JP3370352B2 - ガス放出量の少い超高真空用チタン合金 - Google Patents
ガス放出量の少い超高真空用チタン合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極めて優れたガス放出
特性を有する超高真空用容器材として最適なチタン合金
に関する。
特性を有する超高真空用容器材として最適なチタン合金
に関する。
【０００２】
【従来技術】超高真空ないし極高真空を得るためのチャ
ンバーの材料としては、従来、特開平１−３１６４３９
及び特開平３−３１４５１に開示されているように鋼中
の不純物を極度に低減させた超清浄鋼が用いられたり、
加藤らの報告（真空ｖｏｌ．３４ １（１９９１）ｐ．
５６）に示されるようにガス放出量を抑えるために内面
に特殊な表面処理を施したステンレス鋼などが用いられ
ている。
ンバーの材料としては、従来、特開平１−３１６４３９
及び特開平３−３１４５１に開示されているように鋼中
の不純物を極度に低減させた超清浄鋼が用いられたり、
加藤らの報告（真空ｖｏｌ．３４ １（１９９１）ｐ．
５６）に示されるようにガス放出量を抑えるために内面
に特殊な表面処理を施したステンレス鋼などが用いられ
ている。
【０００３】しかし、このようなステンレス鋼を用いた
場合であっても、ターボポンプのみでは１０-11 ｔｏｒ
ｒ以上の極高真空を得ることは難しく、チタンサブリメ
ーションポンプやクライオポンプなどを用いる必要があ
る。さらに、ステンレス鋼を用いたチャンバーは重量が
大きくなる欠点を有している。
場合であっても、ターボポンプのみでは１０-11 ｔｏｒ
ｒ以上の極高真空を得ることは難しく、チタンサブリメ
ーションポンプやクライオポンプなどを用いる必要があ
る。さらに、ステンレス鋼を用いたチャンバーは重量が
大きくなる欠点を有している。
【０００４】一方、軽量な超高真空用材料として、アル
ミニウム合金が用いられることもあるが、この場合には
ガス放出量が多く１０-11 ｔｏｒｒ以上の極高真空を得
るのは極めて困難である。
ミニウム合金が用いられることもあるが、この場合には
ガス放出量が多く１０-11 ｔｏｒｒ以上の極高真空を得
るのは極めて困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のステ
ンレス鋼を超高真空用のチャンバ材として用いた場合、
ステンレス鋼からガスが放出されるため、１０-11 ｔｏ
ｒｒ以上の極高真空を得るためにはチャンバ内面を電解
研磨したり、鋼中の不純物を極度に低減させた超清浄鋼
が必要となる。さらに、上述したように、このような材
料を用いてもイオンポンプやチタンサブリメーションポ
ンプ、クライオポンプ等の複雑な真空排気系が必要とな
る。
ンレス鋼を超高真空用のチャンバ材として用いた場合、
ステンレス鋼からガスが放出されるため、１０-11 ｔｏ
ｒｒ以上の極高真空を得るためにはチャンバ内面を電解
研磨したり、鋼中の不純物を極度に低減させた超清浄鋼
が必要となる。さらに、上述したように、このような材
料を用いてもイオンポンプやチタンサブリメーションポ
ンプ、クライオポンプ等の複雑な真空排気系が必要とな
る。
【０００６】また、近年、宇宙空間で極高真空の実験を
行うことが考えられており、このような場合、チャンバ
材料の重量が問題となる。軽量なチャンバ材料として、
アルミ合金が用いられることもあるが、アルミ合金はガ
ス放出量が多く１０-11 ｔｏｒｒ以上の極高真空を得る
ことは容易ではない。
行うことが考えられており、このような場合、チャンバ
材料の重量が問題となる。軽量なチャンバ材料として、
アルミ合金が用いられることもあるが、アルミ合金はガ
ス放出量が多く１０-11 ｔｏｒｒ以上の極高真空を得る
ことは容易ではない。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、イオンポンプやチタンサブリメーション
ポンプ、クライオポンプなどの複雑な真空排気装置を用
いずターボポンプのみの比較的単純な真空排気系で１０
-11 ｔｏｒｒの極高真空を得ることが可能であり、かつ
軽量なチャンバを得ることができるガス放出量の少い超
高真空用チタン合金を提供することを目的とする。
ものであって、イオンポンプやチタンサブリメーション
ポンプ、クライオポンプなどの複雑な真空排気装置を用
いずターボポンプのみの比較的単純な真空排気系で１０
-11 ｔｏｒｒの極高真空を得ることが可能であり、かつ
軽量なチャンバを得ることができるガス放出量の少い超
高真空用チタン合金を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｐｄ，Ｐｔ，
Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓからなる群から選択される少
なくとも１種の白金系金属を０．０２〜１．０重量％、
