccum chamber and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a vacuum container using low carbon steel. The vacuum container according to an embodiment of the present invention comprises: a main body which is made of a low carbon steel member and has a hollow; a connection pipe which is made of a low carbon steel member, is formed on one surface of the main body and is connected to a vacuum compartment; and a flange which is welded to the connection pipe. Thus, the vacuum container is cost-efficiently applied to high vacuum, ultra-high vacuum, and extreme-high vacuum.

Description

진공용기 및 그 제조방법{VACCUM CHAMBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vacuum container,

본 발명은 진공용기 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소 함량이 적은 저탄소강(low carbon steels)을 사용하여 고진공, 초고진공, 극고진공용으로 사용할 수 있는 진공용기 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum container manufacturing method, and more particularly, to a vacuum container manufacturing method using low carbon steels having a low carbon content for high vacuum, ultrahigh vacuum, and ultra high vacuum.

진공용기(vacuum chamber, vacuum vessel)는 대기압(1 기압=1,013 mbar) 보다 낮은 압력의 진공상태를 가지는 공간을 제공하는 용기(chamber)를 말한다. 이러한 진공용기의 재료는 그 사용 진공도(vacuum pressure)에 따라서 크게 다르다. A vacuum chamber refers to a chamber that provides a vacuum with a pressure that is lower than atmospheric pressure (1 atm = 1,013 mbar). The material of such a vacuum vessel greatly differs depending on the vacuum pressure used.

저진공(rough vacuum, 일반적으로 100 ~ 0.1 mbar) 영역에서는 기밀(sealing)과 기체방출(outgassing)에 대한 요구 수준이 엄격하지 않다. 그래서 낮은 수준의 요구사항을 만족하는 모든 진공부품, 즉 가장 값싸고 흔한 재료를 사용해도 충분하다. 대기압차(~1 기압)를 견디는 모든 재료를 사용할 수 있으며 대부분의 금속, 비철금속(청동/황동, 알루미늄 등), 플라스틱, 고무 등이 사용된다. 진공부품을 연결하면서 기밀을 유지하는 데에 엘라스토머 테이프를 쓰거나 볼트로 단순 잠금을 하는 것도 허용된다. A rough vacuum, typically 100 ~ 0.1 In the mbar area, the requirements for sealing and outgassing are not as stringent. So it is enough to use all the vacuum components that meet the low requirements, ie the cheapest and most common materials. All materials that can withstand atmospheric pressure (~ 1 atm) can be used, and most metals, nonferrous metals (bronze / brass, aluminum, etc.), plastic, and rubber are used. It is also acceptable to use elastomeric tape or simple bolts to secure airtightness while connecting vacuum components.

중진공(medium vacuum, 10-1 ~ 10-4 mbar) 영역에서 진공용기 자체의 기체방출이 어느 정도 있어도 허용되므로 기체방출률이 큰 금속, 비철금속의 사용도 허용된다. 다만 중진공부터 기밀이 중요해지기 시작하므로 진공용 플랜지를 사용하여야 하며 이때 엘라스토머 개스킷이 주로 사용된다.Medium vacuum (medium vacuum, 10 -1 ~ 10 -4 mbar), it is permissible to use a metal or nonferrous metal with a high gas release rate. However, since air tightness starts to become important from a medium vacuum, a flange for vacuum should be used, and an elastomer gasket is mainly used.

진공도가 점점 높아짐에 따라 고진공(10-4 ~ 10-8 mbar), 초고진공(10-8 ~ 10-11 mbar), 극고진공(10-11 mabr 이하)과 같이 구분이 되는데 고진공부터 진공용기 내표면에서 방출되는 기체가 진공용기 내부 부피를 구성하는 기체보다 훨씬 더 중요해진다. 따라서 기체방출률이 작은 금속재료를 사용하여야 하며 이러한 조건을 만족하는 재료로는 스테인리스 스틸, 알루미늄(합금), 구리(합금) 등이 있다.As the degree of vacuum increases, high vacuum (10 -4 ~ 10 -8 mbar), ultra-high vacuum (10 -8 ~ 10 -11 mbar), and ultra-high vacuum (10 -11 mabr or less) It becomes even more important than the gas that makes it. Therefore, a metal material having a low gas release rate should be used. Examples of materials satisfying such conditions include stainless steel, aluminum (alloy), and copper (alloy).

이 같은 고진공, 초고진공, 극고진공 진공용기는 진공 상태에서 공정이 이루어지는 반도체 제조장치, 디스플레이 제조장치, 코팅 장치, 전자 현미경 산업 과 반도체용 이온주입장치, 가속기 등 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용된다. Such high-vacuum, ultra-high vacuum, and ultra-high vacuum vacuum vessels are widely used in industries such as semiconductor manufacturing apparatuses, display manufacturing apparatuses, coating apparatuses, electron microscope industry and ion implantation apparatuses for semiconductors and accelerators.

