JP2002045663A - 水素選択透過性部材の製法 - Google Patents
水素選択透過性部材の製法Info
- Publication number
- JP2002045663A JP2002045663A JP2000237444A JP2000237444A JP2002045663A JP 2002045663 A JP2002045663 A JP 2002045663A JP 2000237444 A JP2000237444 A JP 2000237444A JP 2000237444 A JP2000237444 A JP 2000237444A JP 2002045663 A JP2002045663 A JP 2002045663A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- thin film
- film
- polishing
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多孔質体の表面全域に亘って均一且つ緻密な
水素選択透過膜を形成することができ、水素以外のガス
成分のリークを阻止して高純度の水素を分離取得し得る
様な水素選択透過性部材の製法を提供すること。 【解決手段】 多孔質体の表面に、水素を透過する金属
または合金からなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜
の表面に研磨処理を施し、あるいは更にその上に水素透
過膜を追加形成する工程を少なくとも１回以上繰り返
す。
水素選択透過膜を形成することができ、水素以外のガス
成分のリークを阻止して高純度の水素を分離取得し得る
様な水素選択透過性部材の製法を提供すること。 【解決手段】 多孔質体の表面に、水素を透過する金属
または合金からなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜
の表面に研磨処理を施し、あるいは更にその上に水素透
過膜を追加形成する工程を少なくとも１回以上繰り返
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種混合ガスから
水素のみを選択的に高効率で分離することのできる水素
透過性部材を工業的に効率よく製造し得る様に改善され
た方法に関するものである。
水素のみを選択的に高効率で分離することのできる水素
透過性部材を工業的に効率よく製造し得る様に改善され
た方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】省エネルギー型分離技術として、近年、
選択透過膜を用いた気体の分離法が注目を集めている。
例えば、水素を含む混合気体から水素を選択的に分離し
て高純度の水素を得る方法として、多孔質体の表面にＰ
ｄなどの水素透過膜を形成した水素透過部材を使用する
方法が知られている。
選択透過膜を用いた気体の分離法が注目を集めている。
例えば、水素を含む混合気体から水素を選択的に分離し
て高純度の水素を得る方法として、多孔質体の表面にＰ
ｄなどの水素透過膜を形成した水素透過部材を使用する
方法が知られている。
【０００３】その水素選択透過性部材に用いられている
多孔質体としては、粉末を焼結した金属あるいはセラミ
ックス、金属不織布や発泡メタル、金属バルクに細孔を
形成したものなどが用いられている。また水素選択透過
膜の形成法としては、スパッタリング法、アークイオン
プレーティング法（以後、ＡＩＰ法と略記する）、めっ
き法、溶射法、あるいは圧延箔を貼付する方法などが採
用されている。
多孔質体としては、粉末を焼結した金属あるいはセラミ
ックス、金属不織布や発泡メタル、金属バルクに細孔を
形成したものなどが用いられている。また水素選択透過
膜の形成法としては、スパッタリング法、アークイオン
プレーティング法（以後、ＡＩＰ法と略記する）、めっ
き法、溶射法、あるいは圧延箔を貼付する方法などが採
用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な方法によっ
て製造される水素選択透過性部材の水素選択透過膜は、
水素以外のガス成分の透過は確実に阻止し、水素のみを
効率よく選択透過するものでなければならないので、非
常に綴密で且つ薄いものが要求される。
て製造される水素選択透過性部材の水素選択透過膜は、
水素以外のガス成分の透過は確実に阻止し、水素のみを
効率よく選択透過するものでなければならないので、非
常に綴密で且つ薄いものが要求される。
【０００５】こうした要求を一応満たすものとして、例
えば「三菱重工技法」Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４（１９９
４）ｐ．２３５には、多孔質体の表面に無電解めっき法
で２０μｍの膜を形成することにより、９９．９９％以
上の純度の水素を得たことが報告されている。しかしな
がら無電解めっきのみでは、厚さが２０μｍよりも薄く
て且つ緻密な膜を得ることは極めて難しい。
えば「三菱重工技法」Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４（１９９
４）ｐ．２３５には、多孔質体の表面に無電解めっき法
で２０μｍの膜を形成することにより、９９．９９％以
上の純度の水素を得たことが報告されている。しかしな
がら無電解めっきのみでは、厚さが２０μｍよりも薄く
て且つ緻密な膜を得ることは極めて難しい。
【０００６】そこで、該薄膜を織密化するための方法と
して例えば特開平５−８５７０２号公報には、該薄膜に
しごき処理を加えたりショットブラスト処理を施す方法
を提案している。しかし、それらの方法のみで薄膜全体
に均一な処理を施すことは極めて困難であり、全面を均
一な緻密化状態にすることは容易でない。その結果とし
て、薄膜の緻密度不足部位で水素以外のガス成分のリー
クが起こり、分離取得される水素の純度が低下するとい
う致命的な問題が生じてくる。
して例えば特開平５−８５７０２号公報には、該薄膜に
しごき処理を加えたりショットブラスト処理を施す方法
を提案している。しかし、それらの方法のみで薄膜全体
に均一な処理を施すことは極めて困難であり、全面を均
一な緻密化状態にすることは容易でない。その結果とし
