JP2971776B2 - オゾン含有純水用ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents
オゾン含有純水用ステンレス鋼およびその製造方法Info
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- JP2971776B2 JP2971776B2 JP7324695A JP7324695A JP2971776B2 JP 2971776 B2 JP2971776 B2 JP 2971776B2 JP 7324695 A JP7324695 A JP 7324695A JP 7324695 A JP7324695 A JP 7324695A JP 2971776 B2 JP2971776 B2 JP 2971776B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オゾンを含有する純水
を取り扱う分野、例えばオゾナイザーの接オゾン水部
分、超純水装置のオゾン注入部分、オゾン水を使う洗浄
装置のオゾン接液部分の材料等として好適なステンレス
鋼およびその製造方法に関する。
を取り扱う分野、例えばオゾナイザーの接オゾン水部
分、超純水装置のオゾン注入部分、オゾン水を使う洗浄
装置のオゾン接液部分の材料等として好適なステンレス
鋼およ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】オゾ
ナイザー用材料としては、フッ素樹脂、チタン、ステン
レス鋼などが使用されており、超純水装置用材料として
は、フッ素樹脂が使用されており、オゾン水を用いた洗
浄装置用材料としては、石英、フッ素樹脂、ステンレス
鋼が使用されている。
ナイザー用材料としては、フッ素樹脂、チタン、ステン
レス鋼などが使用されており、超純水装置用材料として
は、フッ素樹脂が使用されており、オゾン水を用いた洗
浄装置用材料としては、石英、フッ素樹脂、ステンレス
鋼が使用されている。
【０００３】ところが、オゾンはフッ素に次いで酸化力
が強いため、チタンやステンレス鋼そのままでは耐オゾ
ン性が十分ではなく、また、樹脂類はオゾンにより腐食
されやすく、表面が荒れやすい。その結果、純水等のク
リーンな雰囲気が要求される用途では、樹脂からのイオ
ン、ＴＯＣ、パーティクル等の溶出が問題となる。これ
をステンレス鋼にすることで、ＴＯＣ、パーティクルの
溶出は防げるが、オゾンに用いる場合はイオン、特に重
金属イオンの溶出があることが本発明者等によって知見
された。
が強いため、チタンやステンレス鋼そのままでは耐オゾ
ン性が十分ではなく、また、樹脂類はオゾンにより腐食
されやすく、表面が荒れやすい。その結果、純水等のク
リーンな雰囲気が要求される用途では、樹脂からのイオ
ン、ＴＯＣ、パーティクル等の溶出が問題となる。これ
をステンレス鋼にすることで、ＴＯＣ、パーティクルの
溶出は防げるが、オゾンに用いる場合はイオン、特に重
金属イオンの溶出があることが本発明者等によって知見
された。
【０００４】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、オゾン
を含有する純水への金属イオン、特に重金属イオンの溶
出量が少ないステンレス鋼およ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、オゾン
を含有する純水への金属イオン、特に重金属イオンの溶
出量が少ないステンレス鋼およびその製造方法を提供す
ることにある。
【０００５】
【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、鉄系酸化
物から成る酸化被膜の外層部の厚みが１００Å以下の厚
みの酸化被膜が形成された、オゾン含有純水用オーステ
ナイト系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、鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層部
の厚みが１００Å以下の厚みの酸化被膜を表面に形成す
ることを特徴とするオゾン含有純水用オーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法を第二の発明とする。
に本発明は、電解研磨処理を施した表面上に、鉄系酸化
物から成る酸化被膜の外層部の厚みが１００Å以下の厚
みの酸化被膜が形成された、オゾン含有純水用オーステ
ナイト系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、鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層部
の厚みが１００Å以下の厚みの酸化被膜を表面に形成す
ることを特徴とするオゾン含有純水用オーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法を第二の発明とする。
【０００６】
【作用】ステンレス鋼の表面には、一般的にＣｒ濃度の
高い不動態被膜、例えばＣｒ2Ｏ3 、ＣｒＯ水和物等の
不動態被膜が形成されており、この不動態被膜により金
属イオンの溶出は抑制されるが、オゾンのような極めて
強い酸化力を有する酸化剤の存在下では過不動態化して
不安定な６価となり、溶出しやすくなる。一方、Ｆｅは
Ｏ2 濃度が高くなると、安定な酸化物（Ｆｅ2 Ｏ3)とな
り、溶出しにくくなる。従って、ステンレス鋼の表面に
鉄系酸化物層を形成することにより、オゾンを含有する
純水への金属イオンの溶出を抑制することができる。し
かし、この鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層部の厚み