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選
択される少なくとも１種を０．０２〜０．５０重量％の
範囲で含有し、不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯを夫々
Ｃ：０．０５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、
Ｏ：０．０８重量％以下に規定し、残部Ｔｉ及び不可避
的不純物よりなるガス放出特性の優れた超高真空用チタ
ン合金を提供する。また、上記合金にさらにＡｌを０．
２〜１．５重量％の範囲で含有するガス放出特性の優れ
た超高真空用チタン合金を提供する。
Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓからなる群から選択される少
なくとも１種の白金系金属を０．０２〜１．０重量％、
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選
択される少なくとも１種を０．０２〜０．５０重量％の
範囲で含有し、不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯを夫々
Ｃ：０．０５重量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、
Ｏ：０．０８重量％以下に規定し、残部Ｔｉ及び不可避
的不純物よりなるガス放出特性の優れた超高真空用チタ
ン合金を提供する。また、上記合金にさらにＡｌを０．
２〜１．５重量％の範囲で含有するガス放出特性の優れ
た超高真空用チタン合金を提供する。
【０００９】
【００１０】本願発明者らは、比較的軽量なチタン材を
前提として、超高真空中で、材料内部に固溶するガス成
分が真空側に拡散して表面から放出される現象を抑える
べく検討を加えた結果、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減させたチタン
合金において、白金系金属であるＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｏｓ及びＲｅのうちの一種以上と遷移金属であるＣ
ｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕの一種以上および
希土類金属であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ及びＥｒ並びにＹの一種以上を所
定量添加することによって、超高真空下でのこのような
ガス放出を低減することができることを見出した。ま
た、添加物系をこのような範囲にすることにより高加工
性が付与されることも見出した。さらに、このような合
金系にＡｌを所定量添加することによって上記特性を損
なわずに高強度化が図れることも併せて見出した。上記
構成を有する本発明は、本願発明者らのこのような知見
に基づいて成されたものである。以下、この発明につい
て詳細に説明する。先ず添加元素の限定理由について述
べる。 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ；
前提として、超高真空中で、材料内部に固溶するガス成
分が真空側に拡散して表面から放出される現象を抑える
べく検討を加えた結果、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減させたチタン
合金において、白金系金属であるＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｏｓ及びＲｅのうちの一種以上と遷移金属であるＣ
ｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕの一種以上および
希土類金属であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ及びＥｒ並びにＹの一種以上を所
定量添加することによって、超高真空下でのこのような
ガス放出を低減することができることを見出した。ま
た、添加物系をこのような範囲にすることにより高加工
性が付与されることも見出した。さらに、このような合
金系にＡｌを所定量添加することによって上記特性を損
なわずに高強度化が図れることも併せて見出した。上記
構成を有する本発明は、本願発明者らのこのような知見
に基づいて成されたものである。以下、この発明につい
て詳細に説明する。先ず添加元素の限定理由について述
べる。 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ；
【００１１】これら白金系金属元素は、超高真空チャン
バ内部に残留する分子状の水素を、材料表面でトラップ
し原子状の水素に分離する触媒の働きをする極めて重要
