隔膜、隔膜阀以及隔膜的制造方法

摘要

本发明提供一种隔膜、隔膜阀以及隔膜的制造方法，所述隔膜即使取得较大的移位量，其长期使用耐用性也不会降低，并且能够增大气体的流量(Cv值)。本发明的隔膜(1)具有：拱顶部(1D)，其为拱形；和凸缘部(1T)，其在拱顶部(1D)的周缘经由边界部(1K)而连续形成，隔膜(1)的外径Φ为10～35mm，所述隔膜(1)的特征在于，在拱顶部(1D)的凸侧，边界部(1K)的曲率半径R为0.6mm以上，隔膜(1)由钴基超合金构成，按质量比计，所述钴基超合金的组成范围由钴30％～45％、镍10％～20％、铬5％～20％、钨3％～5％、钼3％～9％、铁1％～40％以及不可避免的杂质构成。

权利要求

1.一种隔膜，所述隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，所述隔膜的特征在于，-1.3807在所述拱顶部的凸侧，所述边界部的曲率半径R与所述外径Φ满足R≥194.63Φ的关系，所述隔膜由钴基超合金构成，按质量比计，所述钴基超合金的组成范围由钴30%～

45%、镍10%～20%、铬5%～20%、钨3%～5%、钼3%～9%、铁1%～40%以及不可避免的杂质构成。

2.一种隔膜，所述隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，所述隔膜的特征在于，-1.3807在所述拱顶部的凸侧，所述边界部的曲率半径R与所述外径Φ满足R≥194.63Φ的关系，所述隔膜由镍基超合金构成，按质量比计，所述镍基超合金的组成范围由钴25%～

45%、铬12%～25%、钼8%～15%、铌0.1%～3%、镍12%～54.9%以及不可避免的杂质构成。

3.一种隔膜的制造方法，所述隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，在所述拱顶部的凸侧，-1.3807所述边界部的曲率半径R与所述外径Φ满足R≥194.63Φ 的关系，所述隔膜的制造方法的特征在于，将钴基超合金裁切成圆盘状后，成型为拱顶状，按质量比计，所述钴基超合金的组成范围由钴30%～45%、镍10%～20%、铬5%～20%、钨3%～5%、钼3%～9%、铁1%～40%以及不可避免的杂质构成。

4.一种隔膜的制造方法，所述隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，在所述拱顶部的凸侧，-1.3807所述边界部的曲率半径R与所述外径Φ满足R≥194.63Φ 的关系，所述隔膜的制造方法的特征在于，将镍基超合金裁切成圆盘状后，成型为拱顶状，按质量比计算，所述镍基超合金的组成范围由钴25%～45%、铬12%～25%、钼8%～15%、铌0.1%～3%、镍12%～54.9%以及不可避免的杂质构成。

5.一种隔膜阀，其特征在于，

所述隔膜阀具有权利要求1或2所述的隔膜。

说明书

隔膜、隔膜阀以及隔膜的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隔膜、隔膜阀以及隔膜的制造方法。

背景技术

[0002] 在使用高腐蚀性气体的半导体制造气体流程等中，对于作为腐蚀性气体的开关阀而起作用的隔膜阀，要求其具有较高的耐腐蚀性。因此，以往，在使用于半导体制造气体流程等的、高性能的隔膜阀中，使用了由钴基或镍基等的超合金制成的金属隔膜。

[0003] 另外，对于使用于上述用途的隔膜阀，要求其能够经受从低温到高温的范围内的2
烘烤，且具有能够承受从低压到超过150kg/cm 的高压的强度。另外，由于金属隔膜作为腐蚀性气体的开关阀以很高的频度反复使用，因此要求其具有在这种非常严酷的使用环境下的耐用性。

[0004] 为了满足这样的要求，对在耐腐蚀性、耐用性等特性上优异的金属隔膜和隔膜阀的开发正在积极进行(例如，参照专利文献1)。

[0005] 专利文献1：日本特开平8-4918号公报

[0006] 近年，随着与硅晶片和液晶面板等的大型化、半导体制造设备的高效化相伴随的系统的大型化处理，有增大流经隔膜阀的气体的流量(Cv值)的趋势。在隔膜阀中，通过使拱形的金属隔膜的鼓出部变形而使设置于气体流路的阀开闭，从而作为气体的开关阀起作用。因此，为了增大气体的流量(Cv值)，需要增大在阀门开闭时金属隔膜的移位量(变形量)，以增加流经隔膜阀的气体的量。

