KR102489717B1 - Container for storing high-purity hydrogen fluoride using a metal substrate having low corrosion resistance, and a method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것으로서, 탄소강 등의 저렴한 금속기재를 사용하고, 상기 기재의 표면 거칠기 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 조절한 후, 그 표면에 니켈을 도금함으로써, 니켈 도금막의 치밀성을 높여 내부식성을 충분히 가질 수 있도록 한 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것이다.The present invention relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, using an inexpensive metal substrate such as carbon steel, adjusting the surface roughness R a of the substrate to 0.5 μm or less, and then plating the surface with nickel. It relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, which is made to have sufficient corrosion resistance by increasing the density of a plating film.

Description

저 내부식성 금속 기재를 이용한 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기 및 이의 제조방법{Container for storing high-purity hydrogen fluoride using a metal substrate having low corrosion resistance, and a method for manufacturing the same}Container for storing high-purity hydrogen fluoride using a metal substrate having low corrosion resistance, and a method for manufacturing the same}

본 발명은 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것으로서, 내부식성이 약한 금속 기재를 이용하되, 상기 저 내부식성 금속 표면 거칠기를 조절한 뒤에 니켈도금막을 형성함으로써, 니켈 도금막 및 불화 부동태막 형성 효율 및 내부식성을 보다 향상시켜, 부식성 가스인 불화수소를 고순도로 저장 및 이송할 수 있도록 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것이다. The present invention relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, wherein a metal substrate having weak corrosion resistance is used, and a nickel plating film is formed after adjusting the surface roughness of the low corrosion resistance metal, thereby forming a nickel plating film and a fluoride passivation film. It relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, which further improves efficiency and corrosion resistance so that hydrogen fluoride, a corrosive gas, can be stored and transported in high purity.

반도체 소자나 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스, 액정용 TFT(Thin Film Transistor) 패널, 태양전지 패널 등의 제조 공정에서는 식각 프로세스나 성막 프로세스, 클리닝 프로세스 등의 프로세스 특성에 따라 150 종류 가까이의 가스가 사용되고 있다. In the manufacturing process of semiconductor devices, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices, liquid crystal TFT (Thin Film Transistor) panels, and solar cell panels, nearly 150 types of gases are used depending on process characteristics such as etching process, film formation process, and cleaning process. It is being used.

예를 들면 반도체의 제조과정에서는 염화수소(HCl), 삼염화붕소(BCl3), 불소(F2), 삼불화질소(NF3), 삼불화염소(ClF3), 브롬화수소(HBr), 불화수소(HF) 등과 같이 할로겐계의 반응성 및 부식성이 강한 특수가스가 사용되며, 특히, 식각 가스 및 클리닝 프로세스에서는 활성이 매우 높은 부식성 가스로서, 불화수소(HF)가 사용되고 있고, 상기 불화수소는 직접도가 갈수록 증가하는 반도체 공정의 특성상 불량률을 최소화하기 위해 초고순도로 요구된다.For example, in the semiconductor manufacturing process, hydrogen chloride (HCl), boron trichloride (BCl 3 ), fluorine (F 2 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), chlorine trifluoride (ClF 3 ), hydrogen bromide (HBr), hydrogen fluoride Halogen-based special gases with high reactivity and corrosiveness, such as (HF), are used. In particular, in etching gas and cleaning processes, hydrogen fluoride (HF) is used as a highly active corrosive gas, and the hydrogen fluoride is Ultra-high purity is required to minimize the defect rate due to the increasingly increasing nature of the semiconductor process.

그러나, 불화수소는 활성이 매우 높은 부식성 가스로, 공기 중의 수분에 의해 쉽게 가수분해 되고 불화수소를 취급하는 저장용기, 밸브, 파이프, 반응챔퍼 등을 구성하는 금속재료나 금속피막 구조물을 매우 쉽게 부식시킴에 따라, 이를 부식으로 인한 오염 없이 높은 순도로 저장하는 데 많은 어려움이 따른다.However, hydrogen fluoride is a highly active corrosive gas, which is easily hydrolyzed by moisture in the air and very easily corrodes metal materials or metal film structures constituting storage containers, valves, pipes, reaction chambers, etc. that handle hydrogen fluoride. As a result, it is very difficult to store it in high purity without contamination due to corrosion.

특히 기존의 내부식성이 강한 SUS316L 재질의 용기에서도 HF와 반응하여 불순물 H2, CH4와 같은 물질이 형성되고 시간이 경과함에 따라 불순물이 증가하며, 생성된 불순물들이 포함된 가스로 반도체 소자를 제조시 반도체 소자에 악영향을 미치므로 내부식성이 강한 소재의 이용이 필요하며, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 불화수소를 취급할 수 있는, 내부식성이 우수한 합금, 금속피막으로서, 일본 등록특허 제3891815호(2006.12.15)에서는 내부식성이 우수한 합금으로, Mg 4.0 ~ 5.0 질량% 및 Cr 0.02 ~ 0.1 질량%를 함유하고 불순물로서의 Si, Fe, Cu, Mn, Zn 및 Ni의 각 함유량이 각각 0.1 질량% 이하로 규제되고 나머지가 Al 및 다른 불순물로 구성되는 피막 형성 처리용 알루미늄 합금을 공지하며, 상기 합금 및 합금재는 반도체 제조 장치용 재료로서 적합함을 개시하고 있다. 그러나, 선행문헌의 경우, 알루미늄 합금에 한정되고, 이러한 조성을 갖도록 제조 및 정제하는 공정이 복합하며, 외부 자극에 의해 스크래치가 형성될 경우, 내부식성을 유지하기 어려운 문제점이 있다.In particular, substances such as impurities H 2 and CH 4 are formed by reacting with HF even in a container made of SUS316L, which has strong corrosion resistance, and the impurities increase over time. Manufacturing of semiconductor devices with gas containing the generated impurities In order to solve this problem, it is necessary to use a material with strong corrosion resistance because it adversely affects the semiconductor device. In order to solve this problem, as an alloy and metal film with excellent corrosion resistance that can handle hydrogen fluoride, Japanese Patent Registration No. 3891815 (2006.12.15) is an alloy with excellent corrosion resistance, containing 4.0 to 5.0 mass% of Mg and 0.02 to 0.1 mass% of Cr, and each content of Si, Fe, Cu, Mn, Zn, and Ni as impurities is 0.1 mass%, respectively. An aluminum alloy for film forming treatment, which is regulated below and the balance is composed of Al and other impurities, is known, and it is disclosed that the alloy and alloy material are suitable as materials for semiconductor manufacturing equipment. However, in the case of the prior literature, there is a problem in that it is difficult to maintain corrosion resistance when limited to aluminum alloys, manufacturing and refining processes to have such a composition are complex, and scratches are formed by external stimuli.

따라서, 일반적으로는 금속기재를 내부식성을 갖는 금속으로 도금하거나 또는 불화하여 불화 부동태화함으로써, 부식성 가스에 대하여 매우 높은 내부식성을 발현하도록 개발되고 있다.Therefore, in general, by plating a metal substrate with a metal having corrosion resistance or by fluorination to passivate the fluoride, it is being developed to exhibit very high corrosion resistance to corrosive gases.

