JP3194875B2 - 過酸化水素用ステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents
過酸化水素用ステンレス鋼及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属イオンの溶出
を極端に嫌う半導体製造装置等の分野において使用され
る配管・機器等を構成するステンレス鋼及びその製造方
法に関し、詳しくは、過酸化水素に対する金属イオンの
溶出量が極めて少ないステンレス鋼及びその製造方法に
関する。
を極端に嫌う半導体製造装置等の分野において使用され
る配管・機器等を構成するステンレス鋼及びその製造方
法に関し、詳しくは、過酸化水素に対する金属イオンの
溶出量が極めて少ないステンレス鋼及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】金属
イオンの溶出量が少ない材料としてチタン、タンタルや
樹脂類等が知られているが、前者材料は極めて高価であ
り、また、後者材料は耐熱性が充分でなく、パーティク
ルが出やすいという問題がある。
イオンの溶出量が少ない材料としてチタン、タンタルや
樹脂類等が知られているが、前者材料は極めて高価であ
り、また、後者材料は耐熱性が充分でなく、パーティク
ルが出やすいという問題がある。
【０００３】また、従来より、金属イオンの溶出を抑え
るために、ステンレス鋼の表面を研磨して平滑化する方
法が知られている。例えば、バフ研磨を施したステンレ
ス鋼は表面にスクラッチのある粒状の組織となるため、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ等の酸化物の不動態被膜は不均一に形
成され、Ｆｅイオン等の金属イオンの溶出量は多く、本
発明の対象とする分野に適用することはできない。
るために、ステンレス鋼の表面を研磨して平滑化する方
法が知られている。例えば、バフ研磨を施したステンレ
ス鋼は表面にスクラッチのある粒状の組織となるため、
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ等の酸化物の不動態被膜は不均一に形
成され、Ｆｅイオン等の金属イオンの溶出量は多く、本
発明の対象とする分野に適用することはできない。
【０００４】さらに、電解研磨を施したステンレス鋼で
は、上記した粒状の組織は電気化学的な溶解で除去さ
れ、加工変質層を持たない平滑な健全組織が得られる
が、その表面に形成される自然酸化による不動態酸化被
膜は極めて薄く、この場合も金属イオンの溶出量は充分
に低くないので、本発明の対象とする分野に適用するこ
とはできない。
は、上記した粒状の組織は電気化学的な溶解で除去さ
れ、加工変質層を持たない平滑な健全組織が得られる
が、その表面に形成される自然酸化による不動態酸化被
膜は極めて薄く、この場合も金属イオンの溶出量は充分
に低くないので、本発明の対象とする分野に適用するこ
とはできない。
【０００５】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、過酸
化水素に対する金属イオンの溶出量が極めて少ないステ
ンレス鋼及びその製造方法を提供することにある。
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、過酸
化水素に対する金属イオンの溶出量が極めて少ないステ
ンレス鋼及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電解研磨処理を施した表面上に１００〜２
００×１０-8ｃｍの厚みの鉄系酸化物を主とする金属酸
化物の被膜が形成されたステンレス鋼を配管・機器等の
構成材料として用いることにより、上記金属酸化物の被
膜がバリヤーとなって、過酸化水素への金属イオンの溶
出量は極めて少なくなる。
に本発明は、電解研磨処理を施した表面上に１００〜２
００×１０-8ｃｍの厚みの鉄系酸化物を主とする金属酸
化物の被膜が形成されたステンレス鋼を配管・機器等の
構成材料として用いることにより、上記金属酸化物の被
膜がバリヤーとなって、過酸化水素への金属イオンの溶
出量は極めて少なくなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、電解研磨処
理を施した表面上に１００〜２００×１０-8ｃｍの厚み
の鉄系酸化物を主とする金属酸化物の被膜が形成された
過酸化水素用ステンレス鋼を第一の発明とし、ステンレ
ス鋼表面に電解研磨処理を施した後、酸化性雰囲気中で
加熱することにより、１００〜２００×１０-8ｃｍの厚
み鉄系酸化物を主とする金属酸化物の着色酸化被膜を表
面に形成することを特徴とする過酸化水素用ステンレス
鋼の製造方法を第二の発明とし、上記第二の発明におい
て、加熱条件が、４００〜５００℃で１〜３時間加熱す
るものであることを特徴とする過酸化水素用ステンレス
鋼の製造方法を第三の発明とする。
理を施した表面上に１００〜２００×１０-8ｃｍの厚み
の鉄系酸化物を主とする金属酸化物の被膜が形成された
