JPH01283335A - 真空用アルミニウム合金 - 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】 −１−、、。

産業上の利用分野 この発明は、粒子加速器、核融合装置、イオンポンプの
電極、表面、分析装置、薄膜製造装置、薄膜形成用基板
等に用いられる。真空用アルミニウム合金に関する。

従来、の技術　。

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、最近になってアル
、ミニラムがこの用途に適していることが分かり、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、加工件が良いことなどの点
で優れているから、である。

そして、従来、Ｊ　Ｉ　５Ａ６０６１および、Ａ６０６
３な、どのＡ／−Ｍｇ−、Ｓｉ系合金、からなるものや
純アルミニウムからなるものが用いられていた。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記のようなＡｌ−Ｍ　ｇ　−Ｓ　ｉ系合金
を使用すると、この合金から形成された材料の表面の酸
化皮膜中にＭｇが拡散しているため、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ＡＩ単体の酸化皮
膜に較べてちみつさに劣る。ちみつさに劣れば、たとえ
ば炭素および一酸化炭素などの真空度低下物質が皮膜に
吸着しやすくなるとともに吸着した真空度低下物質の脱
離が困難な状態となり、真空引きを行なってもなかなか
除去できない。したがって、Ａｌ−Ｍｇ−３ｉ系合金か
らなる材料の表面が真空に晒された場合めガス放出率が
大きくなる。

さらに、押出型材の素材としてＡ６０６３およびＡ６０
６１などのＡｌ−Ｍｇ−３ｉ系合金を使用すると、これ
から得られた中空押出型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、現在てはチャン
バ内に走らせるビームのエネルギーは３０　Ｘ　３０　
ＧｅＶ程度であるので、チャンバ内壁面に沿って流れる
壁電流もあまり大きくならず、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程度まて
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、Ａ６０６３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。

一方、純アルミニウム、特に純度が９９．９９ｗｔ％以
上のものを用いれば、Ａｌ−Ｍｇ−８ｉ系合金からなる
ものを用いることによる上記問題点は解消できるが、純
アルミニウムはＡｌ−Ｍｇ−８ｉ系合金に比較して強度
がかなり小さいので、粒子加速器なと非常に大型の構造
物に用いるには強度不足であり、適していない。

この発明の目的は、上記問題を解消し、強度が八ρ−Ｍ
　ｇ　−Ｓ　ｉ系合金と同レベルでかつ電気抵抗および
ガス放出率が純アルミニウムと同レベルである真空用ア
ルミニウム合金を提供することにある。

課題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合金は、Ｓ　ｉ　Ｏ
，０５〜１３ｗｔ％、Ｃｕｂ、０５〜５ｗｔ％、Ｍｎ０
．０５−３ｗｔ％、ＣｒＯ，０５−１ｗｔ％、Ｔ　ｉ　
Ｏ，０５−１ｗｔ％、Ｖｏ、０５−１ｗｔ％、Ｚ　ｒ　
Ｏ，０５〜ｌｖｔ％、Ｆｅ０．０５−２ｗｔ％、および
ＣｏＯ，０５−１ｗｔ％のうちの１種または２種以上を
含み、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなる。

また、この発明による真空用アルミニウム合金は、上記
の元素のほかにさらに希土類元素の１種または２種以上
を０．５〜１０ｗｔ％含む。

さらに、この発明による真空用アルミニウム合金は、希
土類元素の１種または２種以上を０５〜１０ｗｔ％含み
、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなる。

上記において、Ｓｌ、ＣｕＳＭｎ、ＣｒＳＴｉ、Ｖ、Ｚ
ｒ、ＦｅおよびＣｏ、ならびにＹｌＬ　ａ　％　Ｃｅ　
％　Ｐ　ｒ　−、Ｎ　ｄ　ＳＰ　ｍおよびＳｍなどの希
土類元素は、これらのうちの１種または２種以上をアル
ミニウム合金中に含有せしめることによりアルミニウム
合金の電気抵抗およびガス放出率を余り大きくせずに強
度を大きくする性質を有する。しかしながら、その含有
量が上記下限値未満であれば上記効果は得られず、上限
値を越えると電気抵抗およびガス放出率が大きくなる。

したがって、その含有量は、それぞれ上記の範囲内で選
ぶべきである。また、上記いずれの場合にも、２種以上
の元素を含む場合には、その合計含有量は１５％以下と
するのがよい。