이와 같은 불소가스를 이용한 부동태화층은 그 두께가 크지 않아, 스크래치 등에 약하게 되므로, 한국 등록특허 제10-0308688호(2001.11.30.)에는 두꺼운 부동태화층 형성을 위하여 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어진 금속재료 또는 니켈 또는 니켈 합금 피막의 표면을 강제산화한 후, 다시 상기 강제산화층을 불소 등을 이용하여 부동태화함으로써, 상기 표면에 불화층을 1㎛ 이상으로 형성하여, 내부식성을 향상시키는 기술이 공개된 바 있으나, 상기 선행문헌의 경우 니켈 또는 니켈 합금 피막 표면을 강제산화하고 있고, 불화층 또한 1㎛ 이상으로 상당한 두께를 형성하여야 함에 따라, 공정이 복잡성은 물론이고, 상기 불화층과 모재와의 밀착성이 저하되고, 불화층으로 내마모성 및 내구성을 만족할 수준까지 향상시켜 이를 상당 기간 유지하는 것에는 무리가 있다.Since the passivation layer using such fluorine gas is not thick and is vulnerable to scratches, Korean Patent Registration No. 10-0308688 (November 30, 2001) discloses a metal made of nickel or nickel alloy to form a thick passivation layer. After forcibly oxidizing the surface of a material or nickel or nickel alloy film, passivating the forced oxidized layer using fluorine or the like to form a fluoride layer of 1 μm or more on the surface to improve corrosion resistance has been disclosed. However, in the case of the prior literature, the surface of the nickel or nickel alloy film is forcibly oxidized, and the fluoride layer must also be formed to a considerable thickness of 1 μm or more, so the process is complex, as well as the relationship between the fluoride layer and the base material. Adhesion is reduced, and it is unreasonable to improve wear resistance and durability to a satisfactory level with a fluorinated layer and maintain it for a considerable period of time.

또한, 내부식성이 매우 강한 니켈 기합금으로서 하스텔로이(Hastelloy)와, 니켈을 주체로 하여 15%의 크롬이 첨가된 내열 및 내부식성이 우수한 인코넬(Inconel)이 불화수소를 취급하는 장치재료로서 고려될 수 있으나, 이들 합금의 경우, 그 자체가 비싸고 가공성이 좋지 않아, 경제성 및 공정효율이 감소되므로, 금속기재를 내부식성을 갖는 금속으로 도금하거나 또는 불화하여 불화 부동태화함으로써, 부식성 가스에 대하여 매우 높은 내부식성을 발현하도록 개발되고 있다.In addition, Hastelloy, which is a nickel-based alloy with very strong corrosion resistance, and Inconel, which has nickel as the main component and 15% of chromium, has excellent heat resistance and corrosion resistance, are considered as device materials for handling hydrogen fluoride. However, in the case of these alloys, they are expensive and have poor processability, which reduces economic feasibility and process efficiency. It is being developed to express high corrosion resistance.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 금속기재 표면 거칠기를 일정 범위로 조절할 경우 금속 기재 자체의 내부식성와 더불어 상기 기재 상에 형성되는 도막과의 밀착성 및 도막의 치밀도가 향상되어 불화수소와 같은 강산에 대해서도 내부식성을 나타냄을 발견하여, 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present invention was conceived to solve the above problems, and when the surface roughness of the metal substrate is adjusted within a certain range, the corrosion resistance of the metal substrate itself and the adhesion to the coating film formed on the substrate and the density of the coating film are improved. It was found that it exhibits corrosion resistance even against strong acids such as hydrogen fluoride, and the present invention was completed.

본 발명에 따르면, 산소와 쉽게 반응하여 부식되는 탄소강 등의 저 내부식성 재료 또한 고순도 불화가스 특히 반도체용 고순도 불화수소의 저장용기의 금속기재로 적용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, low corrosion resistance materials such as carbon steel, which easily react with oxygen and corrode, can also be applied as metal substrates for storage containers of high-purity fluorine gas, especially high-purity hydrogen fluoride for semiconductors, thereby improving economic feasibility.

일본등록특허 제3891815호(2006.12.15)Japanese Patent Registration No. 3891815 (2006.12.15) 한국등록특허 제10-0308688호(2001.11.30)Korean Patent Registration No. 10-0308688 (2001.11.30)

본 발명은 저가의 내부식성이 약한 탄소강 계열 등의 금속을 사용한 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.An object of the present invention is to provide a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride using a low-cost, low-corrosion-resistant carbon steel-based metal.

또한, 본 발명은 저가의 내부식성이 약한 탄소강 계열 등의 금속을 이용한, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 해결과제로 한다.In addition, the present invention has another problem to provide a method for manufacturing a container for storing high-purity hydrogen fluoride using a low-cost, low-corrosion-resistant metal such as carbon steel.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기로서, 상기 용기는 금속기재의 표면에 니켈 도금막이 도금된 재료를 포함한 것으로서, 니켈 도금막이 상기 용기의 내부 표면으로 사용되며, 상기 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a container for storing high-purity fluorine gas, the container includes a material in which a nickel plating film is plated on the surface of a metal substrate, the nickel plating film is used as the inner surface of the container, The metal substrate provides a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the center line average roughness (R a ) is 0.5 μm or less in surface roughness.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속기재는 탄소강일 수 있으며, 상기 니켈도금막의 표면에는 불화부동태막이 형성된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal substrate may be carbon steel, and a fluoride passivation film may be formed on the surface of the nickel plating film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 불화부동태막의 두께는 0.1 ~ 1 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the fluorinated passivation film is characterized in that 0.1 ~ 1 ㎛.

또한 본 발명은 고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기의 제조방법으로서, (1) 저장용기의 내부표면을 이루는 금속기재를 금속기재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계; (2) 상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method for manufacturing a container for storing high-purity fluorinated gas, (1) a metal substrate constituting the inner surface of the storage container is prepared so that the center line average roughness (R a ) of the surface of the metal substrate is 0.5 μm or less polishing; (2) plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film; it provides a method for manufacturing a container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that it includes.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1) 단계의 금속기재는 탄소강일 수 있으며, 상기 (2) 단계 후에는, (3) 상기 니켈 도금막을 불화 처리하여 불화부동태막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the metal substrate in step (1) may be carbon steel, and after step (2), (3) further comprising the step of forming a fluoride passivation film by fluorination treatment of the nickel plating film. can do.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (3)의 불화 부동태막 형성 단계에서, 니켈 도금막을 불화처리하기 전, 니켈 도금막을 산화처리하는 단계가 더 포함 될 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step of forming a fluorinated passivation film of (3), prior to fluorinating the nickel plating film, a step of oxidizing the nickel plating film may be further included.

본 발명은 저가의 금속을 고순도 불화수소 저장 용기용 금속기재로 사용하면서도, 상기 금속 기재의 표면 거칠기를 조절하여 기재 자체의 내부식성을 향상시킴은 물론이고, 상기 금속기재 상에 형성되는 니켈 도금막의 도막 안정성 및 치밀성을 향상시킴에 따라, 부식성 강한 탄소강 또한 금속기재로서 적용할 수 있도록 하고, 이에 따라, 경제성 및 강도 안정성을 향상시킬 수 있다.The present invention uses an inexpensive metal as a metal substrate for a high-purity hydrogen fluoride storage container, but also improves the corrosion resistance of the substrate itself by adjusting the surface roughness of the metal substrate, as well as the nickel plating film formed on the metal substrate. As the coating film stability and density are improved, carbon steel with strong corrosiveness can also be applied as a metal substrate, and thus, economic feasibility and strength stability can be improved.