過酸化水素用ステンレス鋼を第一の発明とし、ステンレ
ス鋼表面に電解研磨処理を施した後、酸化性雰囲気中で
加熱することにより、１００〜２００×１０-8ｃｍの厚
み鉄系酸化物を主とする金属酸化物の着色酸化被膜を表
面に形成することを特徴とする過酸化水素用ステンレス
鋼の製造方法を第二の発明とし、上記第二の発明におい
て、加熱条件が、４００〜５００℃で１〜３時間加熱す
るものであることを特徴とする過酸化水素用ステンレス
鋼の製造方法を第三の発明とする。
【０００８】電解研磨処理を施すことにより、ステンレ
ス鋼の表面の平滑性は向上するが、自然酸化による不動
態酸化被膜は薄く、金属イオンの溶出を抑えることはで
きない。
ス鋼の表面の平滑性は向上するが、自然酸化による不動
態酸化被膜は薄く、金属イオンの溶出を抑えることはで
きない。
【０００９】しかし、電解研磨後のステンレス鋼を酸化
性雰囲気中で一定温度で加熱することにより、図１に示
すように、表面に鉄系酸化物（ＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ
2Ｏ3）を主とする金属酸化物の着色酸化被膜が形成さ
れ、着色酸化被膜と下層母材との界面ではＣｒ，Ｎｉ成
分が相対的に多くなる。この着色酸化被膜が過酸化水素
中への金属イオンの溶出を低減するものと考えられる。
性雰囲気中で一定温度で加熱することにより、図１に示
すように、表面に鉄系酸化物（ＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ
2Ｏ3）を主とする金属酸化物の着色酸化被膜が形成さ
れ、着色酸化被膜と下層母材との界面ではＣｒ，Ｎｉ成
分が相対的に多くなる。この着色酸化被膜が過酸化水素
中への金属イオンの溶出を低減するものと考えられる。
【００１０】しかし、加熱温度が４００℃未満では、酸
化被膜の形成が不充分であり、５００℃より高温に加熱
すると、酸化被膜が過度に厚くなると同時に脆くなる。
同様に、加熱時間が１時間より短いと、酸化被膜の形成
が不充分であり、一方、３時間より長くなると、酸化被
膜が過厚となる。従って、加熱条件としては、４００〜
５００℃で１〜３時間加熱するのが好ましい。
化被膜の形成が不充分であり、５００℃より高温に加熱
すると、酸化被膜が過度に厚くなると同時に脆くなる。
同様に、加熱時間が１時間より短いと、酸化被膜の形成
が不充分であり、一方、３時間より長くなると、酸化被
膜が過厚となる。従って、加熱条件としては、４００〜
５００℃で１〜３時間加熱するのが好ましい。
【００１１】
【実施例】以下、実施例として、図２に示すように、Ｓ
ＵＳ３１６Ｌステンレス鋼製の厚み１．６５ｍｍ、外径
３４ｍｍの管体１にキャップ２を溶接で接合したもの
と、これとは別にＳＵＳ３１６Ｌステンレス鋼製の蓋３
とを、りん酸・硫酸系電解液により電解電流密度１０Ａ
／ｄｍ2 で８分間電解研磨して表面の加工変質層を１０
〜５０μｍ除去することで健全な母材表面を得、次い
で、抵抗率１８ＭΩ・ｃｍ以上の超純水により精密洗浄
を行ってから、酸化雰囲気で４５０℃×２時間の加熱処
理を行うことにより、厚みが１００〜２００×１０-8ｃ
ｍの鉄系酸化物の被膜（図１参照）が表面に形成された
本発明の試料を得た。
ＵＳ３１６Ｌステンレス鋼製の厚み１．６５ｍｍ、外径
３４ｍｍの管体１にキャップ２を溶接で接合したもの
と、これとは別にＳＵＳ３１６Ｌステンレス鋼製の蓋３
とを、りん酸・硫酸系電解液により電解電流密度１０Ａ
／ｄｍ2 で８分間電解研磨して表面の加工変質層を１０
〜５０μｍ除去することで健全な母材表面を得、次い
で、抵抗率１８ＭΩ・ｃｍ以上の超純水により精密洗浄
を行ってから、酸化雰囲気で４５０℃×２時間の加熱処
理を行うことにより、厚みが１００〜２００×１０-8ｃ
ｍの鉄系酸化物の被膜（図１参照）が表面に形成された
本発明の試料を得た。
【００１２】また、同上材質・同上寸法のステンレス鋼
製試料について同上条件で電解研磨のみを行った、比較
例の試料を得た。
製試料について同上条件で電解研磨のみを行った、比較
例の試料を得た。
【００１３】次に、キャップ２を溶接した管体１の上面
一杯まで、２重量％過酸化水素水または４重量％過酸化
水素水を満たして蓋３で蓋をした後、図３に示すよう
に、この管体１を管体内と同じ濃度の過酸化水素水を満
たした容器４内の過酸化水素水に浸し、クリーンルーム
室内に静置した。そして、試験開始後、１２日目、２４
日目に容器内の過酸化水素水を取り出し、ＩＣＰ−ＭＳ
（誘導結合プラズマ質量分析計）で金属イオンの分析を
行った。すなわち、試験開始後１２日目に容器内の過酸
化水素水を取り出して金属イオンの分析を行い、次い
で、新しい過酸化水素水を容器内に満たし、引き続き１
３日目から２４日目までの１２日間同上試料を浸漬した
後の容器内の過酸化水素水を取り出して金属イオンの分
析を行った。金属イオンの分析結果（μｇ／リットル）
を以下の表１に示す。
一杯まで、２重量％過酸化水素水または４重量％過酸化
水素水を満たして蓋３で蓋をした後、図３に示すよう
に、この管体１を管体内と同じ濃度の過酸化水素水を満
たした容器４内の過酸化水素水に浸し、クリーンルーム