上記アルミニウム合金から真空用材をつくる場合には、
水分を含んだ大気と接触しないような酸素含有ガス雰囲
気または酸素を含む真空雰囲気で加工を行うのがよい。

酸素含有ガスとしては、酸素を含む不活性ガス（アルミ
ニウムに対して不活性なガスも含む）、純酸素、乾燥空
気などがある。乾燥空気としては、露点が一３０℃以下
、特に−５０℃以下のものを用いるのがよい。たとえば
、内部が真空状態として用いられる中空材を押出成形す
るには、押出されつつある型材の中空部内に酸素含有ガ
スを供給するか、あるいは押出されつつある型材の中空
部内を真空引きしつつ行う。

作　　　用 上記のような真空用アルミニウム合金によれば、電気抵
抗およびガス放出率が余り大きくならずに強度が大きく
なって、強度がＡρ−Ｍｇ−８ｉ系合金と同レベルでが
っ電気抵抗およびガス放出率が純アルミニウムと同レベ
ルとなる。

実　　施　　例 この発明の実施例を、以下図面を参照して比較例ととも
に説明する。

第１表に示す２３種類の合金から押出用ビレットをつく
った。

そして、第１図に示す押出装置により第２図に示す横断
面形状の中空パイプを押出成形した。

第１図において、（１）はコンテナ、（２）はコンテナ
（１）内のビレット、（３）（４）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
にガス噴出口（６）を有するポート・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
せられたガス通路、（１１）はダイ・ホルダ（８）に設
けられたガス供給口、（１２）はガス容器で、これに取
付けられた導管（１３）がガス供給口（１１）に接続せ
られている。ガス容器（１２）内には酸素６ｖｏ１％を
含み、残部アルゴンよりなる混合ガスを入れておいた。

（１４）はボルスタである。

そして、まずダイスを苛性洗浄した後均質化処理した各
ビレット（２）を押出温度５００℃、押出速度１０ｍ／
ｉ＋ｉｎで押出した。この押出と同時にガス容器（１２
）より混合ガスを導管（１３）、通路（１０）　（９）
を経て噴出口（６）より圧力２〜３ｋｇ　／　ｃｄで噴
出し、押出されつつある型材（１５）の中空部内に供給
した。ついで、僅か押出された後の型材（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（１６）を形成した。その後も
上記混合ガス（１７）の供給を継続し、所定長さ押出し
た後、型材（１５）をシャーで切断すると同時に切断端
を密封し、他方の密封端部を形成した（図示路）。

その後混合ガス（１７）を密封したままの型材（１５）
を２５０℃まで強制空冷し、続いて自然冷却した後引張
り矯正した。つぎに１８０℃で６時間時効処理を行った
。最後に型材（１５）の再密封端部（１６）を油を用い
ずかつエヤー・ブローなしで切断し、肉厚２ｍｍの中空
押出型材（１５）を得た。

上記のようにして得られた各種ビレット（２）からなる
中空押出型材（１５）の性能を評価するために内面のガ
ス放出率、引張り強さおよび導電率を測定した。ガス放
出率は、中空押出型材（１５）の内周面に加熱脱ガス処
理を施してから測定した。導電率は、標準軟鋼の導電率
を１００％としたときの値である。その結果を第２表に
まとめて示す。

（以下余白） 発明の効果 この発明の真空用アルミニウム合金によれば、電気抵抗
およびガス放出率が余り大きくならずに強度が大きくな
って、強度がＡρ−Ｍｇ−８ｉ系合金と同レベルでかつ
電気抵抗およびガス放出率が純アルミニウムと同レベル
となる。４、

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のアルミニウム合金を用いて中空押出
型材を製造するさいの押出成形途上を示す縦断面図、第
２図は第１図の■−■線にそう断面図である。 以　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　Ｓｉ０．０５〜１３ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜５ｗ
   ｔ％、Ｍｎ０．０５〜３ｗｔ％、Ｃｒ０．０５〜１ｗｔ
   ％、Ｔｉ０．０５〜１ｗｔ％、Ｖ０．０５〜１ｗｔ％、
   Ｚｒ０．０５〜１ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜２ｗｔ％、お
   よびＣｏ０．０５〜１ｗｔ％のうちの１種または２種以
   上を含み、残部アルミニウムおよび不可避不純物からな
   る真空用アルミニウム合金。
2. ２．　さらに希土類元素の１種または２種以上を０．５
   〜１０ｗｔ％含む請求項１記載の真空用アルミニウム合
   金。
3. ３．　希土類元素の１種または２種以上を０．５〜１０
   ｗｔ％含み、残部アルミニウムおよび不可避不純物から
   なる真空用アルミニウム合金。