또한, 본 발명은 금속기재의 표면 거칠기 조절에 의해 니켈 도금막은 물론이고, 불화 부동태막의 밀착성 및 치밀도 또한 향상시킴에 따라, 저장 용기의 내부 표면의 불화수소에 대한 내부식성을 향상시킨다. In addition, the present invention improves the corrosion resistance to hydrogen fluoride of the inner surface of the storage container by improving the adhesion and density of the fluoride passivation film as well as the nickel plating film by adjusting the surface roughness of the metal substrate.

또한, 본 발명은 용기 내부에 불소기(flouride group)가 있는 화학물질을 충전 후 일정시간 에이징(Aging) 처리 후 용기에 장착된 밸브를 통해 제거함으로써 용기내부 표면뿐만이 아니라 연결된 밸브 역시 불화 부동태화 처리하여 내부식성 향상하여 용기 내부에 저장된 고순도 불화수소의 순도를 높게 유지할 수 있다.In addition, according to the present invention, not only the inner surface of the container but also the connected valves are treated with fluoride passivation by removing a chemical substance having a fluoride group inside the container through a valve mounted on the container after being aged for a certain period of time after filling the container. By improving the corrosion resistance, it is possible to maintain high purity of the high-purity hydrogen fluoride stored inside the container.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is one well known and commonly used in the art.

본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.When it is said that a certain part "includes" a certain component throughout this specification, it means that it may further include other components, not excluding other components unless otherwise stated.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

반도체 및 액정 제조 분야에서 고집적화가 진행되어, 1μm 이하의 초미세 패턴 가공이 필요하게 되고 있다. 이러한 초LSI 제조 프로세스에서는 성막, 식각 등 Si웨이퍼상의 미세 가공에는 다량의 가스가 사용되고 있으며, 근래들어, 식각 및 클리닝 가스로서 불화가스의 사용량은 증가되고 있다. 반도체 제조용 공정에서는 미소한 먼지나 미량의 불순물 가스가 배선 패턴에 부착, 흡착해도 회로 불량의 원인이 되기 때문에 사용하는 반응 가스 및 캐리어 가스는 함께 고순도인 것이 요구되나, 불화수소(HF)는 반응성 및 부식성이 강한 가스로서 분위기 중에 존재하는 수분에 의해 쉽게 가수분해되어 불소산 등이 발생하고, 이러한 가스를 취급하는 밸브, 파이프, 저장용기 등을 구성하는 금속재료나 금속피막 구조물은 매우 쉽게 부식하게 되어 고순도를 유지하기 어렵게 된다.High integration is progressing in the field of semiconductor and liquid crystal manufacturing, and ultra-fine pattern processing of 1 μm or less is required. In this ultra-LSI manufacturing process, a large amount of gas is used for microfabrication on a Si wafer, such as film formation and etching, and recently, the amount of fluorinated gas used as an etching and cleaning gas has increased. In the semiconductor manufacturing process, even if minute dust or a small amount of impurity gas adheres to or adsorbs on the wiring pattern, it can cause a circuit defect. As a highly corrosive gas, it is easily hydrolyzed by moisture present in the atmosphere to generate hydrofluoric acid, etc., and metal materials or metal film structures constituting valves, pipes, storage containers, etc. that handle this gas are very easily corroded. It becomes difficult to maintain high purity.

따라서, 불화수소등의 부식성 가스에 강한 내부식성 금속인 니켈 합금으로서 하스텔로이(Hastelloy)와, 니켈을 주체로 하여 15%의 크롬이 첨가된 내열 및 내부식성이 우수한 인코넬(Inconel)을 사용하기도 하나, 상기 금속은 고가여서 경제성을 맞추기 어려우므로, 탄소강 등의 저가의 금속 계열을 이용할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.Therefore, Hastelloy as a nickel alloy, which is a corrosion-resistant metal that is resistant to corrosive gases such as hydrogen fluoride, and Inconel, which has excellent heat resistance and corrosion resistance, are used as a main component of nickel and 15% of chromium is added. , Since the metal is expensive, it is difficult to meet the economic feasibility, and therefore, it is necessary to develop a technology capable of using low-cost metals such as carbon steel.

이에 본 발명은 고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기로서, 상기 용기는 금속기재의 표면에 니켈 도금막이 도금된 재료를 포함한 것으로서, 니켈 도금막이 상기 용기의 내부 표면으로 사용되며, 상기 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기를 제공한다.Accordingly, the present invention is a container for storing high-purity fluorinated gas, wherein the container includes a material in which a nickel plating film is plated on the surface of a metal substrate, the nickel plating film is used as the inner surface of the container, and the metal substrate has a surface roughness Provides a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the center line average roughness (R a ) is 0.5 μm or less.

본 발명에 있어서, 상기 금속기재는 용기로서 사용가능한 안정성 및 치밀성을 갖는 한 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 탄소강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈합금, 구리, 구리합금, 크롬 및 스테인리스강 중 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는 탄소강일 수 있으며, 상기 금속기재의 두께는 가스안정 기준에 부합하는 범위로 한다.In the present invention, the metal substrate is not particularly limited as long as it has stability and compactness usable as a container, but is preferably selected from carbon steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, chromium and stainless steel. It may be any one, more preferably carbon steel, and the thickness of the metal substrate is in a range that meets gas stability standards.

탄소강은 0.02 내지 2.1%의 탄소를 함유하고, 규소, 망간, 인, 황 등을 불순물로서 함유할 수 있는 철과 탄소의 합금강으로, 철의 강도를 향상시킬 수 있고, 값이 저렴함에 따라 이를 용기 기재로 사용할 경우 용기의 강도 및 경제성을 향상시킬 수 있으나, 산소와 쉽게 반응하여 부식됨에 따라 불화수소와 같은 강산용 용기로서의 사용에 어려움이 있다.Carbon steel is an alloy steel of iron and carbon that contains 0.02 to 2.1% of carbon and may contain silicon, manganese, phosphorus, sulfur, etc. as impurities. When used as a substrate, the strength and economic efficiency of the container can be improved, but it is difficult to use it as a container for strong acids such as hydrogen fluoride as it easily reacts with oxygen and corrodes.

그러나 본 발명의 용기재료는 금속기재와 함께 상기 금속기재 상부에 형성된 내산성이 우수한 니켈도금막 및 불화 부동태막을 포함하고, 상기 금속기재 표면 거칠기를 일정 범위로 조절하여, 내부식성을 현저히 향상시킴에 따라, 상기 금속기재가 쉽게 부식되는 탄소강일지라도 내부식성, 특히 불화수소에 대한 내부식성을 갖도록 할 수 있어 저렴한 금속을 고순도 불화수소의 저장용기의 재료로 사용할 수 있어 경제성, 강도 및 내부식성 모두를 향상시킬 수 있다.However, the container material of the present invention includes a nickel plating film and a passivated fluoride film having excellent acid resistance formed on the top of the metal substrate together with a metal substrate, and significantly improves corrosion resistance by adjusting the surface roughness of the metal substrate within a certain range. , Even if the metal substrate is easily corroded carbon steel, it can have corrosion resistance, especially corrosion resistance to hydrogen fluoride, so that inexpensive metal can be used as a material for a storage container of high purity hydrogen fluoride, thereby improving both economic efficiency, strength and corrosion resistance. can

이러한 본 발명의 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)를 0.5 ㎛ 이하로 한다.The metal substrate of the present invention has a center line average roughness (R a ) of 0.5 μm or less in surface roughness.