고진공, 초고진공, 극고진공에서 진공용기 자체의 기체방출은 배기시간과 최고도달진공도(base pressure)에 크게 영향을 미친다. 진공용기 내표면에서 방출되는 기체나 증기의 양은 재료, 크기, 표면의 오염도에 따라서 결정된다. 이 때문에 기체방출률이 큰 구리합금, 플라스틱을 사용하지 않으며 특히 철금속(ferrous steel, 예를 들면 구조용 강)을 사용하는 것이 금기 사항으로 알려져 있다. 흔히 쓰이는 구조용 강은 탄화물계열의 기체방출률이 크기 때문이며 인, 황과 같은 높은 증기압을 가지는 불순물에 오염되어 있어서 진공 공정 중 또는 베이크아웃 중 진공도를 악화시키기 때문이다. 그래서 철금속은 저진공에서 고진공(10-6 mbar) 영역 까지 제한적으로 사용되며 또 내부식성이 요구되는 곳에서는 쓰이지 않는다. At high vacuum, ultrahigh vacuum, and extreme high vacuum, the gas release of the vacuum vessel itself greatly affects the evacuation time and the maximum ultimate vacuum. The amount of gas or vapor released from the surface of the vacuum vessel depends on the material, size and surface contamination. For this reason, copper alloys and plastics with a high gas release rate are not used, and it is known that the use of ferrous steel (for example, structural steel) is contraindicated. Commonly used structural steels are due to their high carbide-based gas release rates and are contaminated with impurities with high vapor pressures such as phosphorus and sulfur, which degrade the vacuum during the vacuum process or during bakeout. Therefore, ferrous metals are limited to low-vacuum to high-vacuum (10 -6 mbar) areas and are not used where corrosion resistance is required.

이 같은 이유로 고진공, 초고진공 진공용기로는 상대적으로 고가인 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금이 사용된다. 이는 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금강 표면의 산화막 미세구조 때문에 안정하고 부동태 특성이 있기 때문이다. 따라서 공정 중 또는 베이크아웃 중 부식발생이 억제되기 때문이다. For this reason, stainless steel and aluminum alloy, which are relatively expensive, are used for high-vacuum and ultra-high vacuum vessels. This is because of the stable and passive characteristics due to the oxide microstructure on the surface of stainless steel and aluminum alloy steel. This is because the occurrence of corrosion during processing or bakeout is suppressed.

그런데, 이러한 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금강으로 만든 진공용기라 하더라도 극고진공용으로 사용하기 위해서는 더 낮은 기체방출률을 가져야 한다(대략 기체방출률이 100배 정도 더 낮아야 함). 따라서 많은 연구자들이 갖가지 특수 처리법을 개발하여 초고진공, 극고진공 산업에 적용하고 있다. 한 예로 스테인리스 스틸을 진공산화처리(한국 특허 2001-0057913)하여 고품질의 진공용기를 만드는 법을 제공하고 있다. 그러나 이러한 특수 처리를 하기위해서는 고급 진공기술을 습득하여야 하고 많은 처리 시간과 큰 비용이 드는 문제점이 있다.
However, even a vacuum container made of such stainless steel or aluminum alloy steel should have a lower gas release rate (approximately 100 times lower than the gas release rate) for use in extreme high vacuum applications. Therefore, many researchers have developed various special treatment methods and applied them to ultrahigh vacuum and ultra high vacuum industries. For example, stainless steel is vacuum-oxidized (Korean Patent No. 2001-0057913) to provide a method of making a high-quality vacuum container. However, in order to perform such special processing, it is necessary to acquire advanced vacuum technology, and there is a problem that it takes a lot of processing time and a large cost.

한국특허공개공보 10-2001-0057913 (2001.07.05 공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2001-0057913 (published on July 5, 2001)

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 저탄소강을 이용하여 배기시간을 단축하며 기체방출률이 저감된 고진공, 초고진공, 극고진공용에 활용 가능한 진공용기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vacuum container which can be used for high vacuum, ultra high vacuum, and ultra high vacuum, in which the exhaust time is shortened and the gas release rate is reduced by using low carbon steel.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기는 저탄소강 부재로 형성되며, 중공이 형성된 본체; 상기 저탄소강 부재로 형성되고, 상기 본체의 일면에 형성되며, 진공부품과 연결되는 접속관; 및 상기 접속관에 용접되는 플랜지를 포함할 수 있다. A vacuum container according to an embodiment of the present invention includes a body formed of a low carbon steel member and having a hollow formed therein; A connection pipe formed from the low carbon steel member and formed on one surface of the body and connected to the vacuum component; And a flange welded to the connecting tube.