て、薄膜の緻密度不足部位で水素以外のガス成分のリー
クが起こり、分離取得される水素の純度が低下するとい
う致命的な問題が生じてくる。
【０００７】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、多孔質体の表面全域に亘
って均一且つ緻密な水素選択透過膜を形成することがで
き、水素以外のガス成分のリークを阻止して高純度の水
素を分離取得し得る様な水素選択透過性部材の製法を提
供することにある。
たものであって、その目的は、多孔質体の表面全域に亘
って均一且つ緻密な水素選択透過膜を形成することがで
き、水素以外のガス成分のリークを阻止して高純度の水
素を分離取得し得る様な水素選択透過性部材の製法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の製法とは、 多孔質体の表面に、水素を透過する金属または合金か
らなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜の表面に研磨
処理を施し、 多孔質体の表面に、水素を透過する金属または合金か
らなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜の表面に塑性
変形を施した後、更にその上に水素透過膜をコーティン
グ形成する工程を少なくとも１回以上行ない、或いは 多孔質体の表面に水素を透過する薄膜を気相法によっ
てコーティング形成し、更にその上に、気相法により上
記とは異なる条件で薄膜をコーティング形成する工程を
少なくとも１回以上行なうところに要旨を有している。
のできた本発明の製法とは、 多孔質体の表面に、水素を透過する金属または合金か
らなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜の表面に研磨
処理を施し、 多孔質体の表面に、水素を透過する金属または合金か
らなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜の表面に塑性
変形を施した後、更にその上に水素透過膜をコーティン
グ形成する工程を少なくとも１回以上行ない、或いは 多孔質体の表面に水素を透過する薄膜を気相法によっ
てコーティング形成し、更にその上に、気相法により上
記とは異なる条件で薄膜をコーティング形成する工程を
少なくとも１回以上行なうところに要旨を有している。
【０００９】本発明では、上記処理を施すことによって
該薄膜表面の緻密度を高め、水素以外のガス成分のリー
クを阻止するもので、薄膜形成のために採用されるコー
ティング形成法としては気相法、特にＡＩＰ法が好まし
く、また薄膜表面を塑性変形させる方法としては研磨処
理法が最適の方法として推奨される。
該薄膜表面の緻密度を高め、水素以外のガス成分のリー
クを阻止するもので、薄膜形成のために採用されるコー
ティング形成法としては気相法、特にＡＩＰ法が好まし
く、また薄膜表面を塑性変形させる方法としては研磨処
理法が最適の方法として推奨される。
【００１０】多孔質体の表面にコーティング薄膜を多層
に形成することにより水素選択透過性を高める場合に
は、最初に形成する薄膜の形成条件とは異なる条件で、
その上に薄膜をコーティング形成し、多層コーティング
薄膜における夫々の結晶の性状や成長方向を積極的に変
えれば、多層コーティング膜全体としての水素選択透過
性を一段と高めることができるので好ましい。
に形成することにより水素選択透過性を高める場合に
は、最初に形成する薄膜の形成条件とは異なる条件で、
その上に薄膜をコーティング形成し、多層コーティング
薄膜における夫々の結晶の性状や成長方向を積極的に変
えれば、多層コーティング膜全体としての水素選択透過
性を一段と高めることができるので好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】上記の様に本発明では、多孔質体
の表面に水素透過膜をコーティング形成して水素選択透
過性部材を製造する際に、薄膜形成後に研磨加工を施
し、あるいは該薄膜に塑性変形を加えてから更にその上
に薄膜形成を行なう作業を少なくとも１回以上繰り返
し、この際、好ましくは異なる薄膜形成条件で複数回の
成膜処理を施すことにより、例えば２０μｍ以下といっ
た薄膜であっても極めて緻密で水素選択透過性に優れた
部材を提供可能にしたものである。
の表面に水素透過膜をコーティング形成して水素選択透
過性部材を製造する際に、薄膜形成後に研磨加工を施
し、あるいは該薄膜に塑性変形を加えてから更にその上
に薄膜形成を行なう作業を少なくとも１回以上繰り返
し、この際、好ましくは異なる薄膜形成条件で複数回の
成膜処理を施すことにより、例えば２０μｍ以下といっ
た薄膜であっても極めて緻密で水素選択透過性に優れた
部材を提供可能にしたものである。
【００１２】即ち従来技術では、先に説明した如く薄膜
形成後にしごき処理やブラスト処理を施すことによって
緻密度を高める方法は知られていたが、これらの方法で
は、コーティング形成された薄膜を全面に亘って均一に
緻密化することは困難であり、特に２０μｍ以下といっ
た薄膜のもので万遍なく均一に緻密化することは殆ど不
可能であった。
形成後にしごき処理やブラスト処理を施すことによって
緻密度を高める方法は知られていたが、これらの方法で
は、コーティング形成された薄膜を全面に亘って均一に
緻密化することは困難であり、特に２０μｍ以下といっ
た薄膜のもので万遍なく均一に緻密化することは殆ど不
可能であった。
【００１３】そこで本発明者らは、様々の薄膜綴密化法
について鋭意研究を重ねた結果、研磨法を採用すれば、
薄膜全体に渡って均一にむらなく塑性加工を施すことが
でき、それにより全面を均等に緻密化し得ることに成功
したものである。
について鋭意研究を重ねた結果、研磨法を採用すれば、
薄膜全体に渡って均一にむらなく塑性加工を施すことが
でき、それにより全面を均等に緻密化し得ることに成功
したものである。
【００１４】なお該研磨処理によって薄膜の一部は当然
に研削されるが、同時に薄膜表面の微細な凹凸部に効果
的に塑性加工を与えることができ、その現象を利用する
ことにより、薄膜を均一に緻密化し得たのである。この
際に適用される研磨処理には湿式法と乾式法を採用する
