DE3991748C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nichtrostendes Stahlmaterial, das als Werkstoff für Komponenten von Halbleiterfertigungsvorrichtun­ gen, von Vakuumvorrichtungen etc. besonders geeignet ist. Die­ ses nichtrostende Stahlmaterial hat eine ausgezeichnete Wider­ standsfähigkeit gegen Verunreinigungen; nur wenig Feuchtigkeit wird abgegeben; das Material eignet sich daher besonders gut auch als Bestandteil von Prozeßgas- oder Ultrareinwasserzu­ fuhr- und -ablaufsystemen, für Reaktionsgefäße hoher Rein­ heitsgrade, wie sie bei der Fertigung von Hochqualitäts- und Hochleistungs-Halbleitererzeugnissen etc. erforderlich sind, ferner als Komponente von Ultrahochvakuumvorrichtungen etc.

In den letzten Jahren hat es in der Halbleitertechnik bemer­ kenswerte Fortschritte gegeben; die an Halbleitererzeugnisse gestellten Anforderungen hinsichtlich Qualität und Leistung wurden dementsprechend extrem gesteigert. Hinsichtlich der Teilung bei Stromleitungen für Halbleiterspeicher wird z. B. bereits eine Genauigkeit in der Größenordnung von einigen 10^-3 mm oder darunter, also 10^-4 mm gefordert; das führt dazu, daß schon die Ablagerung von extrem feinen Partikeln oder Mikro­ organismen auf dem Schaltungsmuster zu Kurzschlüssen führen kann. Aus diesem Grund werden im Halbleiterherstellungsprozeß bereits atmosphärische Gase, Reinstwasser und dergl. (nachstehend ggf. einfach als "Gase usw." bezeichnet) verwen­ det, von denen Ultrahochreinheit gefordert wird.

Angesichts dieser Forderungen wurden die größten Anstrengungen gemacht, die Reinheit der in die Fertigungsgeräte bzw. -systeme einzuleitenden Gase etc. zu erhöhen; bisher haben sich aber noch keine zufriedenstellenden Ergebnisse gezeigt. So bleibt es äußerst wichtig, die Menge von gasförmigen Nieder­ schlägen oder Verunreinigungen, die an der Oberfläche von Bau­ teilen von Gaszufuhr- und -abfuhreinrichtungen in Reinsystemen zur Halbleiterfertigung oder zur Behandlung oder Fertgigung von Systemen mit z. B. Reaktionskammern adsorbiert sind, weitest­ möglich zu unterdrücken; dsgl. auch die Freisetzung von gas­ förmigen Verunreinigungen etc. aus den Bauteilen selbst.

Die Bauteile sollen möglichst glatte Oberflächen haben, um die Berührungsflächen mit dem Reinstwasser oder dergl. möglichst klein zu halten und die Auflösung von Verunreinigungen zu ver­ hindern. Wenn bei weiterer Bearbeitung der Oberfläche eines solchen Bauteils eine unsaubere Schicht belassen wird, besteht die Möglichkeit, daß Gase usw. auf der unebenen Schicht adsor­ biert werden und auf diese Weise die Reinheit beeinträchtigen. Es ist daher auch eine wichtige Forderung, daß die Ausbildung einer solchen deformierten oder unebenen Schicht verhindert wird. Die Erwartungen konzentrieren sich auf elektrochemisch poliertes nichtrostendes Stahlmaterial, womit die obigen For­ derungen erfüllt werden könnten.