표면 거칠기(surface roughness)는 금속표면을 다듬질 가공할 때에 표면에 생기는 미세한 요철의 정도를 일컫는 말로, 가공에 사용되는 공구, 가공법의 적부, 표면에 긁힌 흠, 녹 등에 의해서 생기며, KS B 0161에 따라 최대 높이(Rmax), 십점 평균 거칠기(Rz) 및 중심선 평균 거칠기(Ra)로 규정될 수 있고, 접촉 부분의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미친다.Surface roughness refers to the degree of fine irregularities that occur on the surface when the metal surface is trimmed. It can be defined by maximum height (R max ), ten point average roughness (R z ) and center line average roughness (R a ), and affects the physical and chemical properties of the contact part.

금속기재의 Ra가 0.5 ㎛를 초과하는 경우에는, 공기 중의 산소, 수분, 부식성 물질 등이 상기 금속기재 표면과 접촉 및 반응할 수 있는 충분한 접촉면적 및 각도를 가짐에 따라, 금속기재 표면이 쉽게 산화되거나 또는 반응성을 나타내어 내부식성이 현저히 저하되는 반면, 금속기재의 Ra가 0.5 ㎛ 이하인 경우에는 금속기재의 접촉면적이 최소화되어, 공기 중의 산소, 수분 등으로 인해 금속기재 표면에 존재할 수 있는 -OH와 산소가 최소화되고, 나아가 이와 HF의 반응에 의한 H2, CH4의 생성이 억제된다. 즉, 상기 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절된 금속기재는 반응물과의 접촉면적 최소화로 대기 중의 산소, 수분 및 부식성 물질과의 접촉 및 반응성이 감소되어 상기 반응에 의한 불순물의 발생을 억제함으로써, 용기 내 불화수소 가스의 순도를 유지할 수 있다.When the R a of the metal substrate exceeds 0.5 μm, the surface of the metal substrate is easily On the other hand, when R a of the metal substrate is 0.5 μm or less, the contact area of the metal substrate is minimized, which may exist on the surface of the metal substrate due to oxygen in the air, moisture, etc. - OH and oxygen are minimized, and furthermore, generation of H 2 and CH 4 by the reaction between OH and HF is suppressed. That is, the metal substrate with R a adjusted to 0.5 μm or less has reduced contact and reactivity with oxygen, moisture and corrosive substances in the atmosphere by minimizing the contact area with the reactant, thereby suppressing the generation of impurities due to the reaction, It can maintain the purity of my hydrogen fluoride gas.

또한, 상기 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절된 금속 기재상에서 니켈 도금을 실시할 경우, Ra를 조절하지 않은 금속 기재상에서 니켈도금을 실시할 경우에 발생하는 니켈 도금과정에서 생성되는 입자가 용기 내부에 잔존하는 문제가 발생하지 않는다.In addition, when nickel plating is performed on a metal substrate where R a is adjusted to 0.5 μm or less, particles generated during the nickel plating process, which occur when nickel plating is performed on a metal substrate where R a is not adjusted, are inside the container. There is no residual problem in

용기내면의 Ra 가 0.5 ㎛ 초과로 표면의 조도가 좋지 않을 경우 니켈도금시 용출되는 금속물질의 양이 상대적으로 많고, 용출되는 금속의 물질은 도금층 표면에 잔류하여 금속입자로 잔존하여 불화수소와 반응하여 불화수소내 금속이온 생성과 불화수소의 고순도로 유지하는데 악영향을 준다. 따라서, 도금시 금속 기재의 표면 조도를 0.5 ㎛ 이하로 유지하는 것이 중요하다.When the Ra of the inner surface of the container is more than 0.5 ㎛ and the surface roughness is poor, the amount of metal material eluted during nickel plating is relatively large, and the material of the eluted metal remains on the surface of the plating layer and remains as metal particles and reacts with hydrogen fluoride This adversely affects the generation of metal ions in hydrogen fluoride and the maintenance of high purity of hydrogen fluoride. Therefore, it is important to maintain the surface roughness of the metal substrate to 0.5 μm or less during plating.

또한, Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절된 금속 기재상에서 도금을 실시할 경우 니켈 도금 후 도금막의 표면 거칠기 품질이 향상되어, 결국 니켈도금막의 두께를 굳이 두텁게 하지 않더라도 충분히 균일한 수준의 니켈 도금막을 형성할 수 있으며, 상기 도금막을 불화처리할 경우, 보다 안정적으로 불화니켈을 포함한 불화 부동태막을 형성하고, 상기 형성된 불화 부동태막 또한 치밀성을 가짐에 따라, 내부식성의 향상과 더불어 고순도 불화수소를 오염에 의한 순도 저하 없이 저장할 수 있게 된다.In addition, when plating is performed on a metal substrate in which R a is adjusted to 0.5 μm or less, the surface roughness of the plated film after nickel plating is improved, so that a sufficiently uniform nickel plated film is formed even without making the nickel plated film thick. When the plating film is treated with fluoride, a more stable fluoride passivation film containing nickel fluoride is formed, and the formed fluoride passivation film also has density, thereby improving corrosion resistance and high purity hydrogen fluoride due to contamination It can be stored without loss of purity.

상기 불화부동태막은 불화가스를 사용한 불화처리로 형성할 수 있으며, 사용하는 불화 가스는 불소(F2), 불화수소(HF), 삼불화염소(ClF3) 및 불화 질소(NF3), 불화메탄(CH3F)로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종의 가스, 혹은 이 가스를 불활성 가스로 희석한 가스를 들 수 있다.The fluorinated passivation film may be formed by fluorination treatment using fluorinated gas, and the fluorinated gas used is fluorine (F 2 ), hydrogen fluoride (HF), chlorine trifluoride (ClF 3 ) and nitrogen fluoride (NF 3 ), methane fluoride At least one type of gas selected from the group consisting of (CH 3 F) or a gas obtained by diluting this gas with an inert gas is exemplified.

삼불화염소는 60 ~ 100℃으로 열분해해 불소 래디컬을 발생시키고 이 라디칼을 불화 반응에 이용할 수 있다. 또한 불화질소는 플라스마 에너지에 의해 분해해 불소 래디컬을 발생시키고 이 라디칼을 불화 반응에 이용할 수 있다. 희석 가스로서는 질소, 헬륨 등의 불활성 가스를 이용할 수 있고 질소가 바람직하다. 상기 불화 가스를 희석해 사용할 경우, 그 농도는 반응 조건에 의해 적당 설정할 수 있다. 예를 들어 불소의 경우에는 코스트 등을 고려해 10% 정도의 농도로 사용하는 것이 바람직하다.Chlorine trifluoride is thermally decomposed at 60 ~ 100 ℃ to generate fluorine radicals, which can be used for fluorination reactions. In addition, nitrogen fluoride is decomposed by plasma energy to generate fluorine radicals, which can be used for fluorination reactions. As the dilution gas, an inert gas such as nitrogen or helium can be used, and nitrogen is preferable. When the fluorinated gas is diluted and used, its concentration can be appropriately set depending on the reaction conditions. For example, in the case of fluorine, it is preferable to use it at a concentration of about 10% in consideration of cost and the like.