ことができるが、本発明では乾式法を採用することが望
ましい。その理由は、乾式法を採用することによって研
磨部を局所的に高温にすることができ、それにより薄膜
表面の微細凹凸をより効率よく塑性変形させることがで
き、延いては研磨処理による緻密度向上効果をより効果
的に発揮させることができるからである。
に研削されるが、同時に薄膜表面の微細な凹凸部に効果
的に塑性加工を与えることができ、その現象を利用する
ことにより、薄膜を均一に緻密化し得たのである。この
際に適用される研磨処理には湿式法と乾式法を採用する
ことができるが、本発明では乾式法を採用することが望
ましい。その理由は、乾式法を採用することによって研
磨部を局所的に高温にすることができ、それにより薄膜
表面の微細凹凸をより効率よく塑性変形させることがで
き、延いては研磨処理による緻密度向上効果をより効果
的に発揮させることができるからである。
【００１５】上記研磨処理により薄膜が緻密化する現象
について更に詳細に説明すると、まず、粗い番手の研磨
剤を用いて研磨すると、薄膜表面に微細な凹凸が形成さ
れると共に膜表面は塑性変形し、成膜工程で生じていた
微細空隙（ピンホールなど）の一部が埋められる。その
後、最初に用いた番手よりも細番手の研磨剤を用いて研
磨を行なうと、最初の粗研磨で薄膜表面に形成された凸
部が研磨力により塑性変形して引き延ばされ、更に薄膜
表面に存在する隙間を埋める。次いで更に細かい番手の
研磨材で研磨を行ない、こうした作業を粗番手のものか
ら細番手の研磨材を用いて繰り返し実施することによ
り、薄膜表面の凹凸を次第に微細化すると共に最初の薄
膜に存在していた空孔欠陥（ピンホールなど）を全て埋
め尽くし、極めて緻密度の高い膜に改質できるのであ
る。
について更に詳細に説明すると、まず、粗い番手の研磨
剤を用いて研磨すると、薄膜表面に微細な凹凸が形成さ
れると共に膜表面は塑性変形し、成膜工程で生じていた
微細空隙（ピンホールなど）の一部が埋められる。その
後、最初に用いた番手よりも細番手の研磨剤を用いて研
磨を行なうと、最初の粗研磨で薄膜表面に形成された凸
部が研磨力により塑性変形して引き延ばされ、更に薄膜
表面に存在する隙間を埋める。次いで更に細かい番手の
研磨材で研磨を行ない、こうした作業を粗番手のものか
ら細番手の研磨材を用いて繰り返し実施することによ
り、薄膜表面の凹凸を次第に微細化すると共に最初の薄
膜に存在していた空孔欠陥（ピンホールなど）を全て埋
め尽くし、極めて緻密度の高い膜に改質できるのであ
る。
【００１６】従って本発明で成膜後に行なわれる研磨処
理は、粗番手のものから順次細番手の研磨材を用いて多
段階に行なうことが望ましく、また研磨処理による薄膜
の研削量を少なく抑えるうえでは、最初に用いる研磨材
として番手が＃１２００以上のものを使用し、その後、
順次細番手の研磨材を用いて多段研磨することが望まし
い。
理は、粗番手のものから順次細番手の研磨材を用いて多
段階に行なうことが望ましく、また研磨処理による薄膜
の研削量を少なく抑えるうえでは、最初に用いる研磨材
として番手が＃１２００以上のものを使用し、その後、
順次細番手の研磨材を用いて多段研磨することが望まし
い。
【００１７】但し最初に用いる研磨材の番手は、薄膜の
厚さや薄膜構成素材の種類（例えば、Ｐｄ系、Ｔｉ系、
Ｚｒ系、Ｖ系、Ｎｂ系、Ｔａ系などの如き水素を透過す
る金属またはそれらの合金）、薄膜の初期表面性状など
も考慮して最適番手のものを使用することが望まれる。
最終研磨に用いる研磨材の番手は可能な限り細番手のも
のを使用するのがよく、好ましくは少なくとも＃４００
０程度のものを使用するのがよい。また、初期研磨から
最終研磨に至るまでの研磨材の番手も、薄膜の厚さや薄
膜構成素材の種類、薄膜の初期状態などを考慮して最適
のものを選択使用するのがよい。
厚さや薄膜構成素材の種類（例えば、Ｐｄ系、Ｔｉ系、
Ｚｒ系、Ｖ系、Ｎｂ系、Ｔａ系などの如き水素を透過す
る金属またはそれらの合金）、薄膜の初期表面性状など
も考慮して最適番手のものを使用することが望まれる。
最終研磨に用いる研磨材の番手は可能な限り細番手のも
のを使用するのがよく、好ましくは少なくとも＃４００
０程度のものを使用するのがよい。また、初期研磨から
最終研磨に至るまでの研磨材の番手も、薄膜の厚さや薄
膜構成素材の種類、薄膜の初期状態などを考慮して最適
のものを選択使用するのがよい。
【００１８】該研磨に用いる砥粒の種類も特に制限され
ないが、好ましいものとしては、ＳｉＯ2やＳｉＣ、ア
ルミナなどのセラミックス粉末が例示される。
ないが、好ましいものとしては、ＳｉＯ2やＳｉＣ、ア
ルミナなどのセラミックス粉末が例示される。
【００１９】上述した様に本発明によれば、製膜後の研
磨処理によって薄膜の緻密度を大幅に改善できるが、該
研磨処理を施した緻密薄膜の上に更に水素透過性薄膜を
コーティング成形してから研磨処理を施し、或いは更に
この操作を繰り返して多層構造の薄膜を形成すれば、全
体としての薄膜の緻密度を一段と高めることができ、水
素以外のガス成分のリークを一層確実に阻止してより高
レベルの水素選択透過性能を与えることができる。
磨処理によって薄膜の緻密度を大幅に改善できるが、該
研磨処理を施した緻密薄膜の上に更に水素透過性薄膜を
コーティング成形してから研磨処理を施し、或いは更に
この操作を繰り返して多層構造の薄膜を形成すれば、全
体としての薄膜の緻密度を一段と高めることができ、水
素以外のガス成分のリークを一層確実に阻止してより高
レベルの水素選択透過性能を与えることができる。
【００２０】この様に薄膜を多層構造とすることによっ
て緻密度が更に高められる理由は下記の通りである。即
ち、製膜後の研磨処理によって前述の如くピンホール欠
陥などを効果的に埋めてリーク間隙を低減できるが、初
期の成膜状態によっては該研磨処理で欠陥を完全に埋め
きれないこともあり、研磨処理後も残留する貫通空隙が
ごく少量であっても、他成分ガスのリーク原因となって
水素選択透過性を著しく阻害する。しかし、製膜後の研
磨処理による塑性変形によって貫通空隙を埋めた後、更
にその上に成膜してから研磨処理を施すと、前記貫通空
隙を塞ぐ形で膜の成長が起こることになり、膜全体とし
ての貫通空隙がより確実にふさがれて緻密度が一段と高
められるからである。従って、成膜を多段に行なう場合