[0007] 可是，如果增大金属隔膜的移位量，则作用于金属隔膜的应力就会变大，从而存在隔膜阀的耐用次数变短的问题。因此，在维持耐用性的同时增大金属隔膜的移位量非常困难。

发明内容

[0008] 本发明是鉴于这种以往的实际情况而作出的，目的在于提供即使取得较大移位量也不会降低长期使用的耐用性、且能够增大气体的流量(Cv值)的隔膜、隔膜阀以及隔膜的制造方法。

[0009] 为了解决上述课题，本发明构成为如下结构。

[0010] 本发明的隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，所述隔膜的特征在于，在所述拱顶部的凸侧，所述边界部的曲率半径R为0.6mm以上，所述隔膜由钴基超合金构成，按质量比计，所述钴基超合金的组成范围由钴30％～45％、镍10％～20％、铬5％～20％、钨3％～5％、钼3％～9％、铁1％～40％以及不可避免的杂质构成。

[0011] 此外，本发明的隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，所述隔膜的特征在于，在所述拱顶部的凸侧，所述边界部的曲率半径R为0.6mm以上，所述隔膜由镍基超合金构成，按质量比计，所述镍基超合金的组成范围由钴25％～45％、铬12％～25％、钼8％～15％、铌0.1％～3％、镍12％～54.9％以及不可避免的杂质构成。

[0012] 本发明的隔膜中，优选的是：所述外径Φ和所述曲率半径R满足-1.5383
R≥136.97Φ 的关系。

[0013] 关于本发明的隔膜的制造方法，所述隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，在所述拱顶部的凸侧，所述边界部的曲率半径R为0.6mm以上，所述隔膜的制造方法的特征在于，将钴基超合金裁切成圆盘状后，成型为拱顶状，按质量比计，所述钴基超合金的组成范围由钴30％～45％、镍10％～20％、铬5％～20％、钨3％～5％、钼3％～9％、铁1％～40％以及不可避免的杂质构成。

[0014] 在本发明的隔膜的制造方法中，优选的是：所述外径Φ和所述曲率半径R满足-1.5383R≥136.97Φ 的关系。

[0015] 此外，关于本发明的隔膜的制造方法，所述隔膜具有：拱顶部，其为拱形；和凸缘部，其在所述拱顶部的周缘经由边界部而连续形成，所述隔膜的外径Φ为10～35mm，在所述拱顶部的凸侧，所述边界部的曲率半径R为0.6mm以上，所述隔膜的制造方法的特征在于，将镍基超合金裁切成圆盘状后，成型为拱顶状，按质量比计，所述镍基超合金的组成范围由钴25％～45％、铬12％～25％、钼8％～15％、铌0.1％～3％、镍12％～54.9％以及不可避免的杂质构成。

[0016] 在本发明的隔膜的制造方法中，优选的是：所述外径Φ和所述曲率半径R满足-1.5383R≥136.97Φ 的关系。

[0017] 此外，关于本发明的隔膜阀，其特征在于，该隔膜阀具有所述隔膜。

[0018] 本发明的隔膜中，在拱顶部的凸侧，将位于拱顶部与凸缘部的边界处的边界部的曲率半径R设定在预定的范围内，由此，能够有效减小施加于隔膜上的应力。因此，即使在增大隔膜的移位量并取得较大的Cv值的情况下，也能够具有很高的长期使用耐用性。此外，本发明的隔膜由预定组分的钴基超合金或镍基超合金形成，由此，硬度和拉伸强度高，即使使用在较高压力下寿命也很长，并且能够作为即使在腐蚀性气体中也能够使用的、高耐腐蚀性的隔膜。

[0019] 本发明的隔膜阀具备拥有所述优良特性的本发明的隔膜，由此能够作为具有高强度、耐腐蚀性和长期使用耐用性的隔膜阀。

[0020] 并且，根据本发明的隔膜的制造方法，能够提供具有高强度、耐腐蚀性和长期使用耐用性的隔膜。

附图说明

[0021] 图1是示出本发明的隔膜的一个例子的概略剖视图。

[0022] 图2是示出本发明的隔膜阀的一个例子的概略剖视图。

[0023] 图3是对实施例中的隔膜的移位量和反作用力的测量方法进行说明的示意图，其中，图3(a)是初始状态的隔膜的剖视图，图3(b)为测量反作用力时的隔膜的剖视图，图3(c)是测量隔膜的移位量和反作用力的测量装置的局部剖视图。