な元素である。本機能が発揮されるためには、上記元素
の少なくとも１種を合計で０．０２重量％以上添加する
ことが必要である。しかしながら、合計で１．０重量％
を越えて添加された場合には、加工性が著しく低下する
ため、真空容器への冷間成形が極めて困難になる。 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ；
バ内部に残留する分子状の水素を、材料表面でトラップ
し原子状の水素に分離する触媒の働きをする極めて重要
な元素である。本機能が発揮されるためには、上記元素
の少なくとも１種を合計で０．０２重量％以上添加する
ことが必要である。しかしながら、合計で１．０重量％
を越えて添加された場合には、加工性が著しく低下する
ため、真空容器への冷間成形が極めて困難になる。 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ；
【００１２】これら遷移金属元素は、上記白金系金属元
素によって表面に吸着した原子状の水素を固定する能力
の極めて高いＴｉ２ Ｃｏ，ＴｉＦｅ，Ｔｉ２ Ｎｉ，Ｔ
ｉＣｒ２ ，ＴｉＭｎ，Ｔｉ２ Ｃｕ等の金属間化合物を
生成させるために必要である。このような金属間化合物
を生成させるためには上記の元素の少なくとも１種を合
計で０．１重量％以上添加することが必要である。しか
しながら、３．０重量％を越えて過剰に添加した場合に
は生成された金属間化合物によって材料の延性および加
工性が低下する。 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，ＥｒおよびＹ；
素によって表面に吸着した原子状の水素を固定する能力
の極めて高いＴｉ２ Ｃｏ，ＴｉＦｅ，Ｔｉ２ Ｎｉ，Ｔ
ｉＣｒ２ ，ＴｉＭｎ，Ｔｉ２ Ｃｕ等の金属間化合物を
生成させるために必要である。このような金属間化合物
を生成させるためには上記の元素の少なくとも１種を合
計で０．１重量％以上添加することが必要である。しか
しながら、３．０重量％を越えて過剰に添加した場合に
は生成された金属間化合物によって材料の延性および加
工性が低下する。 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，ＥｒおよびＹ；
【００１３】これらの元素は、材料に固溶する酸素を内
部酸化により酸化物として固定することによって固体内
部から表面への固溶酸素の拡散を抑制する働きをする。
このような働きは、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，ＥｒおよびＹを単独で添加しても得ら
れるし、あるいは、ミッシュメタルのような形での複合
添加した場合においても変わらずに得られ、合計で０．
０２重量％以上添加した場合に有効に発揮される。しか
しながら、これらの１種または２種以上を合計で０．５
０重量％を越えて添加した場合には、析出した酸化物に
よって延性および加工性が著しく低下する。 Ｃ；
部酸化により酸化物として固定することによって固体内
部から表面への固溶酸素の拡散を抑制する働きをする。
このような働きは、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，ＥｒおよびＹを単独で添加しても得ら
れるし、あるいは、ミッシュメタルのような形での複合
添加した場合においても変わらずに得られ、合計で０．
０２重量％以上添加した場合に有効に発揮される。しか
しながら、これらの１種または２種以上を合計で０．５
０重量％を越えて添加した場合には、析出した酸化物に
よって延性および加工性が著しく低下する。 Ｃ；
【００１４】Ｃは材料に固溶した場合、表面に拡散し残
留ガス中の酸素と結合してＣＯガスを生成するためでき
るだけ低減させる必要がある。しかしながら、０．０５
重量％以下の含有量では、このような固体内部からの拡
散によるＣＯガス放出量は、対象とする１０-11 〜１０
-12 ｔｏｒｒではほとんど影響しない。従ってＣは０．
０５重量％以下に規定する。 Ｎ；
留ガス中の酸素と結合してＣＯガスを生成するためでき
るだけ低減させる必要がある。しかしながら、０．０５
重量％以下の含有量では、このような固体内部からの拡
散によるＣＯガス放出量は、対象とする１０-11 〜１０
-12 ｔｏｒｒではほとんど影響しない。従ってＣは０．
０５重量％以下に規定する。 Ｎ；
【００１５】Ｎも同様に材料中に固溶すると表面に拡散
してＮ2 ガスとなり放出される恐れがある。しかしなが
ら、本発明において対象とする１０-11 〜１０-12 ｔｏ
ｒｒのような真空度では、０．０５重量％以下のＮを含
有した場合では、Ｎ2 ガスによる著しい真空度の低下は
認められない。従ってＮは０．０５重量％以下とする。 Ｏ；
してＮ2 ガスとなり放出される恐れがある。しかしなが
ら、本発明において対象とする１０-11 〜１０-12 ｔｏ
