CN107002253A - 金属制构件的腐蚀降低方法 - Google Patents

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丸田秀平
佐佐木唯
星野恭之
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Abstract

提供一种低成本、充分且切实地使接触时被吸附在金属制构件表面的腐蚀性气体脱附，从而降低金属制构件的腐蚀的方法。使预先加热了的脱附用气体接触金属制构件的表面之中的接触过腐蚀性气体的接触面，使被吸附在接触面的腐蚀性气体脱附。由此降低由腐蚀性气体的接触导致的金属制构件的腐蚀。

Description

金属制构件的腐蚀降低方法
技术领域
本发明涉及降低金属制构件的腐蚀的方法。
背景技术
为了降低由腐蚀性气体的接触导致的金属制构件的腐蚀，对接触时被吸附于金属制构件表面的腐蚀性气体进行脱附。例如，如果是流通腐蚀性气体的配管，则有一边加热配管一边流通惰性气体的方法(参照专利文献1)。
但是，专利文献1公开的方法，如果配管的尺寸大则需要大型的加热装置，因此存在成本高的问题。另外，对于复杂形状的部分，存在加热本身较困难的问题。而且，专利文献1公开的方法，有时在配管中发生温度不均。因此，对于局部地温度过于上升了的部分而言，在腐蚀性气体中含有水分的情况下，有可能与其说是脱附在进行，不如说是由腐蚀性气体导致的腐蚀在进行，对于局部地温度低的部分而言，有可能不能够使腐蚀性气体充分脱附。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报第3134116号
发明内容
因此，本发明的课题是解决如上所述的现有技术存在的问题，提供低成本、充分且切实地使接触时被吸附于金属制构件表面的腐蚀性气体脱附，从而降低金属制构件的腐蚀的方法。
为解决所述课题，本发明的一技术方案如以下的[1]～[5]所述。
[1]一种金属制构件的腐蚀降低方法，是降低由腐蚀性气体的接触导致的金属制构件的腐蚀的方法，包括以下步骤：使预先加热了的脱附用气体接触所述金属制构件的表面之中的接触过所述腐蚀性气体的接触面，使被吸附在所述接触面的所述腐蚀性气体脱附。
[2]根据[1]所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述预先加热了的脱附用气体的温度为30℃以上且低于100℃。
[3]根据[1]或[2]所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述腐蚀性气体含有溴化氢、氯化氢、氟化氢、溴气、氯气、氟气、三氯化硼、氨、硫化氢、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、硒化氢、四氟化硅和六氟化钨之中的至少一种。
[4]根据[1]～[3]的任一项所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述脱附用气体是氮气、氩气、氦气、氢气、二氧化碳、氧气和空气之中的至少一种。
[5]根据[1]～[4]的任一项所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述金属制构件的金属是不锈钢。
根据本发明，能够低成本、充分且切实地使接触时被吸附在金属制构件表面的腐蚀性气体脱附，从而降低金属制构件的腐蚀。
附图说明
图1是表示脱附用气体的温度与从试片溶出的溴离子的量的关系的图。
图2是表示脱附用气体的温度与从试片溶出的金属离子的量的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式进行详细说明。
本实施方式的金属制构件的腐蚀降低方法，是降低由腐蚀性气体的接触导致的金属制构件的腐蚀的方法，包括以下步骤：使预先加热了的脱附用气体接触金属制构件的表面之中的接触过腐蚀性气体的接触面，使被吸附在接触面的腐蚀性气体脱附。
如果是这样的技术方案，则金属制构件表面之中的接触过腐蚀性气体的接触面，能被已预先加热的脱附用气体切实且均匀地加热，因此在金属制构件的接触面难以发生温度不均。在接触时被吸附在金属制构件的接触面的腐蚀性气体的吸附平衡通过加热而转向脱附侧，由于金属制构件的接触面被脱附用气体切实且均匀地加热，因此能够将被吸附在接触面的腐蚀性气体充分且切实地从接触面脱附，能够降低金属制构件的腐蚀。而且，由于金属制构件的温度不会局部地过于上升，因此即使是腐蚀性气体中含有水分的情况，也难以发生在脱附时与脱附相比由腐蚀性气体导致的腐蚀更增进的现象。
另外，如果在金属制构件中残留着腐蚀性气体，则在金属制构件向大气开放而与大气中的水分接触了的情况下，有可能由于大气中的水分的影响而使腐蚀快速进行，但由于被吸附在接触面的腐蚀性气体被脱附了，因此即使金属制构件向大气开放也难以发生腐蚀，即使金属制构件长期暴露在大气中也难以发生腐蚀的进行。
