JPH0466657A

JPH0466657A - アルミニウム合金材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0466657A
Application number: JP17629090A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Kazuo Chiba; 千葉　和郎; Kazu Mikasa; 三笠　和; Masahiro Miki; 三木　正博; Matagoro Maeno; 前野　又五郎
Original assignee: HASHIMOTO KASEI KK; Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: HASHIMOTO KASEI KK; MA Aluminum Corp
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-03-03
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JP2986859B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、合金の表面にフッ化マグネシウムを含むフ
ッ化不働態膜を形成して、耐食性を著しく向上させた耐
食性アルミニウム合金材およびそ・の製造方法に関する
ものである。

［従来の技術Ｊ一般に、アルミニウム合金は、活性に富んでおり、表面
に酸化膜が形成されやすい。この酸化膜は比較的安定し
ており、内が酸化を防止し、アルミニウム合金の耐食性
を向上させている。

ところが、０℃、ガスなどのように腐食性の強いものに
対しては、十分な耐食性能を発揮することができず、早
期に腐食が進行してしまう。

上記のＣβ２ガスのように腐食性の強いガスは、半導体
製造プロセスで広く使用されており、このプロセスで使
用される器具、装置類には、極めて耐食性に優れた材料
を用いる必要がある。このため、従来は、上記のように
腐食性の強い環境では、アルミニウム合金を使用するこ
とは困難であり、特に耐食性に優れているステンレス鋼
が多く使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、半導体製造で用いられる装置類では、移動を
伴う貯蔵容器などを含めて軽量化の要望がある。しかし
、従来、上記装置類の材料として用いられているステン
レス鋼では、上記要望に応えることは困難であり、耐食
性が良好で、しかも軽量な他の材料の開発が望まれてい
た。

この要望に応えるべく、本願発明者らは、アルミニウム
にフッ化不働態膜を形成して耐食性を向上させることを
考えた。このために、純アルミニウムをフッ化処理して
皮膜を形成する試みを行ったが、十分な皮膜量を得るこ
とができなかった。

本願発明者らは、さらに研究を進めた結果、特定のアル
ミニウム合金を用いた場合に、十分な皮膜量が得られ、
良好な耐食性が得られることを発見し、本発明をするに
至ったものである。

［謀野を解決するための手段］すなわち、上記課題を解決するため、本願発明の耐食性
アルミニウム合金材は、マグネシウム含有アルミニウム
合金の表面の少なくとも一層が、フッ化マグネシウムを
含むフッ化不働態膜で被覆されていることを特徴とする
ものである。

また、第２の発明である耐食性アルミニウム合金材の製
造方法は、マグネシウム含有アルミニウム合金をフッ化
処理して、前記合金表面の少なくとも一層に、フッ化マ
グネシウムを含むフッ化不働、Ｑ膜を形成することを特
徴とするものである。

本願発明に使用されるアルミニウム合金としでは、マグ
ネシウムを添加元素として含むものが用いられるが、そ
の他の添加元素の種類や添加量については制限を受けな
い。なお、マグネシウムの添加量は特に限定されないが
、望ましい範囲としては、０．３〜１５重量％を示すこ
とができる。

これは、マグネシウムの添加量が０．３重量％未満であ
ると、マグネシウムの添加効果が十分ではなく、また、
１５重量％を超えると、展延性などの加工性を低下させ
るためである。

なお、同様に理由により、上記添加量を３．０〜７．０
重量％の範囲内とするのが一層望ましい。

上記合金は、所望により表面洗浄などの適当な前処理を
行い、さらに、所望により、水分や付着物などを蒸散さ
せるために、ベーキングを行う。

このベーキングは、１５０〜４５０℃の範囲内で行うの
が望ましい。これは、１５０℃未満では、十分なベーキ
ング効果が得られないおそれがあり、また、４５０℃を
超えると、アルミニウム合金の一層溶解などが生じて合
金を傷めるおそれがあるためである。なお、ベーキング
時間は、１〜５時間程度とする。