또한, 상기 플랜지는 스테인리스 스틸로 형성되며, TIG 용접을 통해 상기 접속관에 용접될 수 있다.Further, the flange is formed of stainless steel and can be welded to the connecting pipe through TIG welding.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 제조방법은 중공이 형성된 본체 및 상기 본체의 일면에 형성되며 진공부품과 연결되는 접속관을 성형하는 성형단계; 상기 접속관에 플랜지를 용접하는 플랜지 용접단계; 및 상기 본체, 상기 접속관 및 상기 플랜지 중 적어도 하나의 이물질을 제거하는 세척단계를 포함하되, 상기 본체 및 상기 접속관은 저탄소강 부재로 형성되고, 상기 플랜지는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a vacuum container manufacturing method comprising: forming a hollow body and a connection pipe formed on one surface of the main body and connected to a vacuum component; A flange welding step of welding the flange to the connection pipe; And a cleaning step of removing foreign matter of at least one of the main body, the connection pipe, and the flange, wherein the main body and the connection pipe are formed of a low carbon steel member, and the flange may be formed of stainless steel.

또한, 상기 진공용기 제조방법은 상기 세척단계 이후에, 상기 본체, 상기 접속관, 상기 플랜지 중 적어도 하나의 내표면 또는 외표면에 부식방지용 물질을 코팅하는 부식방지 코팅단계를 더 포함할 수 있다.Further, the vacuum container manufacturing method may further include an anti-corrosive coating step of coating an inner surface or an outer surface of at least one of the main body, the connecting pipe and the flange with an anti-corrosive material after the washing step.

또한, 상기 부식방지 코팅단계는 상기 본체, 상기 접속관, 상기 플랜지 중 적어도 하나의 내표면 또는 외표면을 니켈, 니켈-인, 크롬 및 테플론 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질로 코팅할 수 있다. In addition, the anti-corrosion coating step may coat the inner or outer surface of at least one of the body, the connecting tube and the flange with a coating material comprising at least one of nickel, nickel-phosphorus, chromium and Teflon.

또한, 상기 플랜지는 콘플랫 형태일 수 있다. In addition, the flange may be conplated.

또한, 상기 성형단계는 벤딩(bending)단계, 절삭(cutting & machining)단계, 연마(grinding)단계, 용접(welding)단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Also, the forming step may include at least one of a bending step, a cutting & machining step, a grinding step, and a welding step.

또한, 상기 절삭단계는 광물질과 유기물질로 이루어진 수용성 절삭유를 이용할 수 있다.In addition, the cutting step may use an aqueous cutting oil made of a mineral and an organic material.

또한, 상기 플랜지 용접단계는 TIG 용접을 이용하여 상기 접속관과 상기 플랜지를 접합할 수 있다.In addition, the flange welding step may use the TIG welding to join the connecting pipe and the flange.

또한, 상기 세척단계는 상기 본체, 상기 접속관 및 상기 플랜지 중 적어도 하나의 오염원을 제거하는단계 및 상기 본체, 상기 접속관 및 상기 플랜지 중 적어도 하나의 표면 산화막을 제거하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
The cleaning step may also include at least one of removing contaminants from at least one of the body, the connecting tube, and the flange, and removing the surface oxide film of at least one of the body, the connecting tube, and the flange .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 저탄소강을 이용한 진공용기를 제조하여, 저렴한 비용으로 고진공, 초고진공, 극고진공에 응용가능한 진공용기를 제공하는 장점이 있다.
According to one embodiment of the present invention, there is an advantage that a vacuum container using low-carbon steel is manufactured and a vacuum container applicable to high vacuum, ultra-high vacuum, and ultra-high vacuum is provided at low cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접속관 및 플랜지를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험용 진공용기를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 제조방법을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기의 급속배기곡선을 도시한 것이다. 1 shows a vacuum container according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a connecting tube and a flange according to an embodiment of the present invention.
3 shows a vacuum container for testing according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a vacuum container manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a rapid evacuation curve of a vacuum container according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 명세서에서는 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known configurations or functions will be omitted if it is determined that the gist of the present specification may be obscured.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기(100)는 중공이 형성된 본체(110), 상기 본체(110)의 일면에 형성되며, 진공용기(100)를 진공 부품에 연결시키는 접속관(120), 상기 접속관(120)에 용접되는 플랜지(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a vacuum container 100 according to an embodiment of the present invention includes a body 110 formed with a hollow, a body 110 formed on one side of the body 110, and a vacuum container 100 connected to a vacuum component A connecting pipe 120, and a flange 130 welded to the connecting pipe 120.