불화 처리시 온도는 200 내지 500℃, 바람직하게는 200 ~ 390℃, 더욱 바람직하게는 250 ~ 380℃이다. 또한 불화 처리의 시간은 1 ~ 12시간이다. 불화 처리 이후에는 100 ~ 300℃, 바람직하게는 150 ~ 200℃의 온도에서 열처리를 실시할 수 있다. 이 열처리는 N2, Ar, He 등의 불활성 가스 중에서 1 ~ 12시간 수행함으로써, 기재상에 견고하고 치밀한 불화부동태막을 형성할 수 있다.During the fluorination treatment, the temperature is 200 to 500°C, preferably 200 to 390°C, and more preferably 250 to 380°C. In addition, the time of fluorination treatment is 1 to 12 hours. After the fluorination treatment, heat treatment may be performed at a temperature of 100 to 300°C, preferably 150 to 200°C. This heat treatment is performed for 1 to 12 hours in an inert gas such as N 2 , Ar, He, etc., so that a strong and dense fluorinated passivation film can be formed on the substrate.

니켈도금막을 불화 처리하여 불화부통태막을 형성하기 위해서는 도금막 형성 후 별다른 전처리 없이 바로 불화 처리를 실시할 수도 있으나, 불화 처리 전에 상기 니켈도금막의 Ra를 0.5㎛ 이하로 하기 위하여 표면 연마를 추가로 시행할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 불화처리에 의해 생성되는 불화부동태막의 치밀성과 두터움을 가져와 불화부동태막의 장기내구성을 향상시킬 수 있다.In order to form a fluorinated film through fluorination treatment of the nickel plated film, the fluoride treatment may be performed immediately after the plating film is formed without any pretreatment. may be enforced. By doing this, it is possible to improve the long-term durability of the fluoride passivation film by bringing the density and thickness of the fluoride passivation film produced by the fluoride treatment.

본원 발명에서 상기 금속기재의 표면 거칠기 값 Ra는 0.5 ㎛ 이하의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 0.2㎛ 이하일 수 있다. 상기 Ra의 하한은 굳이 한정되지는 않으나 0.1㎛일 수 있다. 0.1 ㎛ 미만인 경우에는 표면거칠기를 줄이기 위한 공정에 소요되는 노력 대비, 내부식성의 향상에 의한 효과의 효용성이 떨어질 수 있기 때문이다.In the present invention, the surface roughness value R a of the metal substrate may be in the range of 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less. The lower limit of R a is not necessarily limited, but may be 0.1 μm. This is because if the thickness is less than 0.1 μm, the effectiveness of the effect of improving corrosion resistance may decrease compared to the effort required for the process for reducing surface roughness.

금속기재의 표면 거칠기는 물리적 연마(Mechanical polishing) 또는 화학적 연마(Electrical polishing)에 의해 이루어질 수 있다. 물리적 연마는 통상적으로 버핑(buffing)이라 일컬어지는 것으로, 연마재로 마찰하여 평활면을 만드는 것을 의미하고, 화학적 연마는 전해연마라 불리는 가공을 의미하는 것으로, 일반적으로 55 내지 75℃의 인산과 황산액에 12 내지 15 V의 전류를 흘려주어, 연마하는 방식이다.The surface roughness of the metal substrate may be achieved by mechanical polishing or electrical polishing. Physical polishing is commonly referred to as buffing, which means making a smooth surface by rubbing with an abrasive, and chemical polishing means a process called electrolytic polishing, which is generally 55 to 75 ° C. of phosphoric acid and sulfuric acid. A current of 12 to 15 V is applied to the polishing method.

본 발명에서는 금속기재 표면 거칠기 조절을 위해 물리적 또는 화학적 연마 방법 모두를 사용할 수 있으나, 금속기재의 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 형성하기 위하여, 물리적 또는 화학적으로 연마하되 연마 시간을 5 내지 24 시간으로 한다. 연마시간이 5시간 미만인 경우에는 연마가 충분히 이루어지지 않아 금속기재의 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 형성할 수 없고, 24시간을 초과할 경우에는 연마시간에 따른 Ra 변화 정도가 감소되어 공정효율이 저감되거나 또는 과도한 연마로 금속기재 표면에 크랙 또는 핀홀 등의 손상이 발생되어 내부식성을 감소시킬 우려가 있다.In the present invention, both physical and chemical polishing methods can be used to control the surface roughness of the metal substrate, but in order to form R a of the metal substrate to 0.5 μm or less, it is physically or chemically polished, but the polishing time is 5 to 24 hours . If the polishing time is less than 5 hours, the polishing is not sufficiently performed so that the Ra of the metal substrate cannot be formed below 0.5 ㎛, and if the polishing time exceeds 24 hours, the degree of change in Ra according to the polishing time is reduced, reducing process efficiency or Alternatively, damage such as cracks or pinholes may occur on the surface of the metal substrate due to excessive polishing, which may reduce corrosion resistance.

또한, 물리적 연마방법으로 금속기재를 연마할 경우에는 4 a.u 이하의 입자크기를 갖는 연마재를 사용한다. 연마재 입자 크기가 4 a.u를 초과할 경우에는 금속기재 평활도가 감소되어 표면 거칠기가 증가되기 때문이다. In addition, when a metal substrate is polished by a physical polishing method, an abrasive having a particle size of 4 a.u or less is used. This is because the smoothness of the metal substrate is reduced and the surface roughness is increased when the abrasive particle size exceeds 4 a.u.

본 발명에 있어서, 니켈 도금막은 상기와 같이 표면의 중심선 평균 거칠기, Ra가 0.5 ㎛이하인 금속기재 상에 형성된다. In the present invention, the nickel plating film is formed on a metal substrate having a surface center line average roughness, Ra, of 0.5 μm or less as described above.

이때 니켈 도금막은 Ni 함량이 85% 이상인 고함량의 Ni로, 금속기재 표면에 5 내지 60 ㎛ 두께, 바람직하게는 30 ~ 40 ㎛로 형성된다. 상기 니켈 도금막의 두께가 5 ㎛ 미만일 경우, 금속기재 표면에 충분한 니켈 도금막을 형성할 수 없어 내부식성이 감소되고, 60㎛를 초과할 경우에는 니켈 도금막이 과도하게 두껍게 형성됨에 따라, 상기 금속기재의 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절되어 니켈도막과의 밀착성이 향상되었음에도 불구하고, 오히려 니켈 도금막과 기재와의 결합안정성이 저하될 수 있다. At this time, the nickel plated film is formed with a high Ni content of 85% or more and has a thickness of 5 to 60 μm, preferably 30 to 40 μm, on the surface of the metal substrate. When the thickness of the nickel plating film is less than 5 μm, corrosion resistance is reduced because a sufficient nickel plating film cannot be formed on the surface of the metal substrate, and when the thickness exceeds 60 μm, the nickel plating film is excessively thick. Although the adhesion with the nickel coating film is improved by adjusting R a to 0.5 μm or less, the bonding stability between the nickel plating film and the substrate may rather deteriorate.