そして、フッ化処理は、通常は、フッ素単体またはフッ
化物ガスを用いて、このガスをアルミニウム合金の表面
に接触させて行う。この際に、反応を促進させるように
、適当な触媒を用いることも可能である。フッ化処理の
温度は、上記ガスの接触による場合に、１５０〜４５０
℃とするのが望ましい。これは、＋５０’ｃ未満では、
十分なフッ化処理がなされないおそれがあり、また、４
５０℃を超えると、均質なフッ化不動、Ｑ膜が形成され
ないためである。また、フッ化処理時間は、〜５時間と
するのが望ましい。

なお、フッ化処理には、液体フッ化物などを用いた方法
も考えられる。

上記フッ化処理によるフッ化不＃ｂ態膜は、アルミニウ
ム合金の少なくとも一層に形成されていればよく、１列
えば、使用目的などによって、特定の表面部位や表面全
部を被覆する。なお、上記不働態膜は、通常は２００〜
５ｏｏｏ人の厚さとする。

［作　用］本願発明の方法によれば、フッ化処理および所望により
行うベーキング処理によって、アルミニウム合金中のマ
グネシウムが１１１し、合金の表面近傍部でマグネシウ
ムが濃厚に存在する。

フッ化処理によって、このアルミニウム合金の表面に接
触したフッ素またはフッ化物と、アルミニウム合金とが
反応する。なお、この反応においては、合金の表面で濃
厚に存在するマグネシウムが多くフッ化され、アルミニ
ウム合金の表面に、フッ化マグネシウムを含むフッ化不
動、Ｑ膜が形成される。

この結果、界面近傍のマグネシウム濃度は低下するため
、材料内部からマグネシウムが拡散併結され、フッ化反
応が繰返されるので、Ｍ　ｇ　Ｆ　２を主成分とし、若
干のＡβＦ、を含んだフッ化不働、鯨腰が形成されるも
のと考えられる。このフッ化不働態膜では、通常は上記
したフッ化マグネシウムが主成分となり、耐食性に優れ
た皮膜が十分に形成される。したがって、フッ化不働態
膜で被覆されたアルミニウム合金材は、腐食性の強いウ
ェットなＣ氾、やＨＦなどのハロゲン系ガスに対しても
十分な耐食性を発揮する。

［実施イ列］以下に、本願発明の一実施例を説明する。

第１図は、本願発明に用いられる製造装置の概略を示す
ものである。１は、ベーキングおよびフッ化処理を行う
密閉構造の処理室であり、処理室１には加熱手段２が備
えられている。また、３は、処理室１内の温度を測定し
て表示する温度測定部である。

処理室１には、高純度のフッ素ガスおよび窒素ガスを供
給する供給＃４．５がそれぞれバルブ４ａ、５ａを通し
て接続されている。

また、処理室１には、それぞれバルブを介して真空ポン
プ６および排出部７が接続されており、この接続経路に
は、それぞれバルブを介して、圧力計８および露点計９
が設けられている。

次に、上記装置を用いた耐食性アルミニウム合金の製造
方法を説明する。

処理室ｉ内に、フッ化不働態膜を形成するアルミニウム
合金ｔｏ　（Ｊ　ｌ５５０８６合金）を設置する。この
アルミニウム合金１０は、マグネシウムを３．５重量％
含有しており、酸洗いなどによって表面を洗浄しである
。なお、望ましくは、研唐によって表面の平滑化を行っ
ておく。

アルミニウム合金１０を処理室１内に設置した状態で、
真空ポンプ６により処理室１内を排気し、その後、真空
ポンプ６および排出部７のバルブを閉じ、バルブ５ａを
開けて高純度窒素ガスを処理室１内に送出する。