は、最初に形成した薄膜を研磨処理することなく、その
上に薄膜を多層上に形成するだけでも緻密度を大幅に高
めることが可能となる。
て緻密度が更に高められる理由は下記の通りである。即
ち、製膜後の研磨処理によって前述の如くピンホール欠
陥などを効果的に埋めてリーク間隙を低減できるが、初
期の成膜状態によっては該研磨処理で欠陥を完全に埋め
きれないこともあり、研磨処理後も残留する貫通空隙が
ごく少量であっても、他成分ガスのリーク原因となって
水素選択透過性を著しく阻害する。しかし、製膜後の研
磨処理による塑性変形によって貫通空隙を埋めた後、更
にその上に成膜してから研磨処理を施すと、前記貫通空
隙を塞ぐ形で膜の成長が起こることになり、膜全体とし
ての貫通空隙がより確実にふさがれて緻密度が一段と高
められるからである。従って、成膜を多段に行なう場合
は、最初に形成した薄膜を研磨処理することなく、その
上に薄膜を多層上に形成するだけでも緻密度を大幅に高
めることが可能となる。
【００２１】薄膜を上記の様に多層構造とする際の各層
成膜後に好ましく行なわれる塑性変形の導入は、必ずし
も研磨に限られるものではなく、ブラストやしごき加工
を採用することも可能である。またこの場合も、前記と
同様の考え方で、成膜条件を変えて新たな結晶成長を起
こさせ、貫通するリーク間隙隙間を遮断することが有効
となる。即ち、１回目の成膜した上に、新たな結晶成長
が起こる条件で更に成膜を行うのである。こうした新た
な結晶成長を起させるための手段としては、バイアスや
基盤温度を変える方法が例示される。
成膜後に好ましく行なわれる塑性変形の導入は、必ずし
も研磨に限られるものではなく、ブラストやしごき加工
を採用することも可能である。またこの場合も、前記と
同様の考え方で、成膜条件を変えて新たな結晶成長を起
こさせ、貫通するリーク間隙隙間を遮断することが有効
となる。即ち、１回目の成膜した上に、新たな結晶成長
が起こる条件で更に成膜を行うのである。こうした新た
な結晶成長を起させるための手段としては、バイアスや
基盤温度を変える方法が例示される。
【００２２】そして、上述した成膜−塑性変形−成膜あ
るいは成膜−成膜の操作を多数回繰り返すほど、膜の緻
密性を高めることができる。この様な操作で新たな結晶
成長を起こさせるために継ぎ足した膜の界面は、例えば
ＳＩＭ像（図面代用写真1参照）などによって確認でき
る。
るいは成膜−成膜の操作を多数回繰り返すほど、膜の緻
密性を高めることができる。この様な操作で新たな結晶
成長を起こさせるために継ぎ足した膜の界面は、例えば
ＳＩＭ像（図面代用写真1参照）などによって確認でき
る。
【００２３】本発明で薄膜の形成に採用されるコーティ
ング法としては、ＡＩＰ法やスパッタリング法などの気
相法、あるいは無電解めっき法の如き湿式法を採用でき
るが、中でも特に好ましいのは気相法、とりわけＡＩＰ
法である。しかしてＡＩＰ法であれば、特に多層構造の
薄膜を形成する際に、例えばバイアスや基板温度の変更
などにより新たな結晶の成長を容易に起こさせることが
でき、積層による緻密化を一層効果的に発揮させること
ができるからである。
ング法としては、ＡＩＰ法やスパッタリング法などの気
相法、あるいは無電解めっき法の如き湿式法を採用でき
るが、中でも特に好ましいのは気相法、とりわけＡＩＰ
法である。しかしてＡＩＰ法であれば、特に多層構造の
薄膜を形成する際に、例えばバイアスや基板温度の変更
などにより新たな結晶の成長を容易に起こさせることが
でき、積層による緻密化を一層効果的に発揮させること
ができるからである。
【００２４】また、本発明において支持層となる多孔質
体の種類にも格別の制限はないが、好ましいものとして
は、金属やセラミックスの粉末や不織布などを圧縮、焼
結した焼結金属やセラミックス、発泡金属や金属箔、金
属バルクなどに細孔を形成したものなどが、用途に応じ
て任意に選択して使用できる。
体の種類にも格別の制限はないが、好ましいものとして
は、金属やセラミックスの粉末や不織布などを圧縮、焼
結した焼結金属やセラミックス、発泡金属や金属箔、金
属バルクなどに細孔を形成したものなどが、用途に応じ
て任意に選択して使用できる。
【００２５】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２６】実施例１ 直径３５ｍｍ、厚さ２ｍｍのＳＵＳ４１０Ｌ製多孔質管
（相対密度７５％）の外面に、Ｐｄ−２３％Ａｇからな
る厚さ１０μｍの薄膜をＡＩＰ法によってコーティング
形成し、次いで、該薄膜の表面を研磨処理して緻密化し
た。研磨処理には、番手が＃２０００、＃３０００、＃
４０００の３種の研磨剤を粗いものから順次使用し、３
段階で研磨処理を行なった。また比較材として研磨無し
の試料を準備した。
（相対密度７５％）の外面に、Ｐｄ−２３％Ａｇからな
る厚さ１０μｍの薄膜をＡＩＰ法によってコーティング
形成し、次いで、該薄膜の表面を研磨処理して緻密化し
た。研磨処理には、番手が＃２０００、＃３０００、＃
４０００の３種の研磨剤を粗いものから順次使用し、３
段階で研磨処理を行なった。また比較材として研磨無し
の試料を準備した。
【００２７】得られた２つの試料を、水素透過測定装置
の試験用セルにセットし、５０％Ｈ 2−５０％Ｈｅガス
を用いて、５５０℃の環境下でガス入り側と出側の差圧
を１気圧として水素選択透過性を評価したところ、研磨
を行なった本発明材では純度９９．９９％水素が得られ
たのに対し、無研磨の比較材では純度９９．９０％の水
素しか得られなかった。
の試験用セルにセットし、５０％Ｈ 2−５０％Ｈｅガス
を用いて、５５０℃の環境下でガス入り側と出側の差圧
を１気圧として水素選択透過性を評価したところ、研磨
を行なった本発明材では純度９９．９９％水素が得られ
たのに対し、無研磨の比較材では純度９９．９０％の水
素しか得られなかった。
【００２８】実施例２ 直径３５ｍｍ、厚さ２ｍｍのＳＵＳ４１０Ｌ製多孔質管
（相対密度７５％）の外面に、厚さ５μｍのＰｄ−２３
％Ａｇ膜をスパッタリング法により成膜した後、研磨処
理を行なって膜を綴密化した。研磨材としては番手＃３
０００と＃４０００の２種を使用した。また、比較材と
して無研磨の試料を準備した。
（相対密度７５％）の外面に、厚さ５μｍのＰｄ−２３
％Ａｇ膜をスパッタリング法により成膜した後、研磨処