본 발명의 일 실시예에 따른 본체(110)는 저탄소강 부재로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소강 부재는 탄소(C) 함량이 0.10 내지 0.3 중량%이고, 인과 황의 함량이 0.0001 중량% 내지 0.005 중량%일 수 있다. The body 110 according to an embodiment of the present invention may be formed of a low carbon steel member. The low carbon steel member according to an embodiment of the present invention may have a carbon (C) content of 0.10 to 0.3% by weight and a phosphorus and sulfur content of 0.0001 to 0.005% by weight.

본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소강 부재는 시중에 유통되고 있는 저탄소강 재료를 이용할 수 있다. 예컨대, 배관용 탄소강관(Carbon steel pipe for ordinary piping, 예; KS D 3507), 압력배관용 탄소강관(Carbon steel pipe for pressure service, 예; KS D 3562), 보일러 및 압력용기용 탄소강(Carbon steel and molybdenum alloy steel plate for boilers and other pressure vessels, 예; KS D3560), 저온압력용기용 탄소강(Nickel steel plates for pressure vessels for low temperature services, 예; KS D 3586), 기계구조용 탄소강 (연강 Mild steel, Carbon steels for machine structural use, 예: KS 3752), 일반구조용 (Rolled steels for general structure, 예; KS D3503), 용접구조용 (Rolled steels for welded structure, 예; KS D 3515), 건축구조용 (Rolled steels for building structure, 예; KS D 3861) 내후성 강재 (Hot-rolled atmospheric corrosion resisting steels for welded structure, 예; KS D 3529) 일 수 있다.The low carbon steel material according to an embodiment of the present invention may be a low carbon steel material that is in circulation. For example, carbon steel pipes for piping (eg, KS D 3507), carbon steel pipes for pressure service (eg KS D 3562), carbon steel for boilers and pressure vessels KS D 3560), carbon steel for low temperature pressure vessels (eg KS D 3586), carbon steel for machine structural use (mild steel, Rolling steels for welded structure (eg KS D 3515), Rolled steels for general structure (eg KS 3702), Rolled steels for welded structures building structure, eg KS D 3861) Hot-rolled atmospheric corrosion resisting steels for welded structures (eg KS D 3529).

도 2를 계속 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접속관(120)은 본체(110)와 마찬가지로 저탄소강 부재로 형성되며, 진공부품(예컨대, 진공펌프)에 끼워 맞춰진다. 저탄소강 부재는 고온에서 쉽게 산화(부식)될 수 있으므로, 진공 용기와 연결되는 접속관(120)과 타 부품 또는 타 기기와의 기밀면을 보호를 위해 접속관(120)과 기밀면이 접하는 부위에 스테인리스 스틸로 형성된 플랜지(130)를 접합할 수 있다. 바람직하게는 TIG 용접을 이용하여 저탄소강 부재의 접속관(120)와 스테인리스 스틸 소재의 플랜지(130)를 접합하여 고진공, 초고진공, 극고진공에 적합한 진공용기(100) 성형을 완성할 수 있다. 2, the connection pipe 120 according to one embodiment of the present invention is formed of a low carbon steel member like the body 110, and is fitted to a vacuum component (for example, a vacuum pump). Since the low carbon steel member can easily be oxidized (corroded) at a high temperature, the low-carbon steel member can be easily oxidized (corroded) at a portion where the hermetic surface is in contact with the connection pipe 120 to protect the hermetic surface between the connection pipe 120 connected to the vacuum container and other components or other devices The flange 130 formed of stainless steel can be joined to the flange 130. [ Preferably, the connection pipe 120 of the low carbon steel member and the flange 130 of the stainless steel material are joined to each other by TIG welding, thereby completing the vacuum container 100 suitable for high vacuum, ultra vacuum and ultra high vacuum.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지(130는 콘플랫 형태일 수 있다 콘플랫 형태의 플랜지(130)는 고진공 초고진공, 극고진공에 통용되고 있는 콘플랫형 금속플랜지와 구리 금속개스킷(표준형, 개량형)으로 이용될 수 있으며, 범용 진공 부품과 즉시 연결 가능한 장점이 있다.The flange 130, which is in the form of a cone flat, according to an embodiment of the present invention may be a cone-shaped metal flange commonly used in high vacuum ultra-high vacuum and ultra-high vacuum, and a copper metal gasket (standard type, ) And has the advantage that it can be connected immediately with a universal vacuum part.