一方、処理室１内は、２５０℃または４００℃に加熱し
ておき、２時間のベーキングを行った。

ベーキングによって、アルミニウム合金１０に付着した
水分等は蒸散し、真空ポンプ６で処理室内から排出され
る。なお、排気の露点を露点計８で測定して、ベーキン
グの進行状況を把握することができる。

ベーキング後には、バルブ５ａを閉じ、真空ポンプ６で
処理室１内を排気し、その後、真空ポンプ６およびＩ非
出＠Ｊ７のバルブを閉じ、バルブ４ａを開けて処理室１
内に高純度フッ素ガスを送出する。なお、処理室１内を
、２００℃、３００℃、または４００℃に加熱し、それ
ぞれ温度について８０分のフッ化処理を行った。

フッ化処理後には、再度、処理室１内を排気して、窒素
ガスを供結し、４５０℃または５００℃にて１０分間加
熱して熱処理を行った。

得られたアルミニウム合金材の表面には、それぞれ適当
厚さのフッ化不働態膜が形成された。

上記フッ化不働態膜をＥＳＣＡスペクトルで分析した結
果、不働態膜の中で、フッ化マグネシウム成分が大部分
を占め、その他をフッ化アルミニウムなどが占めており
、フッ化処理の際の温度が高い合金材はど、厚いフッ化
不働Ｘ！膜が形成された。

また、同一のフッ化処理温度であっても、ベーキング温
度が高いほど不働態膜は厚くなるという結果も得られた
。

なお、フッ化処理後に、熱処理を行うことによって不動
Ｘ！膜は組織上緻密な状態となった。

得られた耐食性アルミニウム合金材（実施例）と、比較
のために、実施例と同一のアルミニウム合金を用い、フ
ッ化不働態膜を形成していない合金材（比較例）とにつ
いて、耐食性試験を行った。

耐食試験では、ｃＩ２．：ｑｑ体積％とＨ２Ｏ：体積％
とを混合したガスに各合金材を、１００℃で３０日間晒
し、腐食状態を調べた。その結果、不動Ｍｌｌ！を形成
していない比較例で、使用に耐え得ない腐食が見られた
のに対し、実施例の合金材では、腐食は僅かか、殆ど見
られなかった。

なお、実施例中でも、フッ化処理温度が高くて、そのた
め不動Ｂ膜の厚さが厚い合金材はど耐食性に優れていた
。

［発明の効果］以上説明したように、本願発明の製造方法によれば、マ
グネシウム含有アルミニウム合金をフッ化処理して、前
記合金表面の少なくとも一層に、フッ化マグネシウムを
含むフッ化不働態膜を形成するので、耐食性に優れた不
動、Ｑ膜が良好に合金の表面に形成されるという効果が
ある。

また、本願発明の耐食性アルミニウム合金材によれば、
マグネシウム含有アルミニウム合金の表面の少なくとも
一層が、フッ化マグネシウムを含むフッ化不働態膜で被
覆されているので、腐食性の強いハロゲン系ガスに対し
ても強い耐食性を有しており、ハロゲン系腐食ガスを使
用する半導体装置のチャンバー、配管、ガス貯蔵装置や
これらの周辺装置への応用が可能になるという効果があ
り、さらに、アルミニウム合金の採用によって装置類の
軽量化が達成されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施イ列に用いられる製造装置の概
略図である。・・・処理室４・・・フッ素ガス供鯰舒１０・・・アルミニウム合金２・・・加熱手段５・・・窒素ガス供鯰剖出代願人同埋入三菱アルミニウム株式会社橋本化成株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１　マグネシウム含有アルミニウム合金の表面の少なく
とも一部が、フッ化マグネシウムを含むフッ化不働態膜
で被覆されていることを特徴とする耐食性アルミニウム
合金材２　マグネシウム含有アルミニウム合金をフッ化処理し
て、前記合金表面の少なくとも一部に、フッ化マグネシ
ウムを含むフッ化不働態膜を形成することを特徴とする
耐食性アルミニウム合金材の製造方法