(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面のビッカース硬度が３００以上のステンレス鋼製である一対の継手部材の突合わせ端面に介在させられるガスケットであって、重量比でＮｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％、Ｃが０．０２％以下、Ｓｉが０．３０％以下、Ｍｎが０．４０％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００３％以下、Ｃｕが０．２５％以下、Ａｌが０．０１％以下であり、残部が不可避不純物および鉄からなるステンレス鋼製であり、表面のビッカース硬度が９０〜１６０であるガスケット。
【請求項２】
一対の管状継手部材と、両継手部材の突合わせ端面に介在させられる円環状ガスケットと、両継手部材を連結するねじ手段とを備えている管継手において、各継手部材が、表面のビッカース硬度が３００以上のステンレス鋼製であり、ガスケットが、重量比でＮｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％、Ｃが０．０２％以下、Ｓｉが０．３０％以下、Ｍｎが０．４０％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００３％以下、Ｃｕが０．２５％以下、Ａｌが０．０１％以下であり、残部が不可避不純物および鉄からなるステンレス鋼製でかつ表面のビッカース硬度が９０〜１６０であることを特徴とする管継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスケットおよびこれを備えた管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造用の流体制御装置では、一対の管状継手部材と、両継手部材の突合わせ端面に介在させられる円環状ガスケットと、両継手部材を連結するねじ手段とを備えている管継手がよく使用されている。この種の管継手では、管状継手部材およびガスケットが共に同材質のステンレス鋼（たとえばＳＵＳ３１６Ｌ）製とされるのが一般的であった。そして、そのビッカース硬度を実測してみると、継手部材の硬度が、表面で３１０〜３９０Ｈｖ、表面から１００μｍのところで２６０〜３２０Ｈｖ程度であり、ガスケットの硬度が、表面で３００〜３３０Ｈｖ、内部で２６０〜２９０Ｈｖ程度であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の管継手は、流体制御装置の保守点検のために着脱操作を繰り返し受けるものであり、管状継手部材およびガスケットが共に同材質のステンレス鋼製である上記従来の管継手では、ガスケットに比べて交換が困難な管状継手部材に傷が付き、管継手のシール性が保証されないという問題があった。ガスケットをステンレス鋼製からこれより軟らかいニッケル製または銅製に変更することは可能であるが、この場合には、半導体製造用ガスと反応するという別の問題が生じてしまう。たとえば、Ｎｉは、常温程度でＣＯと反応してＮｉカルボニル［Ｎｉ（ＣＯ）4 ］ガスとなり、Ｎｉの腐食によるシール性の低下や発生したガスによる半導体製造用ガスの純度低下を引き起こす。
【０００４】
この発明の目的は、ＣＯなどのガスと反応することがなく、しかも、ガスケットに比べて交換が困難な管状継手部材に傷が付くことを防止するガスケットおよびこのガスケットを備えた管継手を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明によるガスケットは、表面のビッカース硬度が３００以上のステンレス鋼製である一対の継手部材の突合わせ端面に介在させられるガスケットであって、重量比でＮｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％、Ｃが０．０２％以下、Ｓｉが０．３０％以下、Ｍｎが０．４０％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００３％以下、Ｃｕが０．２５％以下、Ａｌが０．０１％以下であり、残部が不可避不純物および鉄からなるステンレス鋼製であり、表面のビッカース硬度が９０〜１６０であるものである。
【０００６】
この発明による管継手は、一対の管状継手部材と、両継手部材の突合わせ端面に介在させられる円環状ガスケットと、両継手部材を連結するねじ手段とを備えている管継手において、各継手部材が、表面のビッカース硬度が３００以上のステンレス鋼製であり、ガスケットが、重量比でＮｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％、Ｃが０．０２％以下、Ｓｉが０．３０％以下、Ｍｎが０．４０％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００３％以下、Ｃｕが０．２５％以下、Ａｌが０．０１％以下であり、残部が不可避不純物および鉄からなるステンレス鋼製でかつ表面のビッカース硬度が９０〜１６０であることを特徴とするものである。