본 발명의 일 실시예에 따른 접속관(120) 및 플랜지(130)는 연결되는 진공부품의 수에 대응되도록 형성될 수 있다.The connection pipe 120 and the flange 130 according to an embodiment of the present invention may be formed to correspond to the number of connected vacuum components.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 제조방법을 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 제조방법은 진공용기 성형단계(S100), 플랜지 용접단계(S200), 세척단계(S300)를 포함할 수 있다. 4 is a block diagram illustrating a vacuum container manufacturing method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, a vacuum container manufacturing method according to an embodiment of the present invention may include a vacuum container forming step S100, a flange welding step S200, and a cleaning step S300.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 성형단계(forming)(S100)는 저탄소강 부재를 소정 형상으로 성형하는 단계로, 진공용기의 본체(110) 및 접속관(120)을 형성하도록 벤딩(bending)단계, 절삭 (cutting & machining)단계, 연마(grinding)단계, 용접(welding)단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. A forming step S100 of forming a vacuum container according to an embodiment of the present invention is a step of forming a low carbon steel member into a predetermined shape and is a process of forming a body 110 and a connecting pipe 120 of a vacuum container by bending ), A cutting & machining step, a grinding step, and a welding step.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭단계는 광물질과 유기물질로 이루어진 수용성 절삭유를 이용할 수 있다.  In the cutting step according to an embodiment of the present invention, water-soluble cutting oil made of a mineral and an organic material may be used.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 용접단계(S200)는 저탄소강 소재의 접속관(120)과 스테인리스 스틸 소재의 플랜지를 접합하는 단계로, 바람직하게는 TIG 용접을 이용하여 저탄소강 부재의 접속관(120)와 스테인리스 스틸 소재의 플랜지를 접합하여 고진공, 초고진공, 극고진공에 적합한 진공용기 성형을 완성할 수 있다.The flange welding step (S200) according to an embodiment of the present invention is a step of joining a connection pipe 120 of a low carbon steel material to a flange of a stainless steel material. Preferably, (120) and a flange of a stainless steel material are bonded to each other, thereby completing a vacuum container molding suitable for high vacuum, ultra-high vacuum and ultra-high vacuum.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지(130)는 콘플랫 형태일 수 있다. 이와 같은 콘플랫 형태의 플랜지는 고진공 초고진공, 극고진공에 통용되고 있는 콘플랫형 금속플랜지와 구리 금속개스킷(표준형, 개량형)으로 이용될 수 있으며, 범용 진공 부품과 즉시 연결 가능하다. The flange 130 according to one embodiment of the present invention may be in a conplated configuration. Such a conpletted flange can be used as a con- duct type metal flange and a copper metal gasket (standard type, improved type), which are widely used in high vacuum ultra-high vacuum and ultra-high vacuum, and can be immediately connected to a general vacuum component.

본 발명의 일 실시예에 따른 세척단계(S300)는 성형이 완성된 진공용기(본체, 접속관, 플랜지)의 이물질을 제거하는 화학세척단계로, 오염원 제거단계, 표면산화막 제거단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 오염원이란 진공용기(100)에 부착되어 있는 유기물 및/또는 무기물 오염원을 의미한다. The cleaning step S300 according to an embodiment of the present invention is a chemical cleaning step for removing foreign substances from the vacuum container (main body, connecting pipe, flange), which has been completed, and includes at least one of a contamination removal step and a surface oxide removal step . Here, the contamination source means an organic matter and / or an inorganic pollution source attached to the vacuum container 100.

성형이 완성된 진공용기(100)는 고진공, 초고진공, 극고진공용 진공용기에 적합한 화학세척공정(chemical cleaning)을 거쳐야 한다. 화학세척공정은 (1) 유기물 기름을 제거하는 단계, (2) 무기물 기름을 제거하는 단계, (3) 두껍고 오염이 되어 있는 표면산화막을 제거하는 단계, (4) 유기물, 무기물 오염을 동시에 제거하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, (3) 두껍고 오염이 되어 있는 표면산화막을 제거하는 단계는 절삭공정을 거쳐 표면 오염이 심하지 않는 경우에 생략할 수 있다. The formed vacuum container 100 must undergo a chemical cleaning process suitable for high vacuum, ultra-high vacuum, and ultra-high vacuum chambers. The chemical cleaning process includes steps of (1) removing the organic oil, (2) removing the mineral oil, (3) removing the thick and contaminated surface oxide film, and (4) Step < / RTI > Here, (3) the step of removing the thick and contaminated surface oxide film can be omitted when the surface contamination is not severe through the cutting process.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 제조방법은 세척단계(S300) 이후에 부식방지 코팅단계(S400)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부식방지 코팅단계는 저탄소강 부재의 표면 산화(oxidation) 또는 부식(corrosion)을 막기 위해서 제작한 진공용기(100)의 내표면 및/또는 외표면에 부식방지용 물질을 코팅할 수 있다. The method of manufacturing a vacuum container according to an embodiment of the present invention may further include the anti-corrosion coating step (S400) after the cleaning step (S300). The anti-corrosive coating step according to an embodiment of the present invention includes a step of applying an anti-corrosive substance on the inner surface and / or outer surface of the vacuum container 100 manufactured to prevent oxidation or corrosion of the low carbon steel member Can be coated.

