JPH0285351A - 真空容器の製造方法 - Google Patents
真空容器の製造方法Info
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- JPH0285351A JPH0285351A JP23735688A JP23735688A JPH0285351A JP H0285351 A JPH0285351 A JP H0285351A JP 23735688 A JP23735688 A JP 23735688A JP 23735688 A JP23735688 A JP 23735688A JP H0285351 A JPH0285351 A JP H0285351A
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- stainless steel
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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。
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〕
本発明は真空チャンバー、配管など真空容器の製造方法
に関する。
に関する。
従来より真空容器用材料には素材として５Ｏ３３０４，
５ＵＳ３０４Ｌなどの１８Ｃｒ−８ＮｉステンレスＸ（
ＪＩＳＧ ４３０４他）が主に用いられ、その表面はＧ
ＢＢ（ガラスビードブラスト）処理、電解研磨処理され
て使用されることが一般的である。
５ＵＳ３０４Ｌなどの１８Ｃｒ−８ＮｉステンレスＸ（
ＪＩＳＧ ４３０４他）が主に用いられ、その表面はＧ
ＢＢ（ガラスビードブラスト）処理、電解研磨処理され
て使用されることが一般的である。
上記ステンレス材料は放出ガス量が少なく、耐食性、加
工性、溶接性にも優れ、真空容器用材料としてほぼ満足
できるものであり、１０−’Ｐａ台の真空も比較的容易
に得ることができる。
工性、溶接性にも優れ、真空容器用材料としてほぼ満足
できるものであり、１０−’Ｐａ台の真空も比較的容易
に得ることができる。
しかしながら、例えばＭＢＥ（モリキュラ、ビーム、エ
ピタキシー）装置のように成長させる結晶の品質面から
１０−’Ｐａ台の真空が要求されるのもその一例である
が、最近の真空のニーズは高度になっており、その要求
を満たすには真空容器用材料の放出ガス量が極力少ない
ことが真空装置の設計、制作上必須である。本発明は高
真空容器、配管などに適した放出ガス特性のすぐれたス
テンレス材料を提供せんとするものである。
ピタキシー）装置のように成長させる結晶の品質面から
１０−’Ｐａ台の真空が要求されるのもその一例である
が、最近の真空のニーズは高度になっており、その要求
を満たすには真空容器用材料の放出ガス量が極力少ない
ことが真空装置の設計、制作上必須である。本発明は高
真空容器、配管などに適した放出ガス特性のすぐれたス
テンレス材料を提供せんとするものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明者らは
、上記事情に鑑み放出ガス量が極めて少な（、かつ耐食
性、加工性、溶接性にも優れた金属材料を得るべく種々
検討をおこなった結果、Ｍｎ、 Ｎを多く含有させたス
テンレス鋼がこのような目的に合致することを見出し、
既に特許出願（特Ｊ１１６２−１５７８９３号）してい
るが、さらに詳細な検討を加えた結果、上記ステンレス
鋼の表面酸化処理により同材料放出ガス量がさらに減す
ることを確゛かめた。
、上記事情に鑑み放出ガス量が極めて少な（、かつ耐食
性、加工性、溶接性にも優れた金属材料を得るべく種々
検討をおこなった結果、Ｍｎ、 Ｎを多く含有させたス
テンレス鋼がこのような目的に合致することを見出し、
既に特許出願（特Ｊ１１６２−１５７８９３号）してい
るが、さらに詳細な検討を加えた結果、上記ステンレス
鋼の表面酸化処理により同材料放出ガス量がさらに減す
ることを確゛かめた。
表面酸化は通常大気圧の空気中において２００〜５００
°Ｃの温度で５〜５０時間の加熱によってなされるが、
雰囲気は空気中に限らず他の酸化性雰囲気でもよい。
°Ｃの温度で５〜５０時間の加熱によってなされるが、
雰囲気は空気中に限らず他の酸化性雰囲気でもよい。
本発明が対象とするステンレス鋼の成分範囲は重量比で
、Ｃ０，０８％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ２、０〜
１５．０％、Ｃｒ１５〜２３％、Ｎｔ７〜２０％、ＮＯ
，０５〜０．３５％、残部は実質的にＦｅである。
、Ｃ０，０８％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ２、０〜
１５．０％、Ｃｒ１５〜２３％、Ｎｔ７〜２０％、ＮＯ
，０５〜０．３５％、残部は実質的にＦｅである。
各成分範囲の限定理由は次のとおりである。
ＣＴＣはオーステナイト安定化元素であるが、多すぎる
と溶接したときにＣｒ炭化物を析出し、耐食性を損なう
ため上限を０．０８％とした。
と溶接したときにＣｒ炭化物を析出し、耐食性を損なう
ため上限を０．０８％とした。
Ｓ ｉ： Ｓ ｉは製鋼時、脱酸のために必要であり、
耐酸化性には有効に働らくが、強力なフェライト生成元
素であり、２．０％を越えると加工性を損なうた・め上
限を２．０％とした。
耐酸化性には有効に働らくが、強力なフェライト生成元
素であり、２．０％を越えると加工性を損なうた・め上
限を２．０％とした。
Ｍ ｎ ： Ｍ ｎはオーステナイト安定化元素として
有効であると同時に真空中への放出ガス量を著しく低下