[0024] 图4(a)是示出外径为20mm的隔膜中的移位量和反作用力的关系的曲线图，图4(b)是示出相同隔膜中的边界部的曲率半径R和最大反作用力的关系的曲线图。

[0025] 图5(a)是示出外径为15mm的隔膜中的曲率半径R和最大反作用力的关系的曲线图，图5(b)是示出外径为26mm的隔膜中的曲率半径R和最大反作用力之间的关系的曲线图。

[0026] 图6(a)是绘出在外径为15～26mm时的、外径Φ与能够得到应力减小效果的曲率半径R的下限值(R0值)之间以及外径Φ与能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)之间的关系的曲线图，图6(b)是绘出在外径为10～40mm的范围内的、外径Φ与能够得到应力减小效果的曲率半径R的下限值(R0值)之间以及外径Φ与能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)之间的关系的曲线图。

[0027] 标号说明

[0028] 1：隔膜；1D：拱顶部；1T：凸缘部；1K：边界部；2：主体；3：盖体；4：第1流路；5：第2流路；6：阀座；7：阀杆；8：流体室；10：隔膜阀。

具体实施方式

[0029] 首先，对于本发明的隔膜以及隔膜阀，参照图1和图2进行说明。

[0030] 图1为示出本发明所述的隔膜的一个实施方式的概略剖视图，图2为示出本发明所述的隔膜阀的一个实施方式的概略剖视图。图2中，仅示出了隔膜附近的重要部分，为了简化说明，其它的结构要素在图示中省略。

[0031] 如图2所示，本实施方式的隔膜阀10具有：主体2，在其内部形成有第1流路4和第2流路5；和隔膜1，其周缘部通过盖体3固定并配置在主体2上。在主体2的内部形成有第1流路4，所述第1流路4从主体2的一个侧面2a到达主体2的上表面2c的中央部。在主体2的侧面2a形成有第1流路4的流入口4a，在主体2的上表面2c的中央部形成有第1流路4的流出口4b。在主体2中，在与形成有第1流路4的一侧相反的一侧形成有第
2流路5，该第2流路5从稍微偏离第1流路4的流出口4b的位置到达主体2的另一侧面
2b。在主体2的上表面2c形成有第2流路5的流入口5a，在主体2的侧面2b形成有第2流路5的流出口5b。在第1流路4的流出口4b，以比主体2的上表面2c突出的方式设有阀座6，由阀座6的上端部形成的流通口6a与隔膜1的中央部1a相对。主体2及盖体3由JIS标准的SUS316L等具有耐腐蚀性的金属或合金形成。

[0032] 隔膜1具有：球缺形状(拱形)的拱顶部1D，其中央部向上部侧鼓出且具有大曲率半径；和凸缘部1T，其经由边界部1K连续地形成于拱顶部1D的周缘。隔膜1的拱顶部1D的凹侧与阀座6相向配置，隔膜1通过设置在其上的盖体3而被固定。利用主体2的上表面2c、和具有顶部3A及周壁3B的筒状的盖体3的周壁下部的按压面3a，对设置于隔膜
1的周缘部的凸缘部1T进行夹持，由此，隔膜1被配置于主体2的上部。

[0033] 在盖体3的顶部3A的中央部设有供阀杆7贯通的贯通孔3b。阀杆7的最下端面和隔膜1的上表面进行面接触，在阀杆7的上部配置有能够使阀杆7上下移动的手柄等阀杆上下单元(图示略)。阀杆7由JIS标准的SUS316L等金属或合金等形成。

[0034] 在使隔膜阀10成为闭阀状态时，通过手柄等阀杆上下单元使阀杆7下降。这样，阀杆7下降并向下方按压隔膜1的中央部1a，由此，隔膜1弹性变形为图2中虚线所示的状态，并与阀座6抵接而阻塞流通口6a，从而成为闭阀状态。此外，在使隔膜阀10成为开阀状态时，通过阀杆上下单元使阀杆7上升。这样，隔膜1通过其弹力或流体压力而复原为原来的形状，并从阀座6上离开而敞开流通口6a，从而成为开阀状态。在隔膜阀10的开阀状态下，从流入口4a被导入至第1流路4的流体，在流过流通口6a后被导入由主体2和隔膜1形成的流体室8内，然后从流入口5a向流出口5b在第2流路5内流动。在隔膜阀10的闭阀状态下，隔膜1与阀座6相接触从而封闭流体的流通口6a。