【０００７】
上記において、ガスケットの表面のビッカース硬度が９０よりも小さくなると、ガスケットの強度が不十分となり、１６０を越えると、表面のビッカース硬度が３００以上（通常は４００以下）のステンレス鋼製の継手部材に傷付く確率が増加する。ガスケットの表面のビッカース硬度のより好ましい値は、１００〜１４０Ｈｖである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとする。
【０００９】
図１および図２は、この発明のガスケットおよび管継手の第１実施形態を示している。図１に示すように、管継手(10)は、第１管状継手部材(11)および第２管状継手部材(12)と、第１継手部材(11)の右端面と第２継手部材(12)の左端面との間に介在させられる円環状ガスケット(13)と、第２継手部材(12)側から第１継手部材(11)にねじはめられたナット(14)と、ガスケット(13)を保持しかつ第１継手部材(11)に保持されたリテーナ(15)と、ナット(14)の頂壁と第２継手部材(12)のフランジ部との間に介在されたスラストリング(16)とよりなる。
【００１０】
各継手部材(11)(12)の突合わせ端面には、ガスケット押え用環状突起(17)(18)がそれぞれ形成されている。第１継手部材(11)には、さらに、ガスケット押え用環状突起(17)よりも径方向外側に位置する環状のリテーナ収納凹所(19)が形成されており、このリテーナ収納凹所(19)の内周面にリテーナ(15)が係合している。
【００１１】
ガスケット(13)は、両継手部材(11)(12)の流路径に等しい内径を有しており、小径部(13a) とこれよりも外径の大きい大径部(13b) とよりなる。
【００１２】
この管継手(10)によると、ガスケット(13)がリテーナ(15)に保持され、リテーナ(15)が第１継手部材(11)に保持され、ガスケット(13)の大径部(13b) が第２継手部材(12)に当接し、確実な位置決めが行われて、ずれによるシール性の悪化が防止される。この管継手(10)を分解して再組立てするさいには、必要に応じてガスケット(13)を交換し、ガスケット(13)以外のものは同じものを継続して使用する。
【００１３】
上記の管継手(10)において、リテーナ(15)、各継手部材(11)(12)およびガスケット(13)は、すべてステンレス鋼製であるが、リテーナ(15)はＳＵＳ３０４、各継手部材(11)(12)はＳＵＳ３１６Ｌであり、ガスケット(13)は、重量比でＮｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％、Ｃが０．０２％以下、Ｓｉが０．３０％以下、Ｍｎが０．４０％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００３％以下、Ｃｕが０．２５％以下、Ａｌが０．０１％以下であり、残部が不可避不純物および鉄からなるステンレス鋼製とされている。また、ガスケット用ステンレス鋼に含有するＮは１５０ｐｐｍ以下、Ｏは２０ｐｐｍ以下、Ｈは５．０ｐｐｍ以下にそれぞれ規制されている。
【００１４】
ガスケット(13)は、上記成分のステンレス鋼を総合で３Ｓ以上に相当する鍛練成形比で熱間加工の後、固溶化熱処理（温度１０１０〜１１５０℃、水冷）を実施したものであり、これにより、ビッカース硬度が９０〜１６０Ｈｖになるとともに、０．２％耐力が１７５Ｎ／ｍｍ2 以上、引張り強さが４８０Ｎ／ｍｍ2 以上、伸びが４０％以上、絞りが６０％以上という機械的性質を具備している。
【００１５】
ガスケット用ステンレス鋼を構成する成分比のうち、鉄基以外のＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏは主として酸化性環境や還元性環境下の耐食性を高める効用を奏するものであり、Ｎｉが１２．９０〜１５．００％、Ｃｒが１６．５０〜１８．００％、Ｍｏが２．００〜３．００％の範囲を外れた場合には、前記耐食性や高清浄度を得ることは困難となる。また、Ｃは溶接等の熱処理による炭化物の析出を抑える必要から０．０２％以下に規制されている。さらに、Ｓｉは耐食性や弾性を高める上で有用であるが、靭性の低下の防止や金属介在物を少なくするという点から０．３０％以下に規制されている。同様に、Ｃｕは熱間加工性の低下の防止や非金属介在物の減少を図るという見地から０．２５％以下に規制されており、また。Ａｌは表面性の劣化の防止や金属介在物の減少を図るため、０．０１％以下に規制されている。さらに、Ｍｎは溶接部近傍の耐食性の低下を防止する点から、０．４０％以下に、またＰおよびＳは有害物を少なくして非金属介在物の減少を図るという見地から０．０３％以下および０．００３％以下にそれぞれ規制されている。
【００１６】
また、ガスケット用ステンレス鋼の清浄度は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５５に規定する清浄度が０．０５％以下に規制されている。この清浄度を達成するために、真空二重溶解処理をし、不純物成分の含有量を極力低減させるとともに、偏析のない安定した鋼塊を得るようにしている。これにより、素材中に不純物成分（非金属介存物）があることに起因する傷が減少し、シール性低下が防止されている。