Ein solches bekanntes elektrochemisch poliertes nichtrostendes Stahlmaterial ist jedoch unbefriedigend bei den extrem hohen Anforderungen u. a. der neuesten Halbleiterfertigungsgeräte, weil nicht verhindert werden kann, daß sich Metallionen (Fe, Cr und Ni) im Wasser lösen; auch können sich PO₄ ^-3, SO₄ ^-2, NO₃ ^- aus der Elektrolytlösung auf der Oberfläche niederschlagen. Diese Umstände haben dazu geführt, Lösungen mit dem elektrochemisch polierten Stahlmaterial und somit eine Technik zur Verhütung der Eluierung von Metallionen oder dergl. durch oxidierende Behandlung der Oberfläche eines elek­ trochemisch polierten Stahlmaterials zu entwickeln, u. a. JP- 64-31 956-A und JP-64-87 760-A. In diesen beiden Publikationen wird der Zweck verfolgt, bei nichtrostendem Stahlmaterial die Oberfläche durch elektrochemisches Polieren unter ganz be­ stimmten Bedingungen zu glätten und sauber zu halten, um den Einsatz des Stahlmaterials in der Halbleiterfertigung zu ge­ währleisten.

Das brachte bereits Erfolge; aber inzwischen sind die Forde­ rungen nach immer höheren Reinheitsgraden bei Reinsystemen laufend gestiegen; u. a. Vermeidung von metallischen Verunrei­ nigungen und von Gasverunreinigungen, ferner von Verunreini­ gungen durch z. B. Wassermoleküle an der Oberfläche von Halb­ leiterkristallscheiben. Es hat sich im Sektor der Hochtechno­ logie herausgebildet, Werte bei der Feigabe von Feuchtig­ keitsmengen aus nichtrostendem Stahlmaterial z. B. für Flüssig­ keitsleitungen, Kamern usw. vom herkömmlichen Niveau von ein paar ppm oder darunter auf ein Niveau von einigen ppb oder darunter zu verlangen. Daraufhin sind nichtrostende Stahlma­ terialien, die einer Oberflächenoxidationsbehandlung unterzo­ gen wurden und bei ihrer Fertigung hinreichend rein und ausge­ zeichnet in ihren Eigenschaften zur Minderung der Feuchtig­ keitsabgabe sind, zum Einsatz als Bauteile in Reinsystemen nicht mehr brauchbar, wenn sie die Adsorption von Feuch­ tigkeit, Gasen, Fremdkörpern etc. während ihrer Bearbeitung, Behandlung oder ihres Gebrauchs zulassen.

Somit liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein nichtrosten­ des Stahlmaterial für Reinsysteme zu schaffen, das sich durch hohe Oberflächengüte und -reinheit auszeichnet und allen beschriebenen weiteren Reinst-Ansprüchen genügt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch das anspruchsge­ mäße Stahlmaterial gelöst.

Im Detail geht es also um nichtrostendes Stahlmaterial für Reinsysteme, das auf einen Oberflächenrauwert Rmax von höchstens 1 µm elektrochemisch poliert ist und das in einer oxidierenden Gasatmosphäre hoher Temperatur einer Oxidations­ behandlung unterzogen wird, so daß sich auf der Oberfläche ein amorpher Oxidfilm mit mindestens 7,5 nm Schichtdicke ausbildet, wobei das Verhältnis der Anzahl der O-H-gebundenen Sauerstoffatome zur Gesamtzahl Sauerstoffatome im Oxidfilm höchstens 30 Atomprozent beträgt. Es wird weiterhin die Forderung erfüllt, daß der Berührungswinkel zwischen dem rostfreien Stahlmaterial und Wasser, gemessen spätestens 30 Sekunden nach dem Aufbringen eines Wassertropfens mit 1 mm Durchmesser auf die Oberfläche eines kreisförmigen Kanals aus nichtrostendem Material mit einem Krümmungsradius von minde­ stens 2 mm, mindestens 38° beträgt. Es hat sich herausge­ stellt, daß dieses nichtrostende Stahlmaterial für Reinsysteme ausgezeichnet geeignet ist.

Wenn dagegen der Oberflächenrauhwert Rmax über 1 µm liegt, hat der sich auf der Oberfläche ausbildende Oxidfilm eine ungenü­ gende Dichte, so daß auch ein dickerer, sich auf der Oberflä­ che ausbildender Oxidfilm die Lösung von Elementbestandteilen nicht mehr zufriedenstellend verhindert. Bei der Erfindung muß der Oxidfilm amorph und mindestens 7,5 nm dick sein. Es können kristalline Oxidfilme die Widerstandsfähigkeit gegen die Gas­ freisetzung nicht verbessern; vgl. die o. a. JP-64-87 760-A. Ein amorpher Oxidfilm mit weniger als 7,5 nm ist zu dünn.

