大気中での熱処理は、時間をかけて電解研磨した表面を酸化させます。同じ処理を真空中で行えば、表面は光沢を保ち、後洗浄も不要になります。これが真空部品の標準的な処理経路です。
真空熱処理と呼ばれる3つの異なる処理
1つ目は従来の金属熱処理（焼なまし、応力除去、焼入れ）を、酸化と脱炭を避けるために真空中で行うものです。2つ目は真空ろう付けで、炉が接合ツールになります。3つ目はベーキングで、組み立て済みのチャンバーを真空中で150–400 °Cに加熱し、封止前に吸着した水蒸気と水素を追い出します。それぞれ温度と雰囲気の要件が異なるため、サイクルを混同しないようにしています。
ベーキング — UHVを可能にする工程
電解研磨後、チャンバー内の主要な残留ガスは水です。水は常温ではゆっくりしか脱離しませんが、150 °C以上では速やかに脱離し、水素はおよそ250 °Cを超えると鋼から抜け始めます。連続排気しながら250–400 °Cで管理されたベーキングを行うことで、その大部分を除去できます。気密であってもベーキングしていないチャンバーは、いつまでも高真空域にとどまります。
当社の処理内容
ステンレス構造物の焼なましと応力除去、真空ろう付けサイクル、UHV用チャンバーのベーキングを実施しています。熱電対は炉内雰囲気だけでなくワークに直接取り付けるため、記録される温度プロファイルは炉内の雰囲気ではなく部品そのものを反映します。
後工程への影響
ベーキングは電解研磨の後、最終封止の前に実施します。研磨済みの表面を加熱しても仕上げは損なわれませんが、汚染された表面を加熱すると汚染が焼き付いてしまうためです。応力除去が必要な場合は、最終切削後に部品が動かないよう、最終加工の前に実施します。
自社一貫で対応している工程
- 304 / 316L stainless steel and 6061 / 5083 aluminium fabrication
- Clean-environment TIG welding with full penetration and no micro-porosity
- Helium mass-spectrometer leak testing to 1 × 10⁻⁹ mbar·l/s
- In-house electropolishing and passivation — not subcontracted
- Chamber bake-out to 150–400 °C for UHV outgassing control
- Precision-machined ISO-KF, ISO-K and CF (ConFlat) flanges
- Zeiss CMM verification to ±0.02 mm across large work envelopes
- 12 m gantry CNC machining — 12 m × 4 m × 2 m envelope
- SEMI-referenced documentation and inspection protocols
よくあるご質問
UHVチャンバーのベーキング温度は何度にすべきですか？
エラストマーシールを使用するチャンバーでは通常250 °C、全金属シールのチャンバーでは350–400 °Cです。上限は鋼材ではなく、シール材とろう材または溶接材料によって決まります。
ベーキングにはどのくらい時間がかかりますか？
保持は通常、設定温度で12–24時間、その後は真空中で管理しながら冷却します。冷却を急ぐと水が再吸着し、得られた効果の多くが失われます。
真空熱処理で表面仕上げは変わりますか？
真空中では酸化膜が形成されないため、表面は光沢を保ちます。元からなかった研磨面を復元することはできませんが、電解研磨面を劣化させることもありません。
アルミニウムも真空で熱処理できますか？
アルミニウムは通常、真空ではなく大気中または不活性雰囲気中で熱処理します。生成する酸化膜はほとんどの用途で有害ではなく保護的に働き、真空にするとコスト増に対してメリットが乏しいためです。
ヘリウムリーク検査に合格していればベーキングは不要ですか？
いいえ、必要です。気密性と脱ガスは別の問題です。漏れがまったくないチャンバーでも、内表面から水が脱離するためUHVに到達しないことがあります。
関連する加工能力
仕様どおりの製作をご検討ですか？
図面または仕様書をお送りいただければ、DDP価格・納期・検査計画をご提示します。