理を行なって膜を綴密化した。研磨材としては番手＃３
０００と＃４０００の２種を使用した。また、比較材と
して無研磨の試料を準備した。
【００２９】得られた各試料を前記と同じ水素透過測定
装置の試験用セルにセットし、同様の条件で水素選択透
過性を評価したところ、研磨を行なった本発明材では純
度９９．９９％水素が得られたのに対し、無研磨の比較
材では純度９９．５０％の水素しか得られなかった。
装置の試験用セルにセットし、同様の条件で水素選択透
過性を評価したところ、研磨を行なった本発明材では純
度９９．９９％水素が得られたのに対し、無研磨の比較
材では純度９９．５０％の水素しか得られなかった。
【００３０】実施例３ 直径３５ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミナ多孔質管（用いた
アルミナ粉末の平均粒径は１μｍ、相対密度は７０％）
の外面に、厚さ５μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をスパッタ
リング法により成膜し後、研磨処理によって膜に塑性加
工を施した。研磨材としては、番手＃３０００と＃４０
００のものを２種使用した。また、比較材として無研磨
の試料を準備した。
アルミナ粉末の平均粒径は１μｍ、相対密度は７０％）
の外面に、厚さ５μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をスパッタ
リング法により成膜し後、研磨処理によって膜に塑性加
工を施した。研磨材としては、番手＃３０００と＃４０
００のものを２種使用した。また、比較材として無研磨
の試料を準備した。
【００３１】得られた２つの試料を、前記と同様の水素
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、スパッタリング膜＋研磨処
理を行なった実施例材では、純度９９．９９％の水素が
得られたのに対し、スパッタリング処理のみの比較材で
は、純度９９．５０％の水素しか得られなかった。
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、スパッタリング膜＋研磨処
理を行なった実施例材では、純度９９．９９％の水素が
得られたのに対し、スパッタリング処理のみの比較材で
は、純度９９．５０％の水素しか得られなかった。
【００３２】実施例４ 直径３５ｍｍ、厚さ２ｍｍのＳＵＳ４１０Ｌ製多孔質管
（相対密度７５％）の外面に、厚さ５μｍのＰｄ−２３
％Ａｇ膜をＡＩＰにより成膜した。その後、研磨処理に
よって膜に塑性加工を施した。研磨材としては、番手＃
１６００のものを使用した。研磨処理した薄膜の更にそ
の上に、上記と同様にして厚さ５μｍのＰｄ−２３％Ａ
ｇ膜をＡＩＰにより追加成膜し、トータル膜厚を８μｍ
とした。また、比較材として連続ＡＩＰにより厚さ８μ
ｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜を形成した試料を準備した。
（相対密度７５％）の外面に、厚さ５μｍのＰｄ−２３
％Ａｇ膜をＡＩＰにより成膜した。その後、研磨処理に
よって膜に塑性加工を施した。研磨材としては、番手＃
１６００のものを使用した。研磨処理した薄膜の更にそ
の上に、上記と同様にして厚さ５μｍのＰｄ−２３％Ａ
ｇ膜をＡＩＰにより追加成膜し、トータル膜厚を８μｍ
とした。また、比較材として連続ＡＩＰにより厚さ８μ
ｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜を形成した試料を準備した。
【００３３】得られた２つの試料を、前記と同様の水素
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、ＡＩＰ膜＋研磨処理＋ＡＩ
Ｐ処理を行なった実施例材では、純度９９．９９９％の
水素が得られたのに対し、連続ＡＩＰ皮膜形成のみを行
なった比較材では、純度９９．９０％の水素しか得られ
なかった。
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、ＡＩＰ膜＋研磨処理＋ＡＩ
Ｐ処理を行なった実施例材では、純度９９．９９９％の
水素が得られたのに対し、連続ＡＩＰ皮膜形成のみを行
なった比較材では、純度９９．９０％の水素しか得られ
なかった。
【００３４】実施例５ 前記実施例で用いたのと同じ多孔質管の外面に、厚さ５
μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰにより成膜した。そ
の後、ブラスト処理によって膜に塑性加工を施した。ブ
ラスト処理には、平均粒径１００μｍのアルミナビーズ
を用い、圧力は３ｋｇ／ｃｍ2で行った。該ブラスト処
理面上に、更に上記と同様にして厚さ５μｍのＰｄ−２
３％Ａｇ膜をＡＩＰにより追加成膜し、トータル膜厚を
９μｍとした。また、連続ＡＩＰ処理により厚さ９μｍ
のＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰ法により成膜し、比較材
とした。
μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰにより成膜した。そ
の後、ブラスト処理によって膜に塑性加工を施した。ブ
ラスト処理には、平均粒径１００μｍのアルミナビーズ
を用い、圧力は３ｋｇ／ｃｍ2で行った。該ブラスト処
理面上に、更に上記と同様にして厚さ５μｍのＰｄ−２
３％Ａｇ膜をＡＩＰにより追加成膜し、トータル膜厚を
９μｍとした。また、連続ＡＩＰ処理により厚さ９μｍ
のＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰ法により成膜し、比較材
とした。
【００３５】得られた２つの試料を、前記と同じ水素透
過測定装置の試験用セルにセットし、前記と同じ条件で
水素透過性を評価したところ、ＡＩＰ処理＋ブラスト処
理＋ＡＩＰ追加処理を施した実施例材では、純度９９．
９９５％の水素が得られたのに対して、連続ＡＩＰ処理
材（比較材）では、純度９９．９０％の水素しか得られ
なかった。
過測定装置の試験用セルにセットし、前記と同じ条件で
水素透過性を評価したところ、ＡＩＰ処理＋ブラスト処