본 발명의 일 실시예에 따른 부식방지 코팅단계(S400)는 니켈, 니켈-인, 크롬 및 테플론 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질을 이용하여, 진공용기(100) 내표면 및/또는 외표면을 3 내지 5㎛ 두께로 코팅할 수 있다. 이와 같이 부식방지 코팅단계를 통하는 경우에 진공용기(100)를 200 내지 300℃까지 연속적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. The anti-corrosive coating step S400 according to an embodiment of the present invention may be performed by using a coating material containing at least one of nickel, nickel-phosphorus, chromium, and Teflon to prevent the surface and / Can be coated with a thickness of 3 to 5 탆. When the corrosion-resistant coating step is performed, the vacuum container 100 can be continuously used up to 200 to 300 < 0 > C.

이러한 부식방지 코팅단계(S400)는 진공용기(100)를 상온에서 사용하거나 부식성 기체를 사용하지 아니하는 진공공정에서는 생략할 수 있다. 또한, 진공용기(100)를 고온에서 사용하지만 진공용기(100) 내부에서 부식성기체를 사용하지 않는 다면 진공용기(100) 내부에는 산화방지 피막을 코팅을 하지 않을 수 있다. 또한, 진공용기(100)를 상온에서만 사용하고 내부에 진공용기(100) 내부에서 부식성 기체를 이용하지 않는 경우에는 산화방지 피막단계를 생략할 수 있다. The anti-corrosion coating step S400 may be omitted in a vacuum process in which the vacuum container 100 is used at room temperature or in which no corrosive gas is used. In addition, if the vacuum container 100 is used at a high temperature but the corrosive gas is not used in the vacuum container 100, the anti-oxidation film may not be coated inside the vacuum container 100. In addition, if the vacuum container 100 is used only at room temperature and a corrosive gas is not used inside the vacuum container 100, the oxidation preventing film step may be omitted.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소강 부재를 이용한 진공용기(200)를 제작하여 그 성능을 평가하였다. 저탄소강 부내는 현재 시판중인 재료를 이용하였으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기 제조방법에 따른 초고진공, 극고 진공용기를 제작하여 그 진공성능을 측정하였다. Referring to FIG. 3, a vacuum container 200 using a low carbon steel member according to an embodiment of the present invention was manufactured and its performance was evaluated. In the low carbon steel part, currently available materials were used, and an ultra high vacuum and ultra high vacuum container according to the method of manufacturing a vacuum container according to an embodiment of the present invention was manufactured and its vacuum performance was measured.

시험진공용기 1. 압력배관용 탄소강관 (KS D 3562)Test vacuum vessel 1. Carbon steel pipe for pressure piping (KS D 3562)

시험진공용기 2. 배관용 탄소강관(KS D 3507)Test vacuum vessel 2. Carbon steel pipe for piping (KS D 3507)

시험진공용기 3. 기계구조용강 (연강, KS 3752)Test vacuum container 3. Machine structure Molten steel (Mild steel, KS 3752)

시험진공용기 4. 스테인리스 스틸 (STS304)Test vacuum container 4. Stainless steel (STS304)

평가용 진공용기(200)의 저탄소강 부재는 위와 같은 3종(시험진공용기 1 내지 3)을 적용하여 평가하였고, 본 발명의 진공용기와 진공성능을 비교하기 위하여 진공용으로 가장 흔히 쓰이는 스테인리스 스틸(시험진공용기 4)을 함께 시험하였다 The low-carbon steel member of the evaluation vacuum vessel 200 was evaluated by applying the above-mentioned three types (test vacuum vessels 1 to 3), and in order to compare the vacuum performance with the vacuum vessel of the present invention, the most commonly used stainless steel (Test vacuum container 4) were tested together

평가용 진공용기(200)는 모두 동일한 크기로 도 3과 같이 제작하였다. 내표면적(inner surface area)은 2,600 cm2이고 출구(배기구) 플랜지(230)는 콘플랫형 CF40(안지름 36 mm)이다. The evaluation vacuum vessels 200 were all made in the same size as shown in FIG. The inner surface area is 2,600 cm < 2 > and the outlet (exhaust) flange 230 is a conforated CF40 (inner diameter 36 mm).