Nichtrostende Stahlmaterialien mit einem Oberflächenrauhwert Rmax von höchstens 1 µm und mit einem amorphen Oxidfilmüberzug von mindestens 7,5 nm Dicke erlauben erfindungsgemäß eine ge­ ringere Lösung der Metallionen und zeigen eine bessere Wider­ standsfähigkeit gegen die Gasfreisetzung als herkömmliche Wirkstoffe. Es hat sich weiter herausgestellt, daß auch nicht­ rostendes, mit einem solchen amorphen Oxidfilm versehenes Stahlmaterial beträchtliche Unterschiede bei der Feuchtig­ keitsfreisetzung zeigt, wenn die Konzentration der gasförmigen Verunreinigungen im Reinsystem, für das das Stahlmaterial ein­ gesetzt wird, auf ein Niveau von wenigen ppb gesenkt wird. Es gibt dabei möglicherweise noch andere Faktoren als die Dicke des Oxidfilms und dessen kristalline Natur. Es hat sich erfin­ dungsgemäß weiterhin ergeben, daß ein enger Zusammenhang zwi­ schen dem Verhältnis der O-H-gebundenen Sauerstoffatome zur Gesamtzahl Sauerstoffatome im Oxidfilm und der Widerstands­ fähigkeit gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung besteht.

Die Gründe dafür werden wie folgt angenommen.

Wenn nichtrostender Stahl in einer oxidierenden Gasatmosphäre einer Oxidationsbehandlung unterzogen wird, entstehen auf der Stahloberfläche Oxide vom M-O-Typ (dabei ist M gleich Fe, Cr, Ni oder dergleichen). In der Praxis, so muß man annehmen, entstehen aber auch Hydroxide vom M-OH-Typ in beträchtlichen Mengen und mischen sich in den Oxidfilm, je nach der Sauer­ stoffkonzentration in der Behandlungsatmosphäre, nach der Behandlungstemperatur und -zeit usw. oder auch nach den Oberflächeneigenschaften des behandelten Materials usw. Je nach den Bedingungen, unter denen das Stahlmaterial dann als Bauteil eines Reinsystems eingesetzt wird, werden sich die Hydroxide vom M-OH-Typ, wie angenommen wird, zersetzen und somit H₂O freisetzen und die Widerstansfähigkeit des Stahlmate­ rials gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung beeinträchtigen.

Zwischen der Menge der Hydroxide vom M-OH-Typ bzw. dem Ver­ hältnis der Anzahl der O-H-gebundenen Sauerstoffatome zur Gesamtzahl Sauerstoffatome im Oxidfilm und der Widerstands­ fähigkeit gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung hat sich die Beziehung gemäß Fig. 3 ergeben. Somit wurde bestätigt, daß die Menge der freigesetzten Feuchtigkeit drastisch ansteigt, wenn das obige Verhältnis etwa 30% übersteigt, und daß sich die Menge der freigesetzten Feuchtigkeit auf ein extrem niedriges Niveau von 10 ppb oder darunter einstellen läßt, wenn dieses Verhältnis unter 30% gehalten wird.