另外，由于不是直接加热金属制构件，而是经由脱附用气体来加热金属制构件，因此只要仅具有加热脱附用气体的设备，就能够加热金属制构件。因此，与金属制构件的尺寸无关而能够以同样的操作进行腐蚀性气体的脱附，因此即使是金属制构件的尺寸大的情况，也能够以低成本进行腐蚀性气体的脱附。而且，即使金属制构件存在复杂形状的部分(例如错综复杂的部分)，也能够没有问题地由被加热了的脱附用气体均匀地加热，因此不论是怎样的形状的金属制构件，都能够进行腐蚀性气体的脱附。
预先加热了的脱附用气体的温度，可以设为30℃以上且低于100℃，优选为30℃以上且80℃以下。如果是30℃以上且低于100℃的温度，则能够不使金属制构件进行腐蚀而进行腐蚀性气体的脱附。
加热脱附用气体的方法并不特别限定，如果能够在与金属制构件的接触面接触之前将脱附用气体预先加热到所期望的温度，则采用怎样的方法都可以。
再者，使脱附用气体接触之前的金属制构件的温度，可以设为常温以下，例如可以设为25℃以下，可以设为20℃以上且25℃以下。
另外，腐蚀性气体的种类不特别限定，例如可举出在电子工业领域中以蚀刻、清洁(cleaning)等用途使用的腐蚀性气体。作为具体例，可举出溴化氢(HBr)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴气(Br2)、氯气(Cl2)、氟气(F2)、三氯化硼(BCl3)、氨(NH3)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、硒化氢(H2Se)、四氟化硅(SiF4)、六氟化钨(WF6)等的腐蚀性化合物的气体。关于这些腐蚀性化合物的气体，可以将一种单独作为腐蚀性气体，也可以将两种以上适当混合来作为腐蚀性气体。另外，也可以将上述腐食性化合物的气体之中的至少一种与氮气(N2)、空气等非腐蚀性气体混合而成的混合气体作为腐蚀性气体。
本实施方式的金属制构件的腐蚀降低方法，在各种腐蚀性气体之中，特别适合于使用了含有溴化氢的腐蚀性气体的情况，所述溴化氢是在分子中具有溴原子的溴化合物。
进而，脱附用气体的种类不特别限定，例如可举出氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、氢气(H2)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、空气等非腐食性气体。关于这些非腐蚀性气体，可以将一种单独作为脱附用气体，也可以将两种以上适当混合来作为脱附用气体。但是，作为脱附用气体，优选使用扩散性良好的气体。
进而，金属制构件的种类不特别限定，例如可举出在腐蚀性气体的制造工序、精制工序、半导体的制造工序中使用从而与腐蚀性气体接触的金属制构件。更具体而言，可举出在所述各工序中流通腐蚀性气体的配管、在所述各工序中使用的各种机器(罐、泵、压缩机等)所具备的金属制构件。
再者，如果对流通腐蚀性气体的配管、在所述各工序中使用的各种机器实施本实施方式的金属制构件的腐蚀降低方法，则能够从配管、各种机器中除去腐蚀性气体，因此即使针对其他气体使用了这些配管、各种机器，也能够抑制腐蚀性气体向其他气体的混入。
进而，构成金属制构件的金属的种类不特别限定，例如可举出铁(Fe)、钛(Ti)、钽(Ta)等纯金属、不锈钢、碳钢、镍合金等合金。在这些金属之中，优选不锈钢。
再者，本实施方式示出了本发明的一例，本发明并不被本实施方式限定。另外，可以对本实施方式加以各种变更或改良，加以那样的变更或改良后的方式也包括在本发明中。
实施例
以下示出试验例，来更详细地说明本发明。
向不锈钢(SUS316L)制的电解研磨管容器的内部插入不锈钢(SUS316L)制的板状试片(长2cm、宽5cm、厚0.2cm)之后，使不锈钢制的电解研磨管容器的内部流通氮气1小时，来除去不锈钢制的电解研磨管容器的内部和试片所附着的水分。再者，试片使用了将表面研磨成与研磨度400号相当的试片。
接着，将插入了试片的不锈钢电解研磨管容器冷却至-20℃。而且，一边将溴化氢气体(腐蚀性气体)加压液化，一边导入不锈钢电解研磨管容器中，使含有1ppm的水分的液态的溴化氢接触试片。然后，进行升温使得溴化氢的液温成为40℃，使溴化氢气化，以使不锈钢电解研磨管容器的内部的压力以表压计成为3.2MPa，将试片在溴化氢气体中放置1天。在本试验例中，试片的整个表面成为腐蚀性气体的接触面。
放置1天后，从不锈钢电解研磨管容器抽出溴化氢气体后就反复进行了15次的清理(purge)操作，所述清理操作由导入预先调整为规定温度的氮气(脱附用气体)而使不锈钢电解研磨管容器的内部的压力以表压计上升到1.5MPa(加压)，接着进行吹风(blow)的步骤构成。氮气的温度设为20℃、30℃、40℃、50℃、80℃或100℃。再者，总是测定不锈钢电解研磨管容器的内部的温度，并确认氮气已被调整为规定的温度。