ｒｒのような真空度では、０．０５重量％以下のＮを含
有した場合では、Ｎ2 ガスによる著しい真空度の低下は
認められない。従ってＮは０．０５重量％以下とする。 Ｏ；
【００１６】Ｏは、チタン合金の場合固溶度が高いた
め、真空中へのガス放出といった観点から最も管理が必
要な不純物である。材料中に固溶するＯは、表面からＯ
２ などの形で放出され、真空度の低下を招く。このた
め本発明では、上述のように、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，ＥｒおよびＹの１
種又は２種以上の添加によって酸素を固定するのである
が、酸素が０．０８重量％を越えて含有された場合は、
上記の元素による固定の効果が充分ではなく、ガス放出
が著しくなる。さらに、固定されたＯは酸化物の形とな
って、冷間成形性を著しく低下させる。 Ａｌ；
め、真空中へのガス放出といった観点から最も管理が必
要な不純物である。材料中に固溶するＯは、表面からＯ
２ などの形で放出され、真空度の低下を招く。このた
め本発明では、上述のように、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，ＥｒおよびＹの１
種又は２種以上の添加によって酸素を固定するのである
が、酸素が０．０８重量％を越えて含有された場合は、
上記の元素による固定の効果が充分ではなく、ガス放出
が著しくなる。さらに、固定されたＯは酸化物の形とな
って、冷間成形性を著しく低下させる。 Ａｌ；
【００１７】Ａｌは、ガス放出特性、冷間成形性に著し
い変化を生じさせず、材料の強度を上昇させるために有
効である。特に０．２重量％以上添加した場合、この効
果は著しい。しかしながら、１．５重量％を越えて添加
すると冷間成形性が低下し、真空容器への冷間加工が難
しくなる。即ち、Ａｌの添加は０．２〜１．５重量％が
望ましい。
い変化を生じさせず、材料の強度を上昇させるために有
効である。特に０．２重量％以上添加した場合、この効
果は著しい。しかしながら、１．５重量％を越えて添加
すると冷間成形性が低下し、真空容器への冷間加工が難
しくなる。即ち、Ａｌの添加は０．２〜１．５重量％が
望ましい。
【００１８】
【００１９】
【作用】従来のようにステンレス鋼を超高真空容器とし
て用いた場合、真空容器内部に残留するガスは、ステン
レス鋼中に固溶していた酸素や、介在物とマトリックス
界面にトラップされた水素、表面変質層に残留する酸素
などと鋼中の炭素と結びついたＣＯ，ＣＯ2 ガスなどよ
り構成されている。
て用いた場合、真空容器内部に残留するガスは、ステン
レス鋼中に固溶していた酸素や、介在物とマトリックス
界面にトラップされた水素、表面変質層に残留する酸素
などと鋼中の炭素と結びついたＣＯ，ＣＯ2 ガスなどよ
り構成されている。
【００２０】これに対して本発明は、Ｃ，Ｎ，Ｏを低減
したチタン合金に所定量のＰｄなどの白金系金属、Ｃｏ
などの遷移金属、Ｙやミッシュメタルなどの希土類金属
を添加したので、本発明のチタン合金を超真空容器とし
て用いた場合に、以下のメカニズムによって材料からの
ガス放出を抑制し、残留ガス固定を行うことができる。 （１）チタン合金中からの酸素の放出をＹやミッシュメ
タルなどの希土類金属により酸化物の形で材料内部に固
定し、低減させる。 （２）チャンバ内の残留ガス大部分を占めるＨ2 ガス
を、Ｐｄなどの白金系金属により、Ｈ原子として合金表
面に物理吸着させる。 （３）吸着されたＨ原子は、チタンとＣｏなどの遷移金
属よりなる水素トラップ能力の高い金属間化合物により
強く固定される。 また、本発明合金のガス放出特性を付与する各元素の添
加量の適正化を図ることにより、冷間成形性の高いチタ
ン合金を得ることが可能となる。
したチタン合金に所定量のＰｄなどの白金系金属、Ｃｏ
などの遷移金属、Ｙやミッシュメタルなどの希土類金属
を添加したので、本発明のチタン合金を超真空容器とし
て用いた場合に、以下のメカニズムによって材料からの
ガス放出を抑制し、残留ガス固定を行うことができる。 （１）チタン合金中からの酸素の放出をＹやミッシュメ
タルなどの希土類金属により酸化物の形で材料内部に固
定し、低減させる。 （２）チャンバ内の残留ガス大部分を占めるＨ2 ガス
を、Ｐｄなどの白金系金属により、Ｈ原子として合金表
面に物理吸着させる。 （３）吸着されたＨ原子は、チタンとＣｏなどの遷移金
属よりなる水素トラップ能力の高い金属間化合物により
強く固定される。 また、本発明合金のガス放出特性を付与する各元素の添
加量の適正化を図ることにより、冷間成形性の高いチタ
ン合金を得ることが可能となる。
【００２１】さらに、上記の２つの特長を有するチタン
合金に、所定量のＡｌを添加することにより、Ａｌの固
溶強化によって加工性、ガス放出特性を損なうことなく
強度を上昇させることができる。
合金に、所定量のＡｌを添加することにより、Ａｌの固
溶強化によって加工性、ガス放出特性を損なうことなく