[0035] 这样，在隔膜阀10中，通过是否由阀杆7按压隔膜1并使之变形，来进行阀的开闭。本发明的隔膜1具有下述特性：即使为了得到较大的流体的流量(Cv值)而增大隔膜1的移位量，其长期使用耐用性也不会降低。下面，通过图1对本发明的隔膜1详细地进行说明。

[0036] 本发明的隔膜1具有：拱形的拱顶部1D；和在拱顶部1D的周缘经由边界部1K而连续形成的凸缘部1T。

[0037] 隔膜1由下述钴基超合金或镍基超合金形成，所述钴基超合金按质量比计，其组成范围由钴30％～45％、镍10％～20％、铬5％～20％、钨3％～5％、钼3％～9％、铁1％～40％以及不可避免的杂质构成；所述镍基超合金按质量比计，其组成范围由钴25％～45％、铬12％～25％、钼8％～15％、铌0.1％～3％、镍12％～54.9％以及不可避免的杂质构成。下面，对规定这些组成范围的理由进行说明。

[0038] 钴(Co)自身的加工硬化能大，具有降低缺口脆性和提高疲劳强度的效果，可是如果达不到所述下限值，则提高疲劳强度的效果会变弱，如果超过所述上限值，则基体变得过硬而难以加工，同时，面心立方晶格相对于密排六方晶相可能会变得不稳定。因此，将上述钴基超合金的钴含量设定为30～45质量％，将上述镍基超合金的钴含量设定为25～45质量％。

[0039] 铬(Cr)是在确保耐腐蚀性上不可或缺的成分，且具有强化基体的效果，可是如果达不到所述下限值，则获得优异的耐腐蚀性的效果比较弱，如果超过所述上限值，则存在σ相析出而使加工性和韧性急剧降低的可能性。因此，将上述钴基超合金的铬含量设定为5～20质量％，将上述镍基超合金的钴含量设定为12～25质量％。

[0040] 镍(Ni)具有使面心立方晶相稳定化、维持加工性以及提高耐腐蚀性的效果，可是如果达不到所述下限值，就很难得到稳定的面心立方晶格，如果超过所述上限值，就存在机械强度降低的可能性。因此，将上述钴基超合金的镍含量设定为10～20质量％，将上述镍基超合金的镍含量设定为12～54.9质量％。

[0041] 钼(Mo)具有固溶于基体并强化基体的效果、使加工硬化能增大的效果、以及在与Cr的共存中提高耐腐蚀性的效果，可是如果达不到所述下限值，则增大加工硬化性的效果和提高耐腐蚀性的效果较弱，如果超过所述上限值，则存在σ相析出而使加工性和韧性急剧降低的可能性。因此，将上述钴基超合金的钼含量设定为3～9质量％，将上述镍基超合金的钼含量设定为8～15质量％。

[0042] 在所述钴基超合金中，钨(W)具有固溶于基体并强化基体、以及使加工硬化能增大的显著效果，可是如果达不到3质量％，则增大加工硬化能的效果较弱，如果超过5质量％，则存在σ相析出而使韧性降低的可能性。因此，所述钴基超合金的钨含量设定为3～5质量％。

[0043] 在所述钴基超合金中，铁(Fe)具有固溶于基体并强化基体的效果，可是如果含量过多就会降低耐氧化性，因此铁含量设定为1～40质量％。

[0044] 在所述镍基超合金中，铌(Nb)具有固溶于基体并强化基体、以及使加工硬化能增大的效果。如果达不到0.1质量％，则增大加工硬化能的效果较弱，如果超过3质量％，在存在σ相或β相(Ni3Nb)析出而使韧性降低的可能性。因此，所述镍基超合金的铌含量设定为0.1～3质量％。

[0045] 此外，在形成本发明的隔膜1的镍基超合金中，除了所述元素以外，也可以含有0.03质量％以下的碳(C)、0.5质量％以下的锰(Mn)、0.1～0.8质量％的钛(Ti)、0.1％以下的硅(Si)、1.1～2.1质量％的铁(Fe)等微量元素和不可避免的杂质。此外，在所述镍基超合金含有这些微量元素和不可避免的杂质的情况下，可以与一部分镍(Ni)进行置换。