【００１７】
なお、第１継手部材(11)およびガスケット(13)のビッカース硬度を測定したところ、継手部材(11)は、突起(17)の表面で３８２Ｈｖ、突起(17)の表面から軸方向へ１００μｍのところで、３１２Ｈｖ、同３００μｍのところで２８０Ｈｖであり、これに対して、ガスケット(13)は、表面で１１０Ｈｖ、内部で１０５Ｈｖであった。
【００１８】
図３は、この発明のガスケットおよび管継手の第２実施形態を示している。同図に示すように、管継手(20)は、断面方形の環状ガスケット嵌め入れ凹所(27)を有する第１管状継手部材(21)と、第１管状継手部材(21)の右端面と第２管状継手部材（図示略）の左端面との間に介在させられる断面Ｃ形の円環状ガスケット(23)とを備えている。
【００１９】
継手部材(11)はＳＵＳ３１６Ｌであり、ガスケット(23)は、上記第１実施形態のガスケット用ステンレス鋼と同じステンレス鋼製である。
【００２０】
また、図４は、この発明のガスケットおよび管継手の第３実施形態を示している。この管継手(30)におけるガスケット(23)は、上記第２実施形態のガスケット(23)と同じ形状でかつ同じ材質である。この管継手(30)が第２実施形態の管継手(20)と異なる点は、第１管状継手部材(31)のガスケット嵌め入れ凹所(37)が、断面Ｃ形の円環状ガスケット(23)に対応して断面略半円状に形成されている点である。
【００２１】
上記第１から第３までの実施形態の管継手(10)(20)(30)と従来の管継手とについて、着脱繰り返しテストを行い、継手部材の傷の発生程度を５００倍に拡大して観察した。その結果を表１に示す。表１において、本発明１は第１実施形態のもの、本発明２は第２実施形態のもの、本発明３は第３実施形態のものを示し、比較例１および比較例２は第２実施形態のものに相当する従来のものを示し、比較例１はガスケットがＳＵＳ３１６Ｌ製、比較例２はガスケットがニッケル製である。また、硬度は、測定機器：マイクロビッカース、測定荷重：３００ｇ、測定時間：３０秒の条件下で測定したビッカース硬度であり、継手部材(11)(21)(31)の表面硬度は、ガスケット(13)(23)との接触面で測定し、同内部硬度はガスケット(13)(23)との接触面から軸方向へ１００μｍのところでの測定値を代表値とした。
【００２２】
【表１】
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表１に示したテスト結果から分かるように、比較例１では継手部材の傷の発生程度が大きく、また、比較例２のガスケットがニッケル製のものでも継手部材に傷が発生するのに対し、第１から第３までの実施形態のものでは、１０回着脱を繰り返した後でも継手部材(11)(21)(31)の傷の発生はない。すなわち、この発明によるガスケット(13)(23)および管継手(10)(20)によると、ガスケット(13)(23)に比べて交換が困難な管状継手部材(11)(21)(31)に傷が付くことが防止され、しかも、ガスケット(13)(23)および管状継手部材(11)(21)(31)は、共にステンレス鋼製であるから、ＣＯなどのガスと反応することがなく、シール性の低下や半導体製造用ガスの純度低下という別の問題を生じることはない。
【００２３】
【発明の効果】
この発明のガスケットおよび管継手によると、継手部材の表面のビッカース硬度が３００以上であるのに対し、ガスケットの硬度が１６０以下とされていることで、ガスケットに比べて交換が困難な管状継手部材に傷が付くことが防止され、これにより、シール性の低下という問題を生じることがなく、しかも、ガスケットおよび管状継手部材は、共にステンレス鋼製であるから、ニッケル製ガスケットを使用した際に生じる半導体製造用ガスの純度低下という問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるガスケットおよび管継手の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同要部の縦断面図である。
【図３】この発明によるガスケットおよび管継手の第２実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図４】この発明によるガスケットおよび管継手の第３実施形態の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
(11)    管状継手部材
(13)    ガスケット
(14)    ナット
(21)    管状継手部材
(23)    ガスケット
(31)    管状継手部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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