본 발명에 있어서, 불화부동태막은 상기 니켈 도금막, 바람직하게는 산화된 니켈 도금막 상에 불화처리에 의해 0.1 내지 1 ㎛ 두께로 형성된다. 상기 불화 부동태막은 니켈 도금막을 불화처리하여 형성될 수 있으나, 산화된 니켈 도금막을 불화처리하여 형성될 때 보다 내산성이 강화된 불화 부동태막으로 형성될 수 있다. In the present invention, the passivated fluoride film is formed to a thickness of 0.1 to 1 μm by fluorination treatment on the nickel plated film, preferably the oxidized nickel plated film. The fluoride passivation film may be formed by fluorination treatment of the nickel plating film, but may be formed as a fluoride passivation film having enhanced acid resistance than when formed by fluorination treatment of the oxidized nickel plating film.

상기와 같이, 본 발명의 용기재료는 금속기재의 표면 거칠기를 조절하여 금속기재 자체의 내부식성을 향상시킴은 물론이고 도금공정에서 생성되는 입자가 용기 내부에 잔존하는 문제를 해결할 수 있으며, 균일한 두께로 니켈 도금막을 형성하여 도금 후 표면의 거칠기 품질을 유지할 수 있다.As described above, the container material of the present invention can improve the corrosion resistance of the metal substrate itself by adjusting the surface roughness of the metal substrate, as well as solve the problem that particles generated in the plating process remain inside the container, and can provide a uniform By forming a nickel plating film with a thickness, it is possible to maintain the roughness quality of the surface after plating.

본 발명은, (1) 저장용기의 내부표면을 이루는 금속기재를 금속기재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계; 및 (2)상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계;를 포함하여 고순도 불화수소 저장을 위한 용기재료 제조방법을 제공한다.The present invention, (1) polishing the metal substrate so that the center line average roughness (R a ) of the surface of the metal substrate constituting the inner surface of the storage container is 0.5 ㎛ or less; and (2) plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film.

본 발명은 또한 상기 (2) 단계 후에 (3) 상기 니켈 도금막을 불화처리하여 불화 부동태막을 형성하는 단계;를 더 포함하여, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기재료 제조방법을 제공한다. 상기 (3) 단계의 실시 전 (2) 단계의 연마된 금속기재에 도금된 니켈 도금막의 표면을 다시 연마하여 Ra를 0.5㎛ 이하로 조절하는 단계가 더 포함될 수 있다.The present invention also provides a container material manufacturing method for storing high-purity hydrogen fluoride, further comprising: (3) forming a fluoride passivation film by fluorination treatment of the nickel plating film after the step (2). A step of adjusting R a to 0.5 μm or less by re-polishing the surface of the nickel plated film plated on the metal substrate polished in step (2) before the step (3) may be further included.

먼저, 본 발명에 있어서 (1) 금속기재를 연마하는 단계는, 금속기재 표면을 KS B 0161에 따라 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계로, 물리적 연마(Mechanical polishing) 또는 화학적 연마(Electrical polishing)에 의해 이루어질 수 있으며, 연마 시간은 5 내지 10 시간으로 한다. 연마시간이 5시간 미만인 경우에는 연마가 충분히 이루어지지 않아 금속기재의 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 형성할 수 없고, 10시간을 초과할 경우에는 연마시간에 따른 Ra 변화 정도가 감소되어 공정효율이 저감되거나 또는 과도한 연마로 금속기재 표면에 크랙 또는 핀홀 등의 손상이 발생되어 내부식성을 감소시킬 우려가 있기 때문이다.First, in the present invention, (1) polishing the metal substrate is a step of polishing the metal substrate so that the center line average roughness (R a ) of the surface of the metal substrate is 0.5 μm or less according to KS B 0161, physical polishing ( Mechanical polishing) or chemical polishing (Electrical polishing), and the polishing time is 5 to 10 hours. If the polishing time is less than 5 hours, the polishing is not sufficiently performed, so that the R a of the metal substrate cannot be formed to less than 0.5 ㎛, and if the polishing time exceeds 10 hours, the degree of change in R a according to the polishing time is reduced, resulting in an increase in process efficiency. This is because damage such as cracks or pinholes may occur on the surface of the metal substrate due to reduced or excessive polishing, thereby reducing corrosion resistance.

또한, 물리적 연마방법으로 금속기재를 연마할 경우에는 4 a.u 이하의 입자크기를 갖는 연마재를 사용한다. 연마재 입자 크기가 4 a.u를 초과할 경우에는 금속기재 평활도가 감소되어 표면 거칠기가 증가되기 때문이다. In addition, when a metal substrate is polished by a physical polishing method, an abrasive having a particle size of 4 a.u or less is used. This is because the smoothness of the metal substrate is reduced and the surface roughness is increased when the abrasive particle size exceeds 4 a.u.

바람직하게는 상금속기재의 표면 거칠기 값 Ra는 0.5 ㎛ 이하의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 0.2㎛ 이하일 수 있다. 상기 Ra의 하한은 굳이 한정되지는 않으나 0.1㎛일 수 있다. Preferably, the surface roughness value R a of the upper metal substrate may be in the range of 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less. The lower limit of R a is not necessarily limited, but may be 0.1 μm.

상기 (1) 단계에서의 금속기재는 용기로서 사용가능한 안정성 및 치밀성을 갖는 한 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 탄소강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈합금, 구리, 구리합금, 크롬 및 스테인리스강 중 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는 탄소강을 사용함으로써, 내부식성과 더불어 경제성 및 강도를 고려할 때, 탄소강을 금속기재로서 사용할 수 있다.The metal substrate in step (1) is not particularly limited as long as it has stability and compactness usable as a container, but is preferably selected from among carbon steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, chromium and stainless steel. It may be any one selected, and more preferably, by using carbon steel, when considering economical efficiency and strength in addition to corrosion resistance, carbon steel can be used as a metal substrate.

본 발명에 있어서, (2) 단계는, 상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계로, 상기 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 연마된 금속기재에 Ni 함량이 85% 이상인 고함량의 Ni을 도금하는 단계이다. In the present invention, step (2) is a step of plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film, wherein the Ni content of the metal substrate polished to a R a of 0.5 μm or less is 85% or more. This is the step of plating the amount of Ni.

니켈 도금막 형성은 전해도금, 무전해 도금 등의 일반적인 방법에 의해 실시될 수 있어 그 방법이 제한되지 않음에 따라, 그에 대한 설명은 생략한다.Formation of the nickel plating film may be performed by a general method such as electrolytic plating or electroless plating, and since the method is not limited, a description thereof is omitted.

또한, 상기 (2) 단계 실시 전, 필요에 따라 연마된 금속기재는 표면에 존재하는 불순물 제거 및 불필요한 산화분위기가 형성되지 않도록 전처리될 수 있다. 전처리 방법은 일반적으로 알려진 화학적 세정, 상업용 탈지, 건식 식각 등에 의해 이루어질 수 있다.In addition, before the step (2), if necessary, the polished metal substrate may be pretreated to remove impurities present on the surface and prevent the formation of an unnecessary oxidizing atmosphere. The pretreatment method may be performed by generally known chemical cleaning, commercial degreasing, dry etching, and the like.