从15次的清理操作结束起60分钟后，要是确认到不锈钢电解研磨管容器的内部的温度已被调整为20℃，就从不锈钢电解研磨管容器中取出试片。然后，将试片在气温25℃、湿度50％的大气中放置5天后，通过目视来观察试片的表面的状态。将结果示于表1。
另外，从15次的清理操作结束起60分钟后，要是确认到不锈钢电解研磨管容器的内部的温度已被调整为20℃，就从不锈钢电解研磨管容器中取出试片，使其在20℃的纯水中浸渍30分钟。然后，对纯水进行分析，测定了从试片溶出的溴离子的量和金属离子(铁离子、铬离子和镍离子)的量。再者，在对于一种金属存在不同价数的离子的情况下，测定所有的价数的离子的量，并进行合计。例如，在纯水中存在2价的铁离子和3价的铁离子的情况下，测定两种离子的合计量。将结果示于表1和图1、2的图中。表1和图1、2的图中示出的溴离子的量和金属离子的量，是纯水中所含有的各离子的量除以试片的表面积而得到的值，即，表示每单位面积的各离子的溶出量。
表1
*)数值的单位是μg/cm2。
再者，各离子的量的测定方法如下。首先，对溴离子的量的测定方法进行说明。
将浸渍了试片的纯水用注射器分取1mL后，注入到离子色谱仪中来对溴离子进行定量。以下记载使用了的离子色谱仪的详细情况。
测定装置：DIONEX公司制的离子色谱仪(型号：DX-120)
保护柱：DIONEX公司制的柱Dionex IonPac AG23
分离柱：DIONEX公司制的柱Dionex IonPac AS23
抑制器：DIONEX公司制的抑制器ASRS-300
抑制器电流：50mA
洗提液的流量：1.5mL/min
洗提液：2.7mmol/L Na2CO3、0.3mmol/L NaHCO3
接着，对金属离子的量的测定方法进行说明。将浸渍了试片的纯水分取100mL后，添加1mL的电子工业用盐酸(和光纯药工业株式会社制)制成试料液，然后导入到ICP发射光谱分析装置中，对金属离子进行定量。以下记载使用了的ICP发射光谱分析装置的详细情况。
测定装置：株式会社岛津制作所制的ICP发射光谱分析装置(型号：ICPS-8100)
RF输出：1.2kW
试料导入速度：1mL/min
积分时间：50秒
平均次数：3次
测定元素、波长：Fe 259.940nm
Cr 267.716nm
Ni 231.604nm
由表1可知，在氮气的温度为30～80℃的情况下，与氮气的温度为20℃的情况相比，从试片溶出的溴离子的量少。另外，在氮气的温度为30～80℃的情况下，放置5天后的试片的表面没有确认到腐蚀，而在氮气的温度为20℃的情况下，放置5天后的试片的表面确认到腐蚀，在5天的放置中腐蚀进行了。
进而，在氮气的温度为100℃的情况下，与氮气的温度为30～80℃的情况相比，从试片溶出的金属离子的量多，可知在5天的放置之前已经发生了腐蚀。另外，在氮气的温度为100℃的情况下，在刚从不锈钢电解研磨管容器取出试片后，试片的表面就确认到腐蚀。由此可知，由残存在试片表面的溴化氢和水导致的腐蚀，被预先加热到100℃的氮气加速了。
由这些结果可知，为了不使腐蚀进行而从金属制构件除去溴化氢，使用预先加热到30℃～80℃的脱附用气体是有效的。另外可知，如果除去溴化氢，则即使在溴化氢除去后暴露于大气中，金属制构件的腐蚀也难以进行。
再者，在上述的试验例中，作为为了将腐蚀性气体脱附而使预先加热了的脱附用气体接触金属制构件的方法，采用了反复进行多次的由将脱附用气体加压后进行吹风的步骤构成的清理操作的方法，但也可以应用不对预先加热了的脱附用气体加压而使其流通的方法。

Claims (5)

1.一种金属制构件的腐蚀降低方法，是降低由腐蚀性气体的接触导致的金属制构件的腐蚀的方法，包括以下步骤：使预先加热了的脱附用气体接触所述金属制构件的表面之中的接触过所述腐蚀性气体的接触面，使被吸附在所述接触面的所述腐蚀性气体脱附。
2.根据权利要求1所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述预先加热了的脱附用气体的温度为30℃以上且低于100℃。
3.根据权利要求1或2所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述腐蚀性气体含有溴化氢、氯化氢、氟化氢、溴气、氯气、氟气、三氯化硼、氨、硫化氢、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、硒化氢、四氟化硅和六氟化钨之中的至少一种。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述脱附用气体是氮气、氩气、氦气、氢气、二氧化碳、氧气和空气之中的至少一种。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的金属制构件的腐蚀降低方法，所述金属制构件的金属是不锈钢。
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