[0046] 此外，在形成本发明的隔膜1的钴基超合金中，除了所述元素以外，也可以含有0.03质量％以下的碳(C)、0.04～0.12质量％的铝(Al)、0.8～1.05质量％的硅(Si)、
0.5～1.10质量％的锰(Mn)、0.1～0.8质量％的钛(Ti)等微量元素和不可避免的杂质。
此外，在所述钴基超合金含有这些微量元素和不可避免的杂质的情况下，可以与一部分铁(Fe)进行置换。

[0047] 在所述微量元素中，钛(Ti)具有很强的脱氧、脱氮和脱硫的效果以及使铸造组织微细化的效果。钛含量如果达不到所述下限值，就很难体现钛的添加效果，如果过多，则存在η相(Ni3Ti)析出而使韧性降低的可能性。因此，在所述钴基超合金含Ti的情况下，优选将其含量设定为0.1～0.8质量％；在所述镍基超合金含Ti的情况下，优选将其含量设定为0.1～0.8质量％。

[0048] 在所述微量元素中，锰(Mn)具有脱氧、脱硫的效果以及稳定面心立方晶相的效果，可是如果含量过多，则存在韧性降低的可能性。因此，在所述钴基超合金含Mn的情况下，优选将其含量设定为0.5～1.10质量％；在所述镍基超合金含Mn的情况下，优选将其含量设定为0.5质量％以下。

[0049] 在所述微量元素中，碳(C)固溶于基体，且与Cr、Mo、Nb、W等形成碳化物，具有防止晶粒粗大化的效果，可是如果含量过多，则存在韧性降低或耐腐蚀性恶化等的可能性，因此，在所述钴基超合金或所述镍基超合金含C的情况下，优选将其含量设定为0.03质量％以下。

[0050] 在所述微量元素中，铁(Fe)具有固溶于基体并强化基体的效果，可是如果含量过多，耐氧化性就会降低，因此，在所述镍基超合金含Fe的情况下，优选将其含量设定为1.1～2.1质量％。

[0051] 通过由这种组分的钴基超合金或镍基超合金形成隔膜1，能够制成硬度和抗拉强2
度高、即使使用在150kg/cm 以上的高压力下寿命也很长、且即使在腐蚀性气体中也能够使用的高耐腐蚀性的隔膜1和隔膜阀10。

[0052] 在本发明中，可以使隔膜1的外径Φ为10～35mm、高度H为0.4～1.4mm、凸缘部1T的宽度t为0.4～1.5mm、隔膜1的厚度为0.1～0.25mm，但也可以根据外径Φ和拱顶部1D的直径等进行适当的变更。

[0053] 位于隔膜1的拱顶部1D的凸侧的、边界部1K的曲率半径R为0.6mm以上。通过将边界部1K的曲率半径R设定为0.6mm以上，如后述实施例所示，能够在隔膜1通过阀杆7而变形时减小施加在隔膜1上的应力，因此能够提高长期使用耐用性。

[0054] 优选的是，边界部1K的曲率半径R(mm)相对于外径Φ(mm)设定成满足R＞-1.5383136.97Φ 的关系。通过将边界部1K的曲率半径R设定成满足该关系式，能够在使隔膜1变形时有效地减小施加在隔膜1上的应力，即使增大隔膜1的移位量并取得较大的Cv值，也能够制成长期使用耐用性很高的隔膜1。

[0055] 并且，在本发明中更加优选的是，将边界部1K的曲率半径R设定成使边界部1K-1.3807的曲率半径R(mm)和外径Φ(mm)满足R≥194.63Φ 的关系。越增大边界部1K的
曲率半径R，就越能够减小施加在隔膜1上的应力，特别是，通过将曲率半径R设定成满足-1.3807
R≥194.63Φ 的关系，能够与隔膜1的移位量无关地显示出较高的应力减小效果，因此这是优选的。

[0056] 此外，虽然曲率半径R的上限值并没有特别限定，但是例如在隔膜1的外径Φ＝10mm左右的情况下，如果设定过大的曲率半径，就无法区分凸缘部1T和边界部1K，制造工序或检查工序中的操作有可能变得困难。因此，在外径Φ为10～35mm的本发明的隔膜1中，如后述实施例所示，将R＝8.1左右作为上限，由此，能够与外径Φ的大小无关地显示出较高的应力减小的效果。