본 발명에 있어서 (3) 단계는, 불화 부동태막을 형성하는 단계로, 상기 니켈 도금막을 불화처리하여 불화 부동태막을 형성한다.In the present invention, step (3) is a step of forming a fluoride passivation film, and the nickel plating film is fluorinated to form a fluoride passivation film.

상기 (2) 단계에서 형성된 니켈 도금막은 치밀하고 표면 거칠기 품질이 우수함에 따라 (3) 단계에서의 불화처리 시, 보다 안정적으로 불화니켈을 포함한 불화 부동태막을 형성하고, 상기 형성된 불화 부동태막 또한 치밀성을 갖도록 함에 따라, 내부식성과 더불어 내스크래치성을 향상시킬 수 있다.As the nickel plating film formed in step (2) is dense and has excellent surface roughness, during the fluorination treatment in step (3), a fluoride passivation film containing nickel fluoride is more stably formed, and the formed fluoride passivation film also has a high density. As it has, corrosion resistance and scratch resistance can be improved.

그러나, 불화처리 효율 및 내산성이 보다 강화된 불화 부동태막을 형성하기 위하여, 바람직하게는 상기 불화처리 전, 상기 니켈 도금막을 H2O2, O3, O2, Air 등의 액체 또는 기체의 산화성 물질로 산화 처리한 다음, 이를 불화처리하며, 이때 불화처리는 불소기(flouride group)를 함유한 화학물질, 즉 HF, F2, NF3, CIF3, CH3F 등의 물질을 사용하여 일반적 방법에 의해 실시될 수 있다. 상기 산화처리의 온도는 200 내지 500℃의 온도에서, 2 내지 24시간 동안 실시한다. 또한, 상기 불화처리는 200 내지 400℃, 바람직하게는 200 ~ 390℃, 더욱 바람직하게는 250 ~ 380℃이다. 또한 불화 처리의 시간은 1 ~ 12시간이다. 이와 같이 고온 산화불화처리를 실시할 경우, 니켈 도금층 상에 보다 치밀한 불화 부동태막을 형성할 수 있고, 상기 불화 부동태막은 불화니켈을 포함한다. However, in order to form a fluorinated passivation film with enhanced fluorination treatment efficiency and acid resistance, preferably, before the fluorination treatment, the nickel plating film is treated with liquid or gaseous oxidizing substances such as H 2 O 2 , O 3 , O 2 , Air, and the like. After oxidation treatment with fluorination treatment, the fluorination treatment is carried out in a general way using chemicals containing a fluorine group, that is, substances such as HF, F 2 , NF 3 , CIF 3 , CH 3 F can be carried out by The temperature of the oxidation treatment is carried out for 2 to 24 hours at a temperature of 200 to 500 ℃. In addition, the fluorination treatment is 200 to 400 ℃, preferably 200 to 390 ℃, more preferably 250 to 380 ℃. In addition, the time of fluorination treatment is 1 to 12 hours. When the high-temperature oxidation fluoride treatment is performed in this way, a more dense fluoride passivation film can be formed on the nickel plating layer, and the fluoride passivation film contains nickel fluoride.

불화 처리 이후에는 100 ~ 300℃, 바람직하게는 150 ~ 250℃의 온도에서 열처리를 실시할 수 있다. 이 열처리는 N2, Ar, He 등의 불활성 가스 중에서 1 ~ 12시간 수행될 수 있다.After the fluorination treatment, heat treatment may be performed at a temperature of 100 to 300°C, preferably 150 to 250°C. This heat treatment may be performed for 1 to 12 hours in an inert gas such as N 2 , Ar, or He.

또한 본 발명에서는 용기 내부 표면뿐만 아니라 불소가스의 배출시 필연적으로 닿게 되는 밸브에도 불소부동태막을 형성하여 저장용기에서 불화수소 가스가 배출될 때 밸브로부터 오염물질이 발생되지 않도록 한다. 상기 밸브상에 불화부동태막의 형성은 불소기(flouride group)가 있는 화학물질을 저장용기에 충전후 일정시간 에이징(aging) 처리함에 있어, 상기 저장용기에 장착된 밸브 역시 동일한 에이징 온도에 있도록 조치한 상태에서 상기 밸브를 통해 불소기(flouride group)가 있는 화학물질을 천천히 제거함으로써 용기내부 표면뿐만이 아니라 연결된 밸브 역시 불화 부동태화 처리하여 내부식성 향상하여 용기 내부에 저장된 고순도 불화수소의 순도를 높게 유지할 수 있다.In addition, in the present invention, a fluorine passivation film is formed not only on the inner surface of the container but also on the valve that is inevitably touched when fluorine gas is discharged, so that pollutants are not generated from the valve when hydrogen fluoride gas is discharged from the storage container. The formation of a fluorinated passivation film on the valve is performed by aging for a certain period of time after charging a chemical with a fluoride group into a storage container, so that the valve mounted on the storage container is also at the same aging temperature In this state, by slowly removing chemicals with a fluorine group through the valve, not only the inner surface of the container but also the connected valve is treated with fluoride passivation to improve corrosion resistance and maintain high purity of the high-purity hydrogen fluoride stored inside the container. there is.

이하, 본 발명의 보다 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples will be described for more specific explanation of the present invention. However, the following examples are only preferred examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

<실시예><Example>

실시예 1Example 1

탄소강 (Mn steel, 규격 37Mn alloy)으로 제작된 용기의 내부 표면을 연마하여, 용기 내부의 탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛가 되도록 한 다음, 상기 탄소강 표면에 Ni 함량이 85% 이상인 고함량의 니켈을 무전해도금하여 탄소강 기재 표면에 니켈 도금막을 30 ~ 40㎛두께로 형성하였다. The inner surface of a container made of carbon steel (Mn steel, standard 37Mn alloy) is polished so that the center line average roughness (R a ) of the surface of the carbon steel inside the container is 0.5 μm, and then the Ni content on the surface of the carbon steel is 85% A nickel plated film having a thickness of 30 to 40 μm was formed on the surface of the carbon steel substrate by electroless plating with a high content of nickel.

이후 상기 제조된 저장용기의 내부식성을 측정하기 위하여 순도 99.99%의 불화수소를 가득 채운 뒤, 실온에서 60일 동안 방치하였다. 이후 상기 저장된 불화수소를 일부 채취하여 가스분석기을 이용하여 상기 불화수소의 농도를 측정한 뒤 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Thereafter, in order to measure the corrosion resistance of the prepared storage container, it was filled with hydrogen fluoride having a purity of 99.99% and left at room temperature for 60 days. Thereafter, a portion of the stored hydrogen fluoride was collected and the concentration of the hydrogen fluoride was measured using a gas analyzer, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 용기 내부의 탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.2 ㎛가 되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.In Example 1, the results are shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, except that the center line average roughness (R a ) of the surface of the carbon steel inside the container was 0.2 μm.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1에서 니켈 도금 후 니켈 도금막으로 20% O2를 1L/min로 공급하면서, 350℃에서 12시간 동안 니켈 도금막을 산화한 후, N2으로 희석된 20% F2로 충전된 용기에 넣고 200℃에서 12시간 동안 에이징(aging)하여 산화 불화 처리하였다. 이에 따라 상기 니켈 도금막 상에 불화 부동태막이 300㎚ 두께로 형성되었다. After nickel plating in Example 1, while supplying 20% O 2 to the nickel plating film at 1 L/min, the nickel plating film was oxidized at 350° C. for 12 hours, and then a container filled with 20% F 2 diluted with N 2 , and aged at 200° C. for 12 hours to oxidize and fluoride. Accordingly, a fluoride passivation film was formed to a thickness of 300 nm on the nickel plating film.