번호number 강종Steel grade 불순물 함량(%)Impurity content (%) 기체방출률
(mbar/scm2)Gas release rate
(mbar / scm 2 ) 탄소carbon 인sign 황sulfur 1One KS D 3562KS D 3562 0.090.09 0.010.01 0.0120.012 (3 ~ 8)*10-14 (3 to 8) * 10 -14 22 KS D 3507KS D 3507 0.10.1 0.0080.008 0.0040.004 1*10-13 1 * 10 -13 33 KS 3752KS 3752 0.20.2 0.0210.021 0.0070.007 (1 ~ 5)*10-14 (1 to 5) * 10 -14 44 KS STS304KS STS304 0.080.08 0.0450.045 0.030.03 (2 ~ 5)*10-12 (2 to 5) * 10 -12

표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공용기의 기체방출률(specific outgassing rate, 수소 기준)을 나타낸 것이다(상온에서 측정함). 시험은 진공용기(200)를 배기하면서 150℃에서 48시간 베이크 아웃 하고 난 후 상온에서 측정한 값이다. 측정은 게이지(300) 자체의 기체방출이 발생되지 않는 점성진공게이지(spinning rotor gauge)를 사용하였으며 압력상승법 (rate-of-rise method)을 따랐다.Table 1 shows the specific outgassing rate (based on hydrogen) of a vacuum container according to one embodiment of the present invention (measured at room temperature). The test was carried out at room temperature after baking out at 150 캜 for 48 hours while evacuating the vacuum container 200. The measurement was performed using a spinning rotor gauge in which no gassing of the gauge 300 itself occurred and followed the rate-of-rise method.

본 발명에 의한 탄소강 진공용기(시험진공용기 1,2,3)(200)의 기체방출률은 모두 1*10-13 mbar/scm2 이하로 매우 낮게 측정되었으며 극고진공용 진공용기의 재료로도 사용되기 충분한 값으로 평가된다. The gas release rates of the carbon steel vacuum vessels (test vacuum vessels 1, 2, 3) 200 according to the present invention were all measured at very low values of less than 1 * 10 -13 mbar / scm 2 and also used as materials for ultra high vacuum vessels Is evaluated to be a sufficient value.

또한 이 값은 초고진공 용기로 주로 쓰이는 스테인리스 스틸 STS304(시험진공용기 4)의 기체방출률(5*10-12 mbar/scm2) 보다 최소 20 배 ~ 최대 500 배 더 낮은 우수한 결과를 나타내었으며 고비용의 특수 처리한 스테인리스 스틸 진공용기의 기체방출률과 동일한 수준의 우수한 값으로 평가된다. This value was also at least 20 times to 500 times lower than the gas release rate (5 * 10 -12 mbar / scm 2 ) of stainless steel STS304 (test vacuum container 4), which is mainly used for ultrahigh vacuum vessels. It is evaluated to be an excellent value which is equal to the gas release rate of the specially treated stainless steel vacuum container.

한편, 시험용 진공용기(200)의 급속배기 성능을 측정하여 평가하였다. 도 3과 같이 제작된 진공용기의 출구 (배기구) 플랜지(230)에서 유효배기속도는 47 l/s(수소 기체 기준) 이고 진공도 측정은 추출게이지(300, extractor gauge)을 사용하였다.Meanwhile, the rapid evacuation performance of the vacuum container for testing 200 was measured and evaluated. 3, an effective exhaust speed was 47 l / s (hydrogen gas basis) in the outlet (exhaust) flange 230 of the vacuum container manufactured as shown in FIG. 3, and an extractor gauge 300 was used for vacuum degree measurement.

도 5를 참조하면, 2시간의 짧은 베이크 아웃을 포함하여 24시간이내 4*10-11 mbar 보다 더 낮은 매우 낮은 도달압력을 나타내었다(붉은 색). 이는 동일한 조건의 스테인리스 스틸 304 진공용기로 장시간 (24 시간 배기, 150℃에서 48시간 베이크 아웃 한 후 24 시간 후 측정한 값) 작업 후 얻은 값 2*10-10 mbar (검은 색) 보다 더 낮은 값으로 역시 본 발명의 일 실시예에 의한 진공용기의 우수한 성능을 보여주고 있다.Referring to FIG. 5, it showed a very low reaching pressure (red) lower than 4 * 10 -11 mbar within 24 hours including a short bakeout of 2 hours. This is a value lower than the value 2 * 10 -10 mbar (black) obtained after a long period of operation (24 hours of evacuation, 24 hours after baking out at 150 ° C for 24 hours) in a stainless steel 304 vacuum vessel of the same conditions And shows the excellent performance of the vacuum container according to one embodiment of the present invention.