強度を上昇させることができる。
【００２２】
（実施例１）
【００２３】表１に示す組成の合金をアーク溶解炉によ
りボタンインゴットに溶製し、熱間圧延・熱処理を施し
た後に各種試験に供した。なお、表１中番号１〜９は本
発明の範囲内の実施例であり、番号１０〜１９はその範
囲から外れる比較例である。また、番号２０は従来材で
あるステンレス鋼である。
りボタンインゴットに溶製し、熱間圧延・熱処理を施し
た後に各種試験に供した。なお、表１中番号１〜９は本
発明の範囲内の実施例であり、番号１０〜１９はその範
囲から外れる比較例である。また、番号２０は従来材で
あるステンレス鋼である。
【００２４】
【表１】
これらの供試材についてガス放出特性、及び機械的性質
を把握した。
を把握した。
【００２５】ガス放出特性については、昇温脱離分析装
置（ＴＤＳ）を用い、供試材を４００℃で昇温加熱して
ベーキング処理とし、その後室温におけるガス放出率を
求めた。ガス放出率は四重極質量分析装置（ＱＭＳ）の
測定強度にＱＭＳの各気体毎の感度係数、各気体毎の排
気速度を乗じることによって求め、番号２０の従来材と
の比の値とした。さらに一部の材料については、ＶＡＲ
インゴットにより板材を試材し、小型真空容器を作成
し、ターボ分子ポンプ（１８０ ｌ／ｓ）によりテスト
を行った。
置（ＴＤＳ）を用い、供試材を４００℃で昇温加熱して
ベーキング処理とし、その後室温におけるガス放出率を
求めた。ガス放出率は四重極質量分析装置（ＱＭＳ）の
測定強度にＱＭＳの各気体毎の感度係数、各気体毎の排
気速度を乗じることによって求め、番号２０の従来材と
の比の値とした。さらに一部の材料については、ＶＡＲ
インゴットにより板材を試材し、小型真空容器を作成
し、ターボ分子ポンプ（１８０ ｌ／ｓ）によりテスト
を行った。
【００２６】また、冷間成形性の指標として材料の限界
曲げ試験を行い、ベンドファクタ＝曲げポンチの半径／
板厚で整理を行った。さらに、各材料の引張試験を行
い、引張強さの比較もあわせて行った。表２にそれらの
結果を示す。
曲げ試験を行い、ベンドファクタ＝曲げポンチの半径／
板厚で整理を行った。さらに、各材料の引張試験を行
い、引張強さの比較もあわせて行った。表２にそれらの
結果を示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】表２から明らかなように、実施例である番
号１〜９の合金は、Ｈ2 ，ＣＯ＋Ｎ2 ，ＣＯ2 いずれの
ガスも従来材であるステンレス鋼と比較して１／１０以
下であり、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ2 ガスは非常に少
ない特徴を示した。また、冷間成形性も極めて高く、板
厚と同等程度までの曲げ半径においても割れが生じなか
った。さらに、Ａｌを添加した番号１，３，４，６，
８，９については、引張強さが４５ｋｇｆ／ｍｍ2 を越
える高い値を示した。一方、比較例である番号１０〜１
９は、ガス放出特性または加工性が劣っていることが確
認された。
号１〜９の合金は、Ｈ2 ，ＣＯ＋Ｎ2 ，ＣＯ2 いずれの
ガスも従来材であるステンレス鋼と比較して１／１０以
下であり、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ2 ガスは非常に少
ない特徴を示した。また、冷間成形性も極めて高く、板
厚と同等程度までの曲げ半径においても割れが生じなか
った。さらに、Ａｌを添加した番号１，３，４，６，
８，９については、引張強さが４５ｋｇｆ／ｍｍ2 を越
える高い値を示した。一方、比較例である番号１０〜１
９は、ガス放出特性または加工性が劣っていることが確
認された。
【００２９】例えば、番号１０は、白金系金属の量が本
発明の範囲よりも少ない例であるが、加工性は優れてい
るものの、ガス放出特性が優れているとはいい難い。一
方、番号１１は、白金系金属を本発明の範囲よりも過剰
に添加した場合であるが、優れたガス放出特性を有する
ものの、ベントファクターが５．５と冷間加工性に乏し
いことが確認された。
発明の範囲よりも少ない例であるが、加工性は優れてい
るものの、ガス放出特性が優れているとはいい難い。一
方、番号１１は、白金系金属を本発明の範囲よりも過剰
に添加した場合であるが、優れたガス放出特性を有する
ものの、ベントファクターが５．５と冷間加工性に乏し
いことが確認された。
【００３０】番号１２，１３は、遷移金属の量が本発明
の範囲から外れる例である。遷移金属が本発明の範囲よ
り少ない番号１３の場合には、ガス放出量がステンレス
鋼と比べて著しく少ないとはえない。一方、本発明の範
囲よりも過剰に添加した番号１２の場合には、加工性が
低下した。
の範囲から外れる例である。遷移金属が本発明の範囲よ
り少ない番号１３の場合には、ガス放出量がステンレス
鋼と比べて著しく少ないとはえない。一方、本発明の範