이후 상기 제조된 저장용기의 내부식성을 측정하기 위하여 순도 99.99%의 불화수소를 가득 채운 뒤, 실온에서 60일 동안 방치하였다. 이후 상기 저장된 불화수소를 일부 채취하여 가스분석기를 이용하여 상기 불화수소의 농도를 측정한 뒤 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Thereafter, in order to measure the corrosion resistance of the prepared storage container, it was filled with hydrogen fluoride having a purity of 99.99% and left at room temperature for 60 days. Thereafter, a portion of the stored hydrogen fluoride was collected and the concentration of the hydrogen fluoride was measured using a gas analyzer, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 4Example 4

상기 실시예 3에서 불화온도를 270℃로 하여 고온에서 산화불화처리를 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.In Example 3, the fluorination temperature was set to 270 ° C., except that the oxidative fluorination treatment was performed at a high temperature, and the results are shown in Table 1.

비교예 1Comparative Example 1

탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 2 ㎛ 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.Except that the center line average roughness (Ra) of the carbon steel surface was 2 μm, the same procedure as in Example 1 was performed, and the results are shown in Table 1.

비교예 2Comparative Example 2

탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1 ㎛ 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.Except that the center line average roughness (Ra) of the surface of the carbon steel was 1 μm, the same procedure as in Example 1 was performed, and the results are shown in Table 1.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예 1에서 탄소강 대신 스테인레스강(SUS316L)을 사용한 것과 니켈도금을 실시하지 않을 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.In Example 1, except that stainless steel (SUS316L) was used instead of carbon steel and nickel plating was not performed, the same procedure as in Example 1 was performed, and the results are shown in Table 1.

금속기재metal substrate 금속기재
표면 Ra (㎛)
metal substrate
Surface Ra (μm)
Ni도금Ni plating 불화처리 온도(℃)Fluorination temperature (℃) 불화수소 순도(%)Hydrogen Fluoride Purity (%)
비교예 1Comparative Example 1 탄소강carbon steel 22 -- 98.8998.89 비교예 2Comparative Example 2 탄소강carbon steel 1One -- 99.2599.25 비교예 3Comparative Example 3 SUS316LSUS316L 0.50.5 ×× -- 99.9399.93 실시예 1Example 1 탄소강carbon steel 0.50.5 -- 99.9799.97 실시예 2Example 2 탄소강carbon steel 0.20.2 -- 99.9899.98 실시예 3Example 3 탄소강carbon steel 0.50.5 200200 99.98599.985 실시예 4Example 4 탄소강carbon steel 0.50.5 270270 99.9999.99

표 1 에 따르면, 탄소강 기재의 Ra를 0.5㎛ 이하로 할 경우 저장된 불화수소의 순도가 높게 나타났으며, 더욱이 비교적 내부식성이 강한 물질로 알려진 SUS316L 보다도 불화수소 순도가 더 높게 나타났다. According to Table 1, when the R a of the carbon steel substrate was 0.5 μm or less, the purity of stored hydrogen fluoride was higher, and moreover, the purity of hydrogen fluoride was higher than that of SUS316L, which is known as a material with relatively strong corrosion resistance.

반면에 금속기재의 표면 Ra가 1㎛이상인 경우에는 니켈 도금을 실시하였음에도 불구하고 오히려 비교예 3의 SUS316L의 경우보다 저장 불화수소의 순도가 낮게 나타났으며, Ra의 수치가 더 큰 비교예 1은 더욱 낮게 나타났다.On the other hand, when the surface Ra of the metal substrate was 1 μm or more, despite the nickel plating, the purity of stored hydrogen fluoride was lower than that of SUS316L of Comparative Example 3, and Comparative Example 1, which had a higher Ra value, appeared lower.

이러한 점은 금속 기재의 표면 거칠기가 도금의 품질에 영향을 주어 니켈 도금막에 크랙이나 핀홀 등의 흠결이 발생하였기 때문인 것으로 추정된다.It is presumed that this is because the surface roughness of the metal substrate affects the quality of plating, resulting in defects such as cracks or pinholes in the nickel plating film.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. The present invention has been described above with reference to the accompanying drawings and embodiments, but these are merely exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments therefrom. will understand Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

Claims (8)

고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기로서,
상기 용기는 금속기재의 표면에 니켈 도금막이 30 ~ 40 ㎛ 두께로 도금된 재료를 포함한 것으로서, 니켈 도금막이 상기 용기의 내부 표면으로 사용되며,
상기 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.2 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
As a container for storing high purity fluorine gas,
The container includes a material in which a nickel plating film is plated on the surface of a metal substrate to a thickness of 30 to 40 μm, and the nickel plating film is used as the inner surface of the container,
The metal substrate is a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the center line average roughness (R a ) is 0.2 μm or less in surface roughness.
제 1 항에 있어서,
상기 금속기재는 탄소강인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
According to claim 1,
The metal substrate is a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that carbon steel.
제 1 항에 있어서,
상기 니켈도금막의 표면에는 불화부동태막이 형성된 것을 특징으로 하는 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
According to claim 1,
A storage container for storing high purity hydrogen fluoride, characterized in that a fluoride passivation film is formed on the surface of the nickel plating film.
제 3 항에 있어서,
상기 불화부동태막의 두께는 0.1 ~ 1 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
According to claim 3,
A storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the thickness of the fluoride passivation film is 0.1 ~ 1 ㎛.
고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기의 제조방법으로서,
(1) 저장용기의 내부표면을 이루는 금속기재를 금속기재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.2 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계;
(2) 상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 30 ~ 40 ㎛ 두께로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
As a method for manufacturing a container for storing high purity fluorinated gas,
(1) polishing the metal substrate constituting the inner surface of the storage container so that the center line average roughness (R a ) of the surface of the metal substrate is 0.2 μm or less;
(2) plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film with a thickness of 30 to 40 μm; characterized in that it comprises a method for manufacturing a container for storing high-purity hydrogen fluoride.
제 5 항에 있어서,
상기 (2) 단계 후에, (3) 상기 니켈 도금막을 불화 처리하여 불화부동태막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
According to claim 5,
After the step (2), (3) further comprising the step of forming a fluoride passivation film by treating the nickel plating film with fluoride.
제 5 항에 있어서,
상기 (1) 단계의 금속기재는 탄소강인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
According to claim 5,
The method of manufacturing a container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the metal substrate in step (1) is carbon steel.
제 6 항에 있어서,
상기 (3)의 불화부동태막 형성 단계에서, 니켈 도금막을 불화처리하기 전, 니켈 도금막을 산화처리하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
According to claim 6,
In the step of forming a passivated fluoride film of (3), before the fluoride treatment of the nickel plating film, the step of oxidizing the nickel plating film is further included.
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