理＋ＡＩＰ追加処理を施した実施例材では、純度９９．
９９５％の水素が得られたのに対して、連続ＡＩＰ処理
材（比較材）では、純度９９．９０％の水素しか得られ
なかった。
【００３６】実施例６ 前記と同じＳＵＳ４１０Ｌ製多孔質管の外面に、厚さ５
μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰ法により成膜した。
成膜条件は、Ａｒボンバード２ｍｉｎ、Ａｒガス量５０
０ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、バイアス２５Ｖとした。その
後、該膜上に更に５μｍの追加成膜し、トータル膜厚を
１０μｍとした。この時の成膜条件は、Ａｒボンバード
２ｍｉｎ、Ａｒガス量５００ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、バ
イアス１００Ｖとした。また、上記初回の成膜条件と同
じ条件で連続ＡＩＰ処理を行なって膜厚１０μｍの比較
材を製造した。
μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰ法により成膜した。
成膜条件は、Ａｒボンバード２ｍｉｎ、Ａｒガス量５０
０ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、バイアス２５Ｖとした。その
後、該膜上に更に５μｍの追加成膜し、トータル膜厚を
１０μｍとした。この時の成膜条件は、Ａｒボンバード
２ｍｉｎ、Ａｒガス量５００ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、バ
イアス１００Ｖとした。また、上記初回の成膜条件と同
じ条件で連続ＡＩＰ処理を行なって膜厚１０μｍの比較
材を製造した。
【００３７】得られた２つの試料を、前記と同様の水素
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、ＡＩＰ処理＋ＡＩＰ追加処
理で成膜した実施例材では、純度９９．９９５％の水素
が得られたのに対して、連続ＡＩＰ処理を行なった比較
材では純度９９．９０％の水素しか得られなかった。
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、ＡＩＰ処理＋ＡＩＰ追加処
理で成膜した実施例材では、純度９９．９９５％の水素
が得られたのに対して、連続ＡＩＰ処理を行なった比較
材では純度９９．９０％の水素しか得られなかった。
【００３８】実施例７ 前記と同じＳＵＳ４１０Ｌ製多孔質管の外面に、厚さ５
μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰ法により成膜した。
成膜条件は、Ａｒボンバード２ｍｉｎ、Ａｒガス量５０
０ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、バイアス２５Ｖ、基盤温度３
００℃とした。その後、該膜上に更に５μｍの追加成膜
し、トータル膜厚を１０μｍとした。この時の成膜条件
は、Ａｒボンバード２ｍｉｎ、Ａｒガス量５００ｓｃｃ
ｍ、圧力５Ｐａ、バイアス２５Ｖ、基盤温度５００℃と
した。また、上記初回の成膜条件と同じ条件で連続ＡＩ
Ｐ処理を行なって膜厚１０μｍの比較材を製造した。
μｍのＰｄ−２３％Ａｇ膜をＡＩＰ法により成膜した。
成膜条件は、Ａｒボンバード２ｍｉｎ、Ａｒガス量５０
０ｓｃｃｍ、圧力５Ｐａ、バイアス２５Ｖ、基盤温度３
００℃とした。その後、該膜上に更に５μｍの追加成膜
し、トータル膜厚を１０μｍとした。この時の成膜条件
は、Ａｒボンバード２ｍｉｎ、Ａｒガス量５００ｓｃｃ
ｍ、圧力５Ｐａ、バイアス２５Ｖ、基盤温度５００℃と
した。また、上記初回の成膜条件と同じ条件で連続ＡＩ
Ｐ処理を行なって膜厚１０μｍの比較材を製造した。
【００３９】得られた２つの試料を、前記と同様の水素
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、ＡＩＰ処理＋ＡＩＰ追加処
理で成膜した実施例材では、純度９９．９９５％の水素
が得られたのに対して、連続ＡＩＰ処理を行なった比較
材では純度９９．９０％の水素しか得られなかった。
透過測定装置の試験用セルにセットして同様の条件で水
素透過性を評価したところ、ＡＩＰ処理＋ＡＩＰ追加処
理で成膜した実施例材では、純度９９．９９５％の水素
が得られたのに対して、連続ＡＩＰ処理を行なった比較
材では純度９９．９０％の水素しか得られなかった。
【００４０】なお図１は、上記実施例で得た各試料にお
ける水素選択透過膜の形成条件と膜厚が水素選択透過性
（到達真空度で評価）に及ぼす影響をグラフ化して示し
たものである。
ける水素選択透過膜の形成条件と膜厚が水素選択透過性
（到達真空度で評価）に及ぼす影響をグラフ化して示し
たものである。
【００４１】このグラフからも明らかな様に、ＡＩＰ法
によって形成したＰｄ−２３％Ａｇ膜の研磨前の到達真
空度は、研磨処理によって１オーダー程度減少し、研磨
後のＡＩＰ膜上に更に追加ＡＩＰ膜を形成すると、到達
真空度を更に１オーダー（最初のＡＩＰ膜に比べて２オ
ーダー）低下させることができ、これら研磨処理と追加
成膜処理を繰り返すことによって到達真空度を大幅に低
減し得ることが分かる。
によって形成したＰｄ−２３％Ａｇ膜の研磨前の到達真
空度は、研磨処理によって１オーダー程度減少し、研磨
後のＡＩＰ膜上に更に追加ＡＩＰ膜を形成すると、到達
真空度を更に１オーダー（最初のＡＩＰ膜に比べて２オ
ーダー）低下させることができ、これら研磨処理と追加
成膜処理を繰り返すことによって到達真空度を大幅に低
減し得ることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
水素選択透過膜の形成とその表面の研磨処理、あるいは
更に、好ましくは成膜条件を変えて新たな結晶成長を起
こさせた追加膜形成によって、水素選択透過膜に緻密度
を著しく高めることができ、他成分ガスのリーク量を抑
えて高純度の水素を得ることのできる水素選択透過性部
材を提供し得ることになった。
水素選択透過膜の形成とその表面の研磨処理、あるいは
更に、好ましくは成膜条件を変えて新たな結晶成長を起
こさせた追加膜形成によって、水素選択透過膜に緻密度