囲よりも過剰に添加した番号１２の場合には、加工性が
低下した。
【００３１】番号１４，１５は、希土類金属またはＹの
量が本発明の範囲から外れる例である。希土類またはＹ
が本発明の範囲よりも少ない番号１４では、酸素を含ん
だガス成分が多く放出され、ステンレス鋼とほぼ同等の
ガス放出特性しか得られなかった。一方、これらが本発
明の範囲よりも過剰に含まれた番号１５では、生成され
た酸化物により加工性が低下した。さらに、ガス放出特
性も損なわれた。
量が本発明の範囲から外れる例である。希土類またはＹ
が本発明の範囲よりも少ない番号１４では、酸素を含ん
だガス成分が多く放出され、ステンレス鋼とほぼ同等の
ガス放出特性しか得られなかった。一方、これらが本発
明の範囲よりも過剰に含まれた番号１５では、生成され
た酸化物により加工性が低下した。さらに、ガス放出特
性も損なわれた。
【００３２】番号１６〜１８は、Ｃ，Ｎ，Ｏが本発明の
範囲を越えて含有された場合である。いずれの場合も、
ガス放出特性が著しく低下し、ステンレス鋼並となって
しまうことが確認された。番号１９は、Ａｌが本クレー
ム範囲を越えて含有された場合である。ガス放出特性は
優れた結果を有するものの、冷間成形性に劣っていた。
範囲を越えて含有された場合である。いずれの場合も、
ガス放出特性が著しく低下し、ステンレス鋼並となって
しまうことが確認された。番号１９は、Ａｌが本クレー
ム範囲を越えて含有された場合である。ガス放出特性は
優れた結果を有するものの、冷間成形性に劣っていた。
【００３３】実施例の番号１の材料を用いて超高真空容
器（φ２００×３００）を試作した結果、１８０ ｌ／
ｓのターボポンプのみで６．８×１０−１１ｔｏｒｒの
超高真空を得ることができた。これは、同等のステンレ
ス製の超高真空容器の場合１．０×１０−８ｔｏｒｒと
比べ著しく到達真空度に差異があり、本発明材の優れた
ガス放出特性を裏付けるものといえる。なお、この真空
度の実験はいずれも２００℃×７２時間ベーク後、室温
にて２４時間冷却した後に行った。 （比較例）
器（φ２００×３００）を試作した結果、１８０ ｌ／
ｓのターボポンプのみで６．８×１０−１１ｔｏｒｒの
超高真空を得ることができた。これは、同等のステンレ
ス製の超高真空容器の場合１．０×１０−８ｔｏｒｒと
比べ著しく到達真空度に差異があり、本発明材の優れた
ガス放出特性を裏付けるものといえる。なお、この真空
度の実験はいずれも２００℃×７２時間ベーク後、室温
にて２４時間冷却した後に行った。 （比較例）
【００３４】この比較例はチタン合金をベースとしたも
のである。一定のチタン合金をベースとした表３に示す
組成の合金をアーク溶解炉によりボタンインゴットに溶
製し、熱間圧延・熱処理を施した後に各種試験に供し
た。なお、表1中番号２１〜３４は比較例である。
のである。一定のチタン合金をベースとした表３に示す
組成の合金をアーク溶解炉によりボタンインゴットに溶
製し、熱間圧延・熱処理を施した後に各種試験に供し
た。なお、表1中番号２１〜３４は比較例である。
【００３５】
【表３】
【００３６】ガス放出特性については、実施例と同様の
値を用い、さらに一部の材料については、ＶＡＲインゴ
ットにより板材を試材し、小型真空容器を作成し、ター
ボ分子ポンプ（８００ ｌ／ｓ）によりテストを行なっ
た。また、熱間加工性の指標として、熱間圧延後の材料
の割れを把握し、熱間加工性の評価を行った。それらの
結果を表４に示す。
値を用い、さらに一部の材料については、ＶＡＲインゴ
ットにより板材を試材し、小型真空容器を作成し、ター
ボ分子ポンプ（８００ ｌ／ｓ）によりテストを行なっ
た。また、熱間加工性の指標として、熱間圧延後の材料
の割れを把握し、熱間加工性の評価を行った。それらの
結果を表４に示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】表４から明らかなように、実施例である番
号２１〜２５の合金は、Ｈ2 ，ＣＯ＋Ｎ2 ，ＣＯ2 いず
れのガスも従来材であるステンレス鋼と比較して１／１
０以下であり、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ2 ガスは非常
に少ない特徴を示した。また、熱間加工性も良好であ
り、耳割れが生じた場合であっても１cmを越えなかっ
た。一方、比較例である番号２６〜３４は、ガス放出特
性または熱間加工性が劣っていることが確認された。例
えば、番号２６は、白金系金属の量が本発明の範囲より
も少ない例であるが、加工性は優れているものの、ガス
放出特性が優れているとはいい難い。
号２１〜２５の合金は、Ｈ2 ，ＣＯ＋Ｎ2 ，ＣＯ2 いず
れのガスも従来材であるステンレス鋼と比較して１／１
０以下であり、特に質量数２８のＣＯ＋Ｎ2 ガスは非常
に少ない特徴を示した。また、熱間加工性も良好であ
り、耳割れが生じた場合であっても１cmを越えなかっ