[0057] 通过将边界部1K的曲率半径R设定成满足这种关系，能够有效地减小施加在隔膜1上的应力，因此即使在设定了较大的Cv值的情况下，也能够制作出长期使用耐用性很高的隔膜1和隔膜阀10。

[0058] 接下来，对于隔膜1的制造方法进行说明。

[0059] 首先，将由所述组分构成的钴基超合金或镍基超合金通过真空溶解而高度净化，利用通过使冷加工率为40～90％而得到的、厚度为0.1～0.3mm的条状材料，通过冲裁将该条状材料裁切成圆盘状。然后，将裁切出的圆盘成型为拱顶状，由此，能够制成所期望的形状的隔膜1。此外，在将裁切出的圆盘成型为拱顶状之前或之后，还可以进行表面研磨。另外，在成型后，还可以以300℃～700℃的温度进行真空热处理。通过这样进行热处理，能够提高隔膜1的机械强度。

[0060] 本发明的隔膜1由所述的预定组分的合金形成，由此，硬度和拉伸强度高，即使使2
用在150kg/cm 以上的高压力下寿命也很长，并且能够显示出即使在腐蚀性气体中也能够使用的高耐腐蚀性。

[0061] 此外，本发明的隔膜1中，通过规定其外径Φ和边界部1K的曲率半径R，能够在隔膜1被阀杆7按压而变形时，使施加在隔膜1上的应力减小。因此，本发明的隔膜1即使在取得大移位量且设定了较大的Cv值的情况下，也能够拥有长期使用耐用性。

[0062] 本发明的隔膜阀10通过配置具有所述优异特性的本发明的隔膜1，能够形成为具有高强度、耐腐蚀性和长期使用耐用性的隔膜阀10。

[0063] 另外，根据本发明的隔膜的制造方法，能够提供具有高强度、耐腐蚀性和长期使用耐用性的隔膜1。

[0064] 以上，对本发明所述的压力传感器、隔膜及隔膜的制造方法的一个实施方式进行了说明，但是，构成所述压力传感器10和隔膜1的各部分只是其中的一个例子，可以在不脱离本发明的范围内进行适当的变更。

[0065] 【实施例】

[0066] 以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明并不受这些实施例限定。

[0067] (实施例1)

[0068] 一种合金，按质量比计其组分为，Cr：20.11％、Ni：32.07％、Mo：10.02％、Fe：1.9％、Nb：0.91％、Mn：0.2％、Ti：0.49％、C：0.014％、Si：0.04％，余量为Co和不可避免的杂质，将上述合金通过真空溶解而高度净化，然后在加工率为80％的条件下进行冷加工，从而制成厚度为0.1mm的条状材料。将该条状材料通过冲裁裁切成圆盘状之后，成型为拱顶状，由此，使图1所示的形状的隔膜形成为外径Φ＝20mm、厚度为0.1mm、高度H＝0.75mm、凸缘部宽度t＝1mm，并且制作出R的值分别设定为R＝0.6mm、R＝1.2mm、R＝2.5mm、R＝4.0mm、R＝5.7mm的多个隔膜。

[0069] 对于制作成的各个隔膜，测量隔膜的反作用力相对于作为隔膜的变形程度的移位量的关系。参照图3对测量方法进行说明。图3(a)是测量的初始状态的隔膜1的剖视图，在该初始状态下，以与外径Φ＝20mm的隔膜1的上表面相接触的方式设置有作为阀杆7的、外径为8mm的圆筒状的金属棒。图3(b)是测量反作用力时的隔膜1的剖视图，被阀杆7按压的隔膜1处于变形了移位量X的状态。如图3(b)所示，在通过阀杆7的按压而变形的隔膜1中，朝与阀杆7的按压方向相反的方向产生了反作用力。通过在图3(c)所示的测量装置30上设置隔膜1，来测量该隔膜1的反作用力。测量装置30具有圆盘状的基座31和盖在该基座31上的盖体32，且该测量装置30能够将隔膜1夹在基座31的外周部31a和盖体32的外周部32a之间。与作为测量对象的隔膜1的外径相应地准备多个该测量装置
30，以用于测量。关于测量装置30，将隔膜1的凸缘部1T夹在基座31和盖体32之间并固定，在隔膜1上部的阀杆7配置测压元件(load cell)9，通过该测压元件9能够测量载荷，同时也能够测量移位量。测量各个隔膜的移位量和反作用力之间关系而得到的结果在图
4(a)中示出。