させる。下限の２．０％はこのような放出ガス特性から
定めたもので、これより低くなると効果は少ない、また
１５．０％を越えると延性低下により加工性を損なうた
め上限を１５．０％とした。
有効であると同時に真空中への放出ガス量を著しく低下
させる。下限の２．０％はこのような放出ガス特性から
定めたもので、これより低くなると効果は少ない、また
１５．０％を越えると延性低下により加工性を損なうた
め上限を１５．０％とした。
Ｃｒ：Ｃｒはステンレス鋼の基本成分であり、優れた耐
食性を得るには最低１５％を必要とする。
食性を得るには最低１５％を必要とする。
一方２３％を越えると加工性が悪くなるので上限を２３
％とした。
％とした。
Ｎｉ：Ｎｉ はオーステナイトステンレス鋼の基本成分
の１つである。加工性、耐食性に有効な元素であるが下
限として７％以上を必要とする。また２０％を越えると
向上効果割合は小さく、高価であることから上限を２０
％とした。
の１つである。加工性、耐食性に有効な元素であるが下
限として７％以上を必要とする。また２０％を越えると
向上効果割合は小さく、高価であることから上限を２０
％とした。
ＮＵＮは強力なオーステナイト安定化元素であると同時
に熱間加工性を向上させる。熱間加工性向上には０．０
５％以上の添加を必要とする。一方高すぎると変形抵抗
が大きくなり製造性を損なうため上限を０．３５％とし
た。
に熱間加工性を向上させる。熱間加工性向上には０．０
５％以上の添加を必要とする。一方高すぎると変形抵抗
が大きくなり製造性を損なうため上限を０．３５％とし
た。
Ｍｎ、Ｎを多く含有するようなステンレス鋼は本発明の
他にも存在し、例えば５ｔｌＳ ２０１（Ｍｎ５．５〜
７．５％、Ｎ≦０．２５％）として知られているが本発
明とはその成分範囲も異なり、これら既存の合金ではＭ
ｎ、Ｈの積極的な添加は専らＮｉの代用としてオーステ
ナイト相安定化という目的にあり、表面酸化状態をつく
りだすことと相俟って、本発明者らが初めて明らかにし
たような放出ガス量を抑制するという放出ガス特性改善
効果については何らの知見もなかった。さらにこれらの
既存合金はＮｉ節減型であるので耐食性に難点がある（
Ｓ（Ｉｓ ２０１のＮｉ量は３．５〜５．５％）。例外
的にＮｉ量が高いものとしてＡＳＴＭ規格にＸＭ１９が
あるがＮｂ、 Ｖを含んでおり、Ｎｂ、 ＶはＴｉ
と同じように合金中の水素量を増大し高真空領域での放
出ガス量を著しく増加させ真空用材料としては不適であ
る。
他にも存在し、例えば５ｔｌＳ ２０１（Ｍｎ５．５〜
７．５％、Ｎ≦０．２５％）として知られているが本発
明とはその成分範囲も異なり、これら既存の合金ではＭ
ｎ、Ｈの積極的な添加は専らＮｉの代用としてオーステ
ナイト相安定化という目的にあり、表面酸化状態をつく
りだすことと相俟って、本発明者らが初めて明らかにし
たような放出ガス量を抑制するという放出ガス特性改善
効果については何らの知見もなかった。さらにこれらの
既存合金はＮｉ節減型であるので耐食性に難点がある（
Ｓ（Ｉｓ ２０１のＮｉ量は３．５〜５．５％）。例外
的にＮｉ量が高いものとしてＡＳＴＭ規格にＸＭ１９が
あるがＮｂ、 Ｖを含んでおり、Ｎｂ、 ＶはＴｉ
と同じように合金中の水素量を増大し高真空領域での放
出ガス量を著しく増加させ真空用材料としては不適であ
る。
表面酸化した高Ｍｎステンレス鋼が放出ガス特性に効果
を発揮する理由は不明であるが、表面酸化皮膜をオージ
ェ電子分光法（ＡＥＳ）により調べた結゛果、後述する
実施例に示した比較例１の５ＵＳ３０４Ｌでは鉄、クロ
ム主体の酸化物であるのに対し、本発明２．３および４
のステンレス鋼では鉄、クロム、マンガン主体の酸化物
であった。酸化皮膜の厚さに関しては４種とも５００〜
７００人の範鵡で放出ガス量との相関は見られなかった
。高真空領域、特に超高真空領域では真空中の残留ガス
主成分は水素ガスである。これは主に真空容器構成材料
であるステンレス鋼中の水素が真空側に接する表面から
放出されるためであるが、高Ｍｎステンレス鋼ではＭｎ
を含んだ表面酸化皮膜が水素の拡散を遅らせ、真空中へ
の水素の放出を抑えているものと考えられる。
を発揮する理由は不明であるが、表面酸化皮膜をオージ
ェ電子分光法（ＡＥＳ）により調べた結゛果、後述する
実施例に示した比較例１の５ＵＳ３０４Ｌでは鉄、クロ
ム主体の酸化物であるのに対し、本発明２．３および４
のステンレス鋼では鉄、クロム、マンガン主体の酸化物
であった。酸化皮膜の厚さに関しては４種とも５００〜
７００人の範鵡で放出ガス量との相関は見られなかった
。高真空領域、特に超高真空領域では真空中の残留ガス
主成分は水素ガスである。これは主に真空容器構成材料
であるステンレス鋼中の水素が真空側に接する表面から
放出されるためであるが、高Ｍｎステンレス鋼ではＭｎ
を含んだ表面酸化皮膜が水素の拡散を遅らせ、真空中へ
の水素の放出を抑えているものと考えられる。
大気中に保持されるステンレス鋼はいかに金属光沢を放
とうともその表面には不働態皮膜などの薄い酸化皮膜を
有する。ＳｉＣ祇＃６００研磨したステンレス鋼表面に
も約３０〜５０人の皮膜が存在する。大気中２００〜５
００°Ｃの温度で５〜５０時間の酸化処理を行ったもの
では約３００〜１０００人の皮膜が生成する。
とうともその表面には不働態皮膜などの薄い酸化皮膜を
有する。ＳｉＣ祇＃６００研磨したステンレス鋼表面に
も約３０〜５０人の皮膜が存在する。大気中２００〜５
００°Ｃの温度で５〜５０時間の酸化処理を行ったもの
では約３００〜１０００人の皮膜が生成する。
同一組成・構造をもつ皮膜においては膜厚の大きなほど
水素の拡散抑制能は大きいが、皮膜厚が１０００人を大
きく越えるようになると皮膜内にクランクが生じ水素の