た。一方、比較例である番号２６〜３４は、ガス放出特
性または熱間加工性が劣っていることが確認された。例
えば、番号２６は、白金系金属の量が本発明の範囲より
も少ない例であるが、加工性は優れているものの、ガス
放出特性が優れているとはいい難い。
【００３９】同様に、番号２９，３１は、夫々遷移金
属、希土類金属またはＹの量が本発明の範囲よりも少な
い例である。いずれも実施例に比較してガス放出特性が
劣っていた。
属、希土類金属またはＹの量が本発明の範囲よりも少な
い例である。いずれも実施例に比較してガス放出特性が
劣っていた。
【００４０】一方、番号２７，２８，３０は、夫々、白
金系金属、遷移金属、及び希土類金属またはＹが本発明
の範囲を越える場合である。いずれも優れたガス放出特
性を有するものの、耳割れが大きく熱間加工が困難であ
った。
金系金属、遷移金属、及び希土類金属またはＹが本発明
の範囲を越える場合である。いずれも優れたガス放出特
性を有するものの、耳割れが大きく熱間加工が困難であ
った。
【００４１】番号３２〜３４は、Ｃ，Ｎ，Ｏが本発明の
範囲を越えて含有された場合である。いずれの場合も、
ガス放出特性が著しく低下し、ステンレス鋼並となって
しまうことが確認された。
範囲を越えて含有された場合である。いずれの場合も、
ガス放出特性が著しく低下し、ステンレス鋼並となって
しまうことが確認された。
【００４２】
【発明の効果】この発明によれば、複雑な真空排気装置
を用いずターボポンプのみの比較的単純な真空排気系で
１０−１１ｔｏｒｒの極高真空を得ることが可能であ
り、かつ軽量な超真空容器を得ることができるガス放出
量の少ない超高真空用チタン合金が提供される。本発明
のチタン合金を超真空容器に用いることによって、従来
のステンレス鋼製容器と比較して、高い到達真空度を比
較的容易に得ることができる。また、この発明の合金は
加工性に優れており、比較的容易に超真空容器に加工す
ることができる。
を用いずターボポンプのみの比較的単純な真空排気系で
１０−１１ｔｏｒｒの極高真空を得ることが可能であ
り、かつ軽量な超真空容器を得ることができるガス放出
量の少ない超高真空用チタン合金が提供される。本発明
のチタン合金を超真空容器に用いることによって、従来
のステンレス鋼製容器と比較して、高い到達真空度を比
較的容易に得ることができる。また、この発明の合金は
加工性に優れており、比較的容易に超真空容器に加工す
ることができる。
フロントページの続き
(72)発明者 中之瀬 恩
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社内
(72)発明者 石本 誠二
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社内
(56)参考文献 特開 昭48−71713（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−89834（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−120452（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−90525（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−249945（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−249674（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−4046（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−195119（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 14/00
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓ
からなる群から選択される少なくとも１種の白金系金属
を０．０２〜１．０重量％、 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選択される
少なくとも１種を０．０２〜０．５０重量％の範囲で含
有し、 不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯを夫々Ｃ：０．０５重
量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８重量
％以下に規定し、 残部Ｔｉ及び不可避的不純物よりなるガス放出特性の優
れた超高真空用チタン合金。 - 【請求項２】 Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ及びＯｓ
からなる群から選択される少なくとも１種の白金系金属