Ebenso wurde deutlich, daß die Widerstandsfähigkeit des Oxid­ films gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung in enger Beziehung zur Benetzbarkeit der Stahloberfläche steht, die durch den Berührungswinkel (R) zwischen der Oberfläche des Oxidfilms und einem Wassertropfen ausgedrückt wird; siehe nachstehend. Beispielsweise zeigt die Menge der freigesetz­ ten Feuchtigkeit einen scharfen Knick bei etwa 38° des Berüh­ rungswinkels (R), wie in Fig. 4 gezeigt wird, und es ist möglich, diese Widerstandsfähigkeit gegen die Feuchtigkeits­ freisetzung durch Einstellen des Berührungswinkels (R) auf über 38° beträchtlich zu verbessern. Der Grund für diese aus­ geprägte Tendenz kann wie folgt angenommen werden. Ein niedriger Wert des Berührungswinkels (R) des Oxidfilms bedeutet eine hohe Benetzbarkeit der Filmoberfläche. Eine Oxidfilm­ oberfläche dieser Art adsorbiert sehr leicht Feuchtigkeit, Fremdkörper, Gase usw., die in der atmosphärischen Luft oder im Reinsystem vorkommen, und die einmal auf der Oberfläche adsorbierte Materie wird von der Oberfläche nur schwer wieder freigegeben. Andererseits adsorbiert eine Oxidfilmoberfläche mit einem größeren Wert des Berührungswinkels (R) Feuchtig­ keit, Fremdkörper usw. auf der Oberfläche nur schwer, und auf der Oberfläche adsorbierte Materie wird von der Oberfläche leicht wieder freigegeben, so daß die Oberfläche rein bleibt. Dementsprechend kann die Menge der freigesetzten Feuchtigkeit durch Einregeln des Berührungswinkels (R) auf 38° oder dar­ über auf 10 ppb oder darunter eingestellt werden, wie die Er­ gebnisse in Fig. 4 zeigen.

Die Oberflächeneigenschaften des Oxidfilms, wie oben gezeigt, sind extrem bedeutsam für die Erreichung einer höheren Rein­ heit im Reinsystem. Das besagt, wenn die Benetzbar­ keit des Oxidfilms hoch ist, braucht man lange Zeit und viel Mühe, die an der Oxidfilmoberfläche haftende Feuchtigkeit bzw. Fremdkörper, die sich beim nachfolgenden Behandlungsvor­ gang wie Transport, Lagerung, Bau usw. auf der Oxidfilmober­ fläche abgesetzt haben, wieder zu entfernen, wie klein auch immer die Mengen der freigesetzten Feuchtigkeit des betref­ fenden Stahlmaterials und der Oxidoberfläche sein mögen. Zusätzlich ist es auch nicht immer möglich, Feuchtigkeit, Fremdkörper oder dergl., die sich auf der Oxidfilmoberfläche abgesetzt haben, vollständig zu entfernen. Auch wenn die sich auf der Oxidfilmoberfläche abgesetzte Menge Feuch­ tigkeit und dergl. beim Anlaufen eines Reinsystems nur gering ist, wird diese sich auf der Oberfläche abgesetzte Menge Feuchtigkeit und dergl. mit der Betriebsdauer schrittweise zunehmen und immer größere Auswirkungen auf den Betrieb haben.

Daher ist ein Oxidfilm mit geringerer Benetzbarkeit und damit geringerer Adsorptionsenergie günstiger. Das Kriterium für den günstigen Oxidfilm ist "der Berührungswinkel (R) 38°" im Hinblick auf die Daten gemäß Fig. 4.

Aus den obigen Gründen beträgt erfindungsgemäß das Verhältnis der Anzahl der O-H-gebundenen Sauerstoffatome zur Gesamtan­ zahl Sauerstoffatome im Oxidfilm höchstens 30 Atomprozent, und der Berührungswinkel (R) zwischen der Oberfläche des Oxidfilms und einem Wassertropfen beträgt mindestens 38°. Ein Oxidfilm, der diesen Anforderungen gerecht wird, läßt sich beispielsweise mit dem folgenden Verfahren erzielen.

Eine geeignete Arbeitsweise ist elektrochemisches Polieren eines rostfreien Stahlmaterials auf einen Oberflächenrauhwert Rmax von 1 µm oder darunter und Behandlung der polierten Oberfläche mit einem oxidierenden Verfahren in einer oxidie­ renden Hochtemperatur-Gasatmosphäre. Es ist erwünscht in diesem Fall, daß das rostfreie Stahlmaterial vorab hinrei­ chend getrocknet wird, um etwa anhängende Feuchtigkeit rest­ los zu entfernen, und auch das Gas vorab hinreichend zu trocknen, um dessen Feuchtigkeitsgehalt möglichst gering zu halten.