拡散抑制能は減少に転する。
水素の拡散抑制能は大きいが、皮膜厚が１０００人を大
きく越えるようになると皮膜内にクランクが生じ水素の
拡散抑制能は減少に転する。
以下に本発明の製造方法によるステンレス鋼と比較例と
してＳＯＳ ３０４Ｌの放出ガス特性を示す。
してＳＯＳ ３０４Ｌの放出ガス特性を示す。
真空溶解→熱間圧延→溶体化処理した材料から板状試料
を切りだし、ＳｉＣ紙＃６００研磨後アセトンで脱脂し
た後、それぞれ第１表に示す処理をおこない試験に用い
た。試料表面積を試料室表面積以上となるようにし、オ
リフィス法で放出ガス料の測定をおこなった。
を切りだし、ＳｉＣ紙＃６００研磨後アセトンで脱脂し
た後、それぞれ第１表に示す処理をおこない試験に用い
た。試料表面積を試料室表面積以上となるようにし、オ
リフィス法で放出ガス料の測定をおこなった。
室温排気２４ｈｒ、さらに２５０℃Ｘ２４ｈｒのベーキ
ング後室温排気２４ｈｒの試験である。
ング後室温排気２４ｈｒの試験である。
供試材成分を第１表、
試験結果を第２表に示す。
第２表
この結果から本発明の製造方法により調整されたステン
レス鋼は比較例のＳＯ３３０４Ｌに比し、放出ガス量が
少なく放出ガス特性が極めてすぐれていることが明らか
である。
レス鋼は比較例のＳＯ３３０４Ｌに比し、放出ガス量が
少なく放出ガス特性が極めてすぐれていることが明らか
である。
実施例にも示した如く、本発明は高真空容器、配管など
に用いるのに適した放出ガス特性のすぐれたステンレス
材料を提供するものであり、超高真空を必要とする装置
を始めとし、中・高真空領域で使用される装置において
も小排気能力のポンプの使用を可能にするなど、真空装
置の設計、制作を容易にし、その工業的価値は著しく大
なるものである。
に用いるのに適した放出ガス特性のすぐれたステンレス
材料を提供するものであり、超高真空を必要とする装置
を始めとし、中・高真空領域で使用される装置において
も小排気能力のポンプの使用を可能にするなど、真空装
置の設計、制作を容易にし、その工業的価値は著しく大
なるものである。
Claims (2)
- （１）Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ
：２．０〜１５．０％、Ｃｒ：１５〜２３％、Ｎｉ：７
〜２０％、Ｎ：０．０５〜０．３５％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなるステンレス鋼を表面
酸化した後、真空容器に組立てることを特徴とする真空
容器の製造方法。 - （２）Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ
：２．０〜１５．０％、Ｃｒ：１５〜２３％、Ｎｉ：７
〜２０％、Ｎ：０．０５〜０．３５％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなるステンレス鋼により
組立てられた真空容器の真空側表面を酸化することを特
徴とする真空容器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23735688A JP2575050B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 真空容器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23735688A JP2575050B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 真空容器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0285351A true JPH0285351A (ja) | 1990-03-26 |
| JP2575050B2 JP2575050B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17014182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23735688A Expired - Lifetime JP2575050B2 (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 真空容器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2575050B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013181A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Nippon Steel Corp | 真空機器用オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23735688A patent/JP2575050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013181A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-15 | Nippon Steel Corp | 真空機器用オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2575050B2 (ja) | 1997-01-22 |
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