を０．０２〜１．０重量％、 Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕからなる群から
選択される少なくとも１種の遷移金属を０．１〜３．０
重量％、 Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈ
ｏ，Ｅｒの希土類元素及びＹからなる群から選択される
少なくとも１種を０．０２〜０．５０重量％、Ａｌを
０．２〜１．５重量％の範囲で含有し、 不純物元素としてのＣ，Ｎ及びＯを夫々Ｃ：０．０５重
量％以下、Ｎ：０．０５重量％以下、Ｏ：０．０８重量
％以下に規定し、 残部Ｔｉ及び不可避的不純物よりなるガス放出特性の優
れた超高真空用チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22415492A JP3370352B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | ガス放出量の少い超高真空用チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22415492A JP3370352B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | ガス放出量の少い超高真空用チタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665661A JPH0665661A (ja) | 1994-03-08 |
| JP3370352B2 true JP3370352B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=16809384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22415492A Expired - Fee Related JP3370352B2 (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | ガス放出量の少い超高真空用チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3370352B2 (ja) |
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| JP5348355B2 (ja) * | 2011-07-26 | 2013-11-20 | 新日鐵住金株式会社 | チタン合金 |
| EP2889386B1 (en) * | 2013-01-25 | 2018-04-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium alloy having excellent corrosion resistance in environment containing bromine ions |
| RU2744837C2 (ru) * | 2017-10-19 | 2021-03-16 | Зе Боинг Компани | Сплав на основе титана и способ получения комплектующей детали из сплава на основе титана с помощью аддитивного технологического процесса |
| CN108842099A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-11-20 | 广州宇智科技有限公司 | 一种轻量化火车制动系统紧固件用钛合金及其加工工艺 |
| CN114555842B (zh) * | 2019-10-30 | 2022-10-18 | 日本制铁株式会社 | 钛合金 |
| JP7050989B1 (ja) | 2021-03-12 | 2022-04-08 | 日本冶金工業株式会社 | アウトガス特性に優れるＦｅ－Ｎｉ合金およびその製造方法 |
| CN117732907A (zh) * | 2023-11-30 | 2024-03-22 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种提升钛合金无缝管疲劳性能的方法 |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP22415492A patent/JP3370352B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665661A (ja) | 1994-03-08 |
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