[0070] 如图4(a)所示，随着边界部1K的曲率半径R增大，施加到隔膜上的反作用力变小。由于可以将反作用力看作是施加到隔膜上的应力，因此根据该结果可以知道：通过增大边界部1K的曲率半径R，能够减小施加在隔膜上的应力。

[0071] 另外，作为该结果的证据，如图2所示，将上述制作出的外径Φ＝20mm的各个隔膜设置于隔膜阀，使隔膜的移位量为0.3～0.6mm来进行隔膜阀的反复开闭，从而进行各个隔膜阀和各个隔膜的耐用实验。其结果在表1中示出。此外，在表1中，标记为“＞200万次”的数据是在超过200万次的时刻停止测量的数据，即使在200万次动作后也不存在开闭动作的异常，且在隔膜上没有发现龟裂等疲劳破坏的征兆。

[0072] 【表1】

[0073]

[0074] 根据表1的结果，只有在曲率半径R小的情况下，耐用次数才随着位移量的增大而减少。然而，如图4(a)所示，虽然各个隔膜的反作用力(应力)在移位量为0.4mm的附近达到最大值，但在本发明所述的曲率半径R为0.6mm以上的隔膜中，在移位量为0.4mm时，显示出能够经受住200万次以上的使用次数的长期使用耐用性。

[0075] 此外，使用一种合金，按质量比计其组分为，Co：38.8％、Ni：16.5％、Cr：12.0％、W：4.07％、Mo：4.03％、Si：0.9％、Mn：0.69％、Ti：0.64％、Al：0.11％、C：0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质，除此以外，与所述实施例1同样地制作出多个隔膜，并进行各个隔膜阀和各个隔膜的耐用实验。其结果是，能够得到与所述表1同样的结果，在由钴基超合金形成的、本发明所述的曲率半径R为0.6mm以上的隔膜中，在移位量为0.4mm时，显示出能够经受住200万次以上的使用次数的长期使用耐用性。

[0076] 另外，图4(b)是根据图4(a)所示的结果、绘出各个隔膜上的反作用力的最大值(最大反作用力)和边界部的曲率半径R之间的关系的图。根据该结果，在外径Φ＝20mm的隔膜上，在曲率半径R＝0.6～1.2mm附近，最大反作用力没有变化，但在R＝1.2～4.0mm附近，随着R的增大，最大反作用力减小。进而，在R为4.0mm以上时，虽然减小最大反作用力即应力的效果很明显，但即使再增大R，其效果也没有太大的区别。因此，为了推断能够减小外径Φ＝20mm时的最大反作用力(应力)的曲率半径R的数值范围，如图4(b)中虚线所示，插入辅助线La、Lb、Lc，并将辅助线La与Lb的交点A作为具有应力减小效果的曲率半径R的下限值(R0值)，将辅助线Lb与Lc的交点B作为能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)，从而求出曲率半径R的上限值(R0值)和R1值。其结果是，在外径Φ＝20mm时，曲率半径R的下限值(R0值)为1.4mm，R1值为3.1mm。

[0077] (实施例2)

[0078] 与实施例1相同地制作出外径Φ＝15mm、厚度为0.1mm、高度H＝0.50mm、凸缘部的宽度t＝1mm、且设定R＝0.5～6.7mm的多个隔膜。对于所得到的外径Φ＝15mm的各个隔膜，除了将阀杆的外径变更为6mm以外，与实施例1相同地求出最大反作用力和曲率半径R之间的关系。其结果示出在图5(a)中。

[0079] 如图5(a)所示，在外径Φ＝15mm的隔膜中，随着曲率半径R增大，最大反作用力减小。与实施例1相同地求出能够有效地减小作用于隔膜的反作用力(应力)的曲率半径R的上限值(R0值)、和能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)，结果，在外径Φ＝15mm时，曲率半径R的下限值(R0值)A2为2.1mm，R1值B2为4.6mm。

[0080] (实施例3)

[0081] 与实施例1相同地制作出外径Φ＝26mm、厚度为0.1mm、高度H＝0.95mm、凸缘部的宽度t＝1mm、且设定R＝0.5～6.1mm的多个隔膜。对于所得到的外形Φ＝26mm的各个隔膜，除了将阀杆的外径变更为10mm以外，与实施例1相同地求出最大反作用力和曲率半径R之间的关系。其结果示出在图5(b)中。