Ferner ist dann ein an das elektrochemische Polieren an­ schließendes Erhitzen unter Vakuum ein bevorzugtes Verfahren zur Verminderung des Gehalts an O-H-gebundenem Sauerstoff im Oxidfilm. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird der von der Oberfläche des rostfreien Stahls beim elektrochemischen Polieren aufgenommene kombinierte Wasser- und Hydroxidgehalt entfernt. Als Ergebnis verringert sich die Menge des O-H-ge­ bundenen Sauerstoffs, der sich anschließend in den Oxidfilm mischt, und der Oxidfilm bekommt eine noch weiter verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung. Die Erhitzungstemperatur zum Ausbilden des Oxidfilms liegt vorzugs­ weise zwischen 220 und 580°C. Wenn die Temperatur unter 220°C sinkt, ist die Bildungsrate des Oxidfilms gering, und die Ausbildung eines amorphen Oxidfilms mit 7,5 nm oder mehr Dicke benötigt lange Zeit, was wiederum ungünstig für die Produkti­ vität ist. Wenn die Temperatur über 580° ansteigt, wird der sich bildende Oxidfilm kristallin und somit läßt sich die erfindungsgemäß beabsichtigte Widerstandsfähigkeit gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung nicht erreichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Grafik, die die Beziehungen zwischen den analytischen Ergebnissen in O_1s eines Oxidfilms durch Röntgen-Photoelektroden-Spektroskopie (XPS) und der Zerstäu­ bungszeit für Material gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung und für Vergleichsmaterial gegenüberstellt.

Fig. 2 zeigt das Verfahren zum Messen des Berührungswinkels (R) eines Wassertropfens auf der Oberfläche eines Oxidfilms.

Fig. 3 ist eine Grafik, die die Zusammenhänge zwischen dem Verhältnis der Anzahl O-H-gebundener Sauerstoffatome zur Gesamtanzahl Sauerstoffatome in einem Oxidfilm und der aus dem Oxidfilm freigesetzten Feuchtigkeitsmenge zeigt.

Fig. 4 ist eine Grafik, die die Zusammenhänge zwischen dem Berührungswinkel eines Wassertropfens auf der Oberfläche eines Oxidfilms und der Menge der von diesem Oxidfilm freige­ setzten Feuchtigkeit zeigt.

Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert unter Bezugnahme auf die Anwendung auf ein Rohr aus Stahl AISI 316L, wie es weitge­ hend als nichtrostendes Stahlmaterial für Reinsysteme eingesetzt wird.

Beispiele

Die Innenfläche eines nichtrostenden Stahlrohres aus AISI 316L mit 9,53 mm Außendurchmesser, 1,0 mm Materialdicke und 4000 mm Länge wurde elektrochemisch poliert mit Hilfe einer wäßrigen H₂SO₄ (30 Gew.-%)-H₃PO₄ (55 Gew.-%)-Lösung als elektrochemische Polierlösung. Nach dem elektrochemischen Polieren wurde das Stahlrohr mit reinem warmen Wasser gewaschen und seine Innenfläche von selbst trocknen gelassen; dann wurde das Rohr mittels Durchblasen eines reinen N₂-Gases durch das Rohr nach­ getrocknet. Waschen und Trocknen wurden in einem staubfreien Raum vorgenommen, damit sich kein Staub oder dergl. auf dem Rohr absetzen konnte. Anschließend wurde die Innenfläche des Rohrs unter den Bedingungen in nachstehender Tabelle 1 einer Oxidationsbehandlung unterzogen und jedes auf diese Weise hergestellte Testrohr wurden den folgenden Prüfungen unterzo­ gen.