を著しく高めることができ、他成分ガスのリーク量を抑
えて高純度の水素を得ることのできる水素選択透過性部
材を提供し得ることになった。
【図１】実施例で得た多層構造水素選択透過膜の積層界
面部のＳＩＭ像を例示する図面代用写真である。
面部のＳＩＭ像を例示する図面代用写真である。
【図２】水素選択透過膜の膜厚とその表面の研磨処理、
あるいは更に、成膜条件を変えて新たな結晶成長を起こ
させた追加膜形成が、水素選択透過試験における到達真
空度に与える影響を、実施例データから整理して示した
図である。
あるいは更に、成膜条件を変えて新たな結晶成長を起こ
させた追加膜形成が、水素選択透過試験における到達真
空度に与える影響を、実施例データから整理して示した
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 俊樹 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 森本 啓之 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA41 KE06P KE12P KE13P KE16P MA02 MA06 MA09 MA31 MB06 MC02X MC03X NA32 NA45 NA50 NA61 NA65 PA01 PB20 PB66 4G040 FA06 FB09 FC01 FE01 4K044 AA03 AA13 AB02 AB08 BA08 BB01 CA07 CA13 CA16
Claims (6)
- 【請求項１】 多孔質体の表面に、水素を透過する金属
または合金からなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜
の表面に研磨処理を施すことを特徴とする水素選択透過
性部材の製法。 - 【請求項２】 多孔質体の表面に、水素を透過する金属
または合金からなる薄膜をコーティング形成し、該薄膜
の表面に塑性変形を施した後、更にその上に水素透過膜
をコーティング形成する工程を少なくとも１回以上行な
うことを特徴とする水素選択透過性部材の製法。 - 【請求項３】 前記薄膜の表面に施される塑性変形を、
研磨処理によって行なう請求項２に記載の製法。 - 【請求項４】 薄膜のコーティング形成を気相法によっ
て行なう請求項１〜３のいずれかに記載の製法。 - 【請求項５】 多孔質体の表面に水素を透過する薄膜を
気相法によってコーティング形成し、更にその上に、気
相法により上記とは異なる条件で薄膜をコーティング形
成する工程を少なくとも１回以上行なうことを特徴とす
る水素選択透過性部材の製法。 - 【請求項６】 上記気相合成法として、アークイオンプ
レーティング法を採用する請求項４または５に記載の製
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000237444A JP2002045663A (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 水素選択透過性部材の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000237444A JP2002045663A (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 水素選択透過性部材の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002045663A true JP2002045663A (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18729304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000237444A Withdrawn JP2002045663A (ja) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | 水素選択透過性部材の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002045663A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008055310A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 水素透過膜支持体および水素透過膜支持体およびその製造方法 |
| JP6397593B1 (ja) * | 2017-10-02 | 2018-09-26 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲット |
| JP6397592B1 (ja) * | 2017-10-02 | 2018-09-26 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット |
| JP2020142197A (ja) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 水素透過装置及び水素透過装置の製造方法 |
-
2000
- 2000-08-04 JP JP2000237444A patent/JP2002045663A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008055310A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 水素透過膜支持体および水素透過膜支持体およびその製造方法 |
| JP6397593B1 (ja) * | 2017-10-02 | 2018-09-26 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲット |
| JP6397592B1 (ja) * | 2017-10-02 | 2018-09-26 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット |
| WO2019069713A1 (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-11 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット |
| WO2019069714A1 (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-11 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲット |
| JP2019065380A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲット |
| JP2019065379A (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 住友化学株式会社 | スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット |
| CN109952389A (zh) * | 2017-10-02 | 2019-06-28 | 住友化学株式会社 | 溅射靶的制造方法及溅射靶 |
| US11142819B2 (en) | 2017-10-02 | 2021-10-12 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Sputtering target |
| US11731230B2 (en) | 2017-10-02 | 2023-08-22 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing sputtering target and sputtering target |
| JP2020142197A (ja) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 水素透過装置及び水素透過装置の製造方法 |
| JP7388627B2 (ja) | 2019-03-07 | 2023-11-29 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 水素透過装置及び水素透過装置の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW200918158A (en) | A gas separation membrane system and a method of preparing or reconditioning and the use thereof | |
| KR100712715B1 (ko) | 표면에 미세한 돌기를 형성시킨 세라믹스부재 및 그제조방법 | |
| US7125440B2 (en) | Composite structure for high efficiency hydrogen separation and its associated methods of manufacture and use | |
| JP2008237945A (ja) | 水素分離膜 | |
| WO2015046427A1 (ja) | ピストンリング | |
| WO1994013852A1 (en) | Superhard film-coated material and method of producing the same | |
| JP2002537088A (ja) | 膜製造方法 | |
| KR20090092532A (ko) | 수소 분리용 금속 복합막 및 그 제조방법 | |
| JPH08501500A (ja) | セラミック−金属複合材の製造方法 | |
| JP2002045663A (ja) | 水素選択透過性部材の製法 | |
| KR101459673B1 (ko) | 고투과선택도를 갖는 수소분리막의 제조방법 | |
| EP2794079A1 (en) | A method of preparing a palladium- silver alloy gas separation membrane using mechanical surface activation | |
| JP6366508B2 (ja) | 複合金属ガス分離膜を作製する方法 | |
| JP4429318B2 (ja) | 高効率で水素を分離するための複合構造を有する水素ガス分離器、ならびにその製造および使用方法 | |
| KR101775025B1 (ko) | 스퍼터에 의한 치밀 수소분리막의 제조방법 | |
| JP2003527293A (ja) | ダイアモンド用およびダイアモンド含有材料用の接着性複合被膜および前記被膜の製造方法 | |
| JPH07155520A (ja) | 金属フィルタおよびその製造方法 | |
| JP2004307239A (ja) | 層状構造を有する酸化アルミニウム耐摩耗性部材及びその製造方法 | |
| JP5527662B2 (ja) | ナノカーボン膜の製造方法及びナノカーボン膜 | |
| JP3593535B2 (ja) | 多孔質体及びその製造方法 | |
| KR101166911B1 (ko) | 향상된 선택도를 갖는 수소 분리막 제조방법 및 그 방법으로 제조된 수소분리막 | |
| Murakawa et al. | Forming of a grinding wheel using a dresser with brazed diamond film | |
| JP3097060B2 (ja) | 複合体の製造方法 | |
| JP2003220319A (ja) | 分離膜モジュール及びその製造方法 | |
| RU2040371C1 (ru) | Способ изготовления фильтрующего материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040805 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070618 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090331 |