[0082] 如图5(b)所示，在外径Φ＝26mm的隔膜中，随着曲率半径R增大，最大反作用力减小。与实施例1相同地求出能够有效地减小作用于隔膜的反作用力(应力)的曲率半径R的上限值(R0值)、和能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)，结果，在外径Φ＝26mm时，曲率半径R的下限值(R0值)A3为1.0mm，R1值B3为2.1mm。

[0083] 将从实施例1～3得到的、与外径Φ对应的下述值总结在表1中，所述值为：能够得到应力减小效果的曲率半径R的下限值(R0值)；和能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)。并且，对能够得到应力减小效果的曲率半径R的下限值(R0值)与外径Φ的关系、以及能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)与外径Φ的关系进行绘制(图6(a))，求出近似公式(关系式)。求出的关系式同时示出在表2和图6(a)中。

[0084] 【表2】

[0085]

[0086] 接着，根据得到的关系式，绘出了在外径Φ＝10～40mm时的、能够得到应力减小效果的曲率半径R的下限值(R0值)和能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)(图6(b))。

[0087] 如图6(b)所示，在本发明所述的外径Φ＝10～35mm的隔膜中，根据外径Φ的-1.5383尺寸将曲率半径R设定成满足R≥136.97Φ 的关系，由此，能够减小施加于隔膜的反作用力(即，应力)。因此，很明显，即使在增大隔膜的移位量并取得较大的Cv值的情况下，也能够形成为长期使用耐用性很高的隔膜和隔膜阀。

[0088] 此外，通过将曲率半径R设定成大于等于图6(b)所示的能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)，能够与隔膜1的移位量无关地得到较高的应力减小效果。即，在本发明所述的外径Φ＝10～35mm的隔膜中，通过根据外径Φ的尺寸将曲率半径R-1.3807
设定成满足R≥194.63Φ 的关系，能够更加有效地减小施加于隔膜的反作用力(即，应力)。因此，很明显，即使在增大隔膜的移位量并取得较大的Cv值的情况下，也能够形成为长期使用耐用性很高的隔膜和隔膜阀。

[0089] 另外，如图6(b)所示，在本发明所述的外径Φ＝10～35mm的隔膜中，通过将曲率半径设定为R＝8.1mm左右，能够与外径Φ的大小及隔膜的移位量无关地、显示出较高的应力减小效果，很明显，即使在增大隔膜的移位量并取得较大的Cv值的情况下，也能够形成为长期使用耐用性很高的隔膜和隔膜阀。

[0090] 此外，使用一种合金，按质量比计其组分为，Co：38.8％、Ni：16.5％、Cr：12.0％、W：4.07％、Mo：4.03％、Si：0.9％、Mn：0.69％、Ti：0.64％、Al：0.11％、C：0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质，除此以外，与实施例1～3同样地、制作出外径Φ及曲率半径R不同的多个隔膜，并求出最大反作用力与曲率半径R之间的关系。然后，与实施例1～3同样地，对曲率半径R的下限值(R0值)与外径Φ的关系、以及能够得到较高的应力减小效果的曲率半径R的值(R1值)与外径Φ的关系进行绘制，求出近似公式(关系式)，结果，得到了与所述实施例1～3中得到的关系式相同的关系式。

[0091] 根据该结果，确认了下述情况，即，在由钴基超合金形成的、本发明所述的外径Φ＝10～35mm的隔膜中，通过根据外径Φ的尺寸将曲率半径R设定成满足-1.5383
R≥136.97Φ 的关系，能够减小施加在隔膜上的反作用力(应力)。此外，确认了下述-1.3807
情况，即，通过根据外径Φ的尺寸将曲率半径R设定成满足R≥194.63Φ 的关系，能够更加有效地减小施加于隔膜的反作用力(应力)。另外，确认了下述情况，即，通过将曲率半径设定为R＝8.1mm左右，能够与外径Φ的大小及隔膜的移位量无关地、显示出较高的应力减小效果。

[0092] 因此，很明显，本发明的隔膜即使在增大隔膜的移位量并取得较大的Cv值的情况下，也能够形成为长期使用耐用性很高的隔膜和隔膜阀。