a) Für jede Rohrprobe wurde das O_1s-Spektrum des Films über die Innenfläche durch Röntgenaufnahmen-Elektronenspektro­ skopie (XPS) analysiert und die Sauerstoffatome wurden in O-M-gebundene Sauerstoffatome (M: metallisches Element) und O-H-gebundene Sauerstoffatome auf Wellenform unterteilt, um ihre Konzentrationsverteilung in der Tiefenrichtung des Films zu bestimmen. Ein Beispiel für das O_1s-Spektrum wird in Fig. 1 gezeigt. Aus diesen Ergebnissen wurde das Verhältnis zwischen der Anzahl der O-H-gebundenen Sauerstoffatome zur Gesamtanzahl der Sauerstoffatome im Oxidfilm erhalten (dieses Verhältnis wird im folgenden durch "das Verhältnis der O-H- gebundenen Sauerstoffatome" bezeichnet).

b) Auf jede Rohrprobe (Innendurchmesser 7,53 mm) wurde ein Wassertropfen mit 1 mm Durchmesser gesetzt, wie in Fig. 2 gezeigt wird (worin 1 das auseinandergeschnittene Testrohrma­ terial und 2 einen Wassertropfen bezeichnet), und der Berüh­ rungswinkel (R) zwischen der Innenfläche des Rohrmaterials 1 und dem Wassertropfen wurde gemessen. Die Winkelmessung (durch Ablesen eines Instruments) wurde spätestens 30 Sekun­ den nach dem Aufsetzen des Wassertropfens durchgeführt. Das bei diesem Versuch benutzte Wasser war ionenausgetauscht mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 1 × 10⁵ Ohm · cm.

c) Gasförmiges ultrahochreines N₂, das vorher auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,12 ppb oder darunter eingestellt war, wurde mit einer Rate von etwa 0,5 l/min in das Testrohr eingeleitet und der Feuchtigkeitsgehalt des auf der anderen Seite des Rohrs austretenden gasförmigen N₂ wurde gemessen zwecks Bestimmung der von der Innenwand des Rohrs freigesetz­ ten Feuchtigkeit (Wert gemessen 1 Stunde nach Beginn der Einleitung des Gases).

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, weisen die erfin­ dungsgemäßen (Nr. 1 bis 9) nichtrostenden Stahlmaterialien eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen die Freisetzung von Feuchtigkeit auf, während die Vergleichsmaterialien (Nr. 12 bis 15) mit Oxidfilm im Verhältnis von O-H-gebundenen Sauerstoff­ atomen über 30% sehr hohe Werte der Feuchtigkeitsfreisetzung zeigen und nur geringe Widerstandsfähigkeit gegen die Feuch­ tigkeitsfreisetzung aufweisen. Ebenso ist ersichtlich, daß von den nichtrostenden Stahlmaterialien mit einem Oxidfilm bei einem Verhältnis von O-H-gebundenen Sauerstoffatomen von nicht mehr als 30% sowie von den nichtrostenden Stahlmaterialien mit einem Oxidfilm im Verhältnis von O-H-gebundenen Sauer­ stoffatomen von über 30% diejenigen mit einem Berührungswin­ kel mit Wassertropfen von 38° und darüber eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung auf­ weisen, während diejenigen mit einem Berührungswinkel von unter 38° eine schlechtere Widerstandsfähigkeit gegen Feuch­ tigkeitsfreisetzung haben.

Das als Vorbehandlung durchgeführte elektrochemische Polieren zur Oberflächenbehandlung ist ein Mittel, durch welches verhältnismäßig leicht ein Oberflächenrauhwert Rmax von 1 µm oder darunter erzielt werden kann. Die Einstellung des Rmax auf oder unter 1 µm ist unerläßlich für die Verkleinerung der wahren Berührungsoberfläche mit Prozeßgasen oder dergl. und für restloses Entfernen der unebenen Schicht. In dieser Hinsicht zeigt das Vergleichsmaterial Nr. 10 einen Oberflächenrauhwert Rmax von über 1 µm wegen unzureichenden elektrochemischen Polierens, während das Vergleichsmaterial Nr. 15 eine verbleibende abgesetzte Schicht aufwies, weil das Material nicht elektrochemisch, sondern nur mechanisch poliert wurde, und das Vergleichsmaterial Nr. 17 hatte einen großen Oberflächenrauhwert Rmax 3,6 µm, weil es nach dem herkömmlichen Blankglühen keiner weiteren Behandlung unterzo­ gen wurde. Alle drei Vergleichsmaterialien Nr. 10, 15 und 17, zeigen eine unzureichende Widerstandsfähigkeit gegen die Feuchtigkeitsfreisetzung wegen hoher Verhältniszahlen für O-H-gebundene Sauerstoffatome oder kleinen Berührungs­ winkels (R).