室内に静置した。そして、試験開始後、１２日目、２４
日目に容器内の過酸化水素水を取り出し、ＩＣＰ−ＭＳ
（誘導結合プラズマ質量分析計）で金属イオンの分析を
行った。すなわち、試験開始後１２日目に容器内の過酸
化水素水を取り出して金属イオンの分析を行い、次い
で、新しい過酸化水素水を容器内に満たし、引き続き１
３日目から２４日目までの１２日間同上試料を浸漬した
後の容器内の過酸化水素水を取り出して金属イオンの分
析を行った。金属イオンの分析結果（μｇ／リットル）
を以下の表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１に明らかなとおり、本実施例の試料は
比較例の試料に比して金属イオンの溶出量は少なく、過
酸化水素水に対して優れた耐性を有している。
比較例の試料に比して金属イオンの溶出量は少なく、過
酸化水素水に対して優れた耐性を有している。
【００１６】本実施例ではステンレス鋼としてＳＵＳ３
１６Ｌを使用したが、ＳＵＳ３１６等であってもよく、
各種ステンレス鋼が使用できる。
１６Ｌを使用したが、ＳＵＳ３１６等であってもよく、
各種ステンレス鋼が使用できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、過酸化水素に対する金
属イオンの溶出量が極めて少ないステンレス鋼及びその
製造方法を提供することができる。
属イオンの溶出量が極めて少ないステンレス鋼及びその
製造方法を提供することができる。
【図１】電解研磨後に酸化雰囲気で加熱処理を行ったス
テンレス鋼表面の厚さ方向の原子濃度分布を示す図であ
る。
テンレス鋼表面の厚さ方向の原子濃度分布を示す図であ
る。
【図２】金属イオンの溶出試験で使用した試料の側面図
である。
である。
【図３】金属イオンの溶出試験方法を説明する図であ
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 電解研磨処理を施した表面上に１００〜
２００×１０-8ｃｍの厚みの鉄系酸化物を主とする金属
酸化物の被膜が形成された過酸化水素用ステンレス鋼。 - 【請求項２】 ステンレス鋼表面に電解研磨処理を施し
た後、酸化性雰囲気中で加熱することにより、１００〜
２００×１０ -8 ｃｍの厚みの鉄系酸化物を主とする金属
酸化物の着色酸化被膜を表面に形成することを特徴とす
る過酸化水素用ステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項３】 加熱条件が、４００〜５００℃で１〜３
時間加熱するものであることを特徴とする請求項２記載
の過酸化水素用ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30018096A JP3194875B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 過酸化水素用ステンレス鋼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30018096A JP3194875B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 過酸化水素用ステンレス鋼及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140322A JPH10140322A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3194875B2 true JP3194875B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17881710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30018096A Expired - Fee Related JP3194875B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 過酸化水素用ステンレス鋼及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3194875B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113005499A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-22 | 珠海复旦创新研究院 | 一种抗腐蚀的氧化膜及其制备方法和应用 |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP30018096A patent/JP3194875B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10140322A (ja) | 1998-05-26 |
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