이상과 같은 시험 및 평가로 저탄소강 진공용기(100)의 우수한 진공성능을 확인하였다. 따라서 본 발명에 의한 저탄소강 진공용기(100)는 매우 작은 기체방출률을 가지기 때문에 고진공, 초고진공용 진공용기로 활용될 수 있음은 물론이고, 저비용 고효율로 극고진공용 진공용기를 제공할 수가 있게 되었다.The excellent vacuum performance of the low-carbon steel vacuum vessel 100 was confirmed by the above-described tests and evaluations. Accordingly, since the low-carbon steel vacuum vessel 100 according to the present invention has a very small gas release rate, it can be utilized as a vacuum vessel for high vacuum and ultra-high vacuum, and it is also possible to provide a vacuum vessel with extremely low cost and high efficiency .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 진공용기
110: 본체
120: 접속관
130: 플랜지
200: 시험용 진공용기
230: 배기구 플랜지
300: 진공게이지100: Vacuum container
110:
120: connection pipe
130: Flange
200: Vacuum container for testing
230: Exhaust port flange
300: Vacuum gauge

Claims (10)

저탄소강 부재로 형성되며, 중공이 형성된 본체;
상기 저탄소강 부재로 형성되고, 상기 본체의 일면에 형성되며, 진공부품과 연결되는 접속관; 및
상기 접속관에 용접되는 플랜지를 포함하는 진공용기.
A body formed of a low carbon steel member and having a hollow;
A connection pipe formed from the low carbon steel member and formed on one surface of the body and connected to the vacuum component; And
And a flange welded to the connecting pipe.
제1항에 있어서,
상기 플랜지는 스테인리스 스틸로 형성되며, TIG 용접을 통해 상기 접속관에 용접되는 진공용기.
The method according to claim 1,
The flange is formed of stainless steel and is welded to the connecting tube through TIG welding.
중공이 형성된 본체 및 상기 본체의 일면에 형성되며 진공부품과 연결되는 접속관을 성형하는 성형단계;
상기 접속관에 플랜지를 용접하는 플랜지 용접단계; 및
상기 본체, 상기 접속관 및 상기 플랜지 중 적어도 하나의 이물질을 제거하는 세척단계를 포함하되,
상기 본체 및 상기 접속관은 저탄소강 부재로 형성되고, 상기 플랜지는 스테인리스 스틸로 형성되는 진공용기 제조방법.
A forming step of forming a hollow main body and a connecting pipe formed on one surface of the main body and connected to the vacuum part;
A flange welding step of welding the flange to the connection pipe; And
And a cleaning step of removing foreign matters of at least one of the main body, the connection pipe, and the flange,
Wherein the body and the connecting tube are formed of a low carbon steel member, and the flange is formed of stainless steel.
제3항에 있어서,
상기 진공용기 제조방법은 상기 세척단계 이후에
상기 본체, 상기 접속관, 상기 플랜지 중 적어도 하나의 내표면 또는 외표면 중 적어도 하나에 부식방지용 물질을 코팅하는 부식방지 코팅단계를 더 포함하는 진공용기 제조방법.
The method of claim 3,
The vacuum container manufacturing method may further include, after the cleaning step
Further comprising an anti-corrosive coating step of coating an anti-corrosive material on at least one of an inner surface or an outer surface of at least one of the main body, the connecting pipe, and the flange.
제4항에 있어서,
상기 부식방지 코팅단계는 상기 본체, 상기 접속관, 상기 플랜지 중 적어도 하나의 내표면 또는 외표면을 니켈, 니켈-인, 크롬 및 테플론 중 적어도 하나를 포함하는 코팅물질로 코팅하는 진공용기 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the corrosion-resistant coating step comprises coating an inner or outer surface of at least one of the body, the connecting tube and the flange with a coating material comprising at least one of nickel, nickel-phosphorus, chromium and Teflon.
제3항에 있어서, 상기 플랜지는 콘플랫 형태인 진공용기 제조방법.
4. The method of claim 3, wherein the flange is in a conplated configuration.
제3항에 있어서, 상기 성형단계는
벤딩(bending)단계, 절삭(cutting & machining)단계, 연마(grinding)단계, 용접(welding)단계 중 적어도 하나를 포함하는 진공용기 제조방법.
4. The method according to claim 3,
A method of manufacturing a vacuum container comprising at least one of a bending step, a cutting & machining step, a grinding step, and a welding step.
제7항에 있어서, 상기 절삭단계는
광물질과 유기물질로 이루어진 수용성 절삭유를 이용하는 진공용기 제조방법.
8. The method of claim 7, wherein the cutting step
A method for manufacturing a vacuum container using water-soluble cutting oil made of a mineral and an organic material.
제3항에 있어서, 상기 플랜지 용접단계는
TIG 용접을 이용하여 상기 접속관과 상기 플랜지를 접합하는 진공용기 제조방법.
4. The method of claim 3, wherein the flange welding step
And joining the connection pipe and the flange using TIG welding.
제3항에 있어서, 상기 세척단계는
상기 본체, 상기 접속관 및 상기 플랜지 중 적어도 하나의 오염원을 제거하는 단계 및 상기 본체, 상기 접속관 및 상기 플랜지 중 적어도 하나의 표면 산화막을 제거하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 진공용기 제조방법.
4. The method of claim 3,
Removing at least one contaminant from the body, the connecting tube, and the flange; and removing at least one surface oxide of the body, the connecting tube, and the flange.
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