Das Vergleichsmaterial Nr. 16, obwohl zu extrem glatter Oberfläche poliert, wie durch den Rauhwert Rmax = 0,2 µm an­ gezeigt wird, war keiner oxidierenden Behandlung unterzogen worden. Somit hatte das Material Nr. 16 ganz einfach einen 4 nm dicken Oxidfilm, der sich auf der elektrochemisch polierten Fläche ausgebildet hatte, mit einem hohen Gehalt an O-H-gebundenen Sauerstoffatomen und einem kleinen Berührungs­ winkel (R) mit einem Wassertropfen, und zeigte einen hohen Wert bei der Feuchtigkeitsfreisetzung. Das Vergleichsmaterial Nr. 13, das nach dem elektrochemischen Polieren einer oxidie­ renden Behandlung ausgesetzt war, hatte einen dünnen Oxid­ film von 7,0 nm und wies daher eine unzureichende Widerstandsfä­ higkeit gegen Feuchtigkeitsfreisetzung auf. Im Gegensatz dazu zeigte das erfindungsgemäße Material Nr. 9 mit einem Oxidfilm von nicht weniger als 8,0 nm einen extrem niedrigen Wert bei der Feuchtigkeitsfreisetzung. Somit ergibt sich deutlich, daß die Dicke des Oxidfilms mindestens 7,5 nm betragen muß. Je­ doch zeigten die Vergleichsmaterialien Nr. 11 und 15 hohe Werte bei der Feuchtigkeitsfreisetzung, obwohl diese Materia­ lien Oxidfilmdicken in der Größenordnung von 23,0 nm und 25,0 nm aufwiesen. Diese hohen freigesetzten Feuchtigkeitsmengen der Vergleichsmaterialien Nr. 11 und 15 sind die Folge entweder des extrem kleinen Berührungswinkels (R) mit einem Wasser­ tropfen, oder der großen Verhältniszahlen für O-H-gebundene Sauerstoffatome.

Das Vergleichsmaterial 11 zeigt den Fall, in dem der Oxidfilm auf der Stahloberfläche kristallin ist. In diesem Fall rauht sich die Oberfläche mikroskopisch auf mit einer entsprechen­ den Vergrößerung der Oberfläche und der Vermehrung der Feuch­ tigkeitsadsorptionsstellen. Obwohl solches Material mehr oder weniger annehmbar hinsichtlich der Feuchtigkeitsfreisetzung unmittelbar nach den Behandlungen ist, zeigt das Material schließlich eine beträchtliche Adsorption hinsichtlich Feuchtigkeit, Gasen oder Fremdkörpern, wenn es der atmosphä­ rischen Luft ausgesetzt wird.

Claims (1)

1. Nichtrostendes Stahlmaterial für Reinsysteme, bestehend aus einem bis zum Oberflächenrauhwert Rmax von höchstens 1 µm elektrochemisch polierten Stahlmaterial und einem darauf mit­ tels einer Oxidierungsbehandlung in einer oxidierenden Gas­ atmosphäre bei hoher Temperatur aufgebrachten amorphen Oxidfilm mit mindestens 7,5 nm Filmdicke, mit einem Verhältnis der An­ zahl der O-H-gebundenen Sauerstoffatome zur Gesamtzahl Sauer­ stoffatome im Oxidfilm von höchstens 30 Atomprozent, und mit einem Wert für den Berührungswinkel zwischen dem Stahlmaterial und Wasser von wenigstens 38°, gemessen innerhalb von 30 sec nach dem Aufbringen eines Wassertropfens von 1 mm Durchmesser auf die Oberfläche eines kreisförmigen Kanals aus dem Stahlma­ terial mit einem Krümmungsradius von mindestens 2 mm.