が１００Åを超えると、厚すぎて脆くなる。ここで、外
層部とは、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＦｅＯおよびＦｅ3 Ｏ4 等を含
む層をいい、Ｆｅ2 Ｏ3 が多いのが好ましい。酸化被膜
の厚みは、この外層部とその内側にある内層部（Ｃｒと
Ｆｅの混在した層、Ｃｒ−（Ｆｅ）−Ｏ）とを加えたも
のである。
高い不動態被膜、例えばＣｒ2Ｏ3 、ＣｒＯ水和物等の
不動態被膜が形成されており、この不動態被膜により金
属イオンの溶出は抑制されるが、オゾンのような極めて
強い酸化力を有する酸化剤の存在下では過不動態化して
不安定な６価となり、溶出しやすくなる。一方、Ｆｅは
Ｏ2 濃度が高くなると、安定な酸化物（Ｆｅ2 Ｏ3)とな
り、溶出しにくくなる。従って、ステンレス鋼の表面に
鉄系酸化物層を形成することにより、オゾンを含有する
純水への金属イオンの溶出を抑制することができる。し
かし、この鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層部の厚み
が１００Åを超えると、厚すぎて脆くなる。ここで、外
層部とは、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＦｅＯおよびＦｅ3 Ｏ4 等を含
む層をいい、Ｆｅ2 Ｏ3 が多いのが好ましい。酸化被膜
の厚みは、この外層部とその内側にある内層部（Ｃｒと
Ｆｅの混在した層、Ｃｒ−（Ｆｅ）−Ｏ）とを加えたも
のである。
【０００７】加熱温度が４００℃未満では、酸化被膜の
形成が不十分であり、４５０℃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５分より短いと、酸化被膜の形成が不十分であ
る。また、この５分間の加熱時間における鉄系酸化物か
ら成る酸化被膜外層部の厚みは６０Åである。一方、加
熱時間が１時間より長くなると、酸化被膜が過厚となる
とともに、その厚みが不均一になる。
形成が不十分であり、４５０℃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５分より短いと、酸化被膜の形成が不十分であ
る。また、この５分間の加熱時間における鉄系酸化物か
ら成る酸化被膜外層部の厚みは６０Åである。一方、加
熱時間が１時間より長くなると、酸化被膜が過厚となる
とともに、その厚みが不均一になる。
【０００８】
【実施例】ＳＵＳ３１６Ｌ試験片を使用して、本発明の
表面処理方法および比較のための表面処理方法を行った
ものについて、オゾンを含有する純水への金属イオンの
溶出量の測定を行い、また加熱時間と酸化被膜厚さの関
係の調査ならびにその場合のオゾンを含有する純水への
金属イオンの溶出量の測定を行ったので、以下に順次説
明する。
表面処理方法および比較のための表面処理方法を行った
ものについて、オゾンを含有する純水への金属イオンの
溶出量の測定を行い、また加熱時間と酸化被膜厚さの関
係の調査ならびにその場合のオゾンを含有する純水への
金属イオンの溶出量の測定を行ったので、以下に順次説
明する。
【０００９】〔表面処理方法〕 (1) 本発明の表面処理方法 ＳＵＳ３１６Ｌ試験片（２０mm×２０mmの大きさのも
の）に電解研磨を施した後超音波洗浄を施し、酸洗浄・
超純水洗浄を経て乾燥させた後、大気雰囲気下で４２５
℃で１時間加熱してＳＵＳ３１６Ｌ表面に酸化被膜を形
成し、溶出試験に供した。本発明で電解研磨を施すの
は、その他の処理法、例えば、機械研磨と電解研磨を同
時に行う電解複合研磨だと、ステンレス鋼表面は見かけ
上平滑に見えるが、ミクロンサイズ以下の凹凸ができ、
表面が平滑にならないからである。その点、機械研磨の
のちに電解研磨を行う本発明の方法であれば、ステンレ
ス鋼表面がミクロンサイズ以下で平滑になるからであ
る。
の）に電解研磨を施した後超音波洗浄を施し、酸洗浄・
超純水洗浄を経て乾燥させた後、大気雰囲気下で４２５
℃で１時間加熱してＳＵＳ３１６Ｌ表面に酸化被膜を形
成し、溶出試験に供した。本発明で電解研磨を施すの
は、その他の処理法、例えば、機械研磨と電解研磨を同
時に行う電解複合研磨だと、ステンレス鋼表面は見かけ
上平滑に見えるが、ミクロンサイズ以下の凹凸ができ、
表面が平滑にならないからである。その点、機械研磨の
のちに電解研磨を行う本発明の方法であれば、ステンレ
ス鋼表面がミクロンサイズ以下で平滑になるからであ
る。
【００１０】(2) 比較例の表面処理方法 同上ＳＵＳ３１６Ｌ試験片に電解研磨を施した後超音波
洗浄を施し、酸洗浄・超純水洗浄を経て乾燥させた後、
溶出試験に供した。
洗浄を施し、酸洗浄・超純水洗浄を経て乾燥させた後、
溶出試験に供した。
【００１１】〔溶出量の測定方法〕図１に示すような装
置を用いてオゾンを含有した純水への金属イオンの溶出
量の測定実験を行った。図１において、１はオゾン発生
機、２は石英製の容器、３は試験片、４は超純水（抵抗
率１８．２ＭΩ・cm以上）である。溶出実験の方法とし
ては、超純水中のオゾンを飽和状態にするために、オゾ
ン発生機１からオゾンガスを容器２の超純水４内に２４
時間通入した。そして、２４時間後、容器２を取り外
し、クリーンルーム内でバルブ５を開放して容器２内の
オゾンを放出した。この状態で２４時間放置後、試験片
３から超純水中に溶出した金属イオン量をＩＣＰ−ＭＳ
（高周波誘導結合プラズマ質量分析法）で測定した。な
お、本実験は通常では使用しない条件での、いわゆる加
速実験的な実験であり、そのため金属イオンの溶出量は
通常の使用条件に比べて非常に多くなっている。
置を用いてオゾンを含有した純水への金属イオンの溶出
量の測定実験を行った。図１において、１はオゾン発生
機、２は石英製の容器、３は試験片、４は超純水（抵抗
率１８．２ＭΩ・cm以上）である。溶出実験の方法とし
ては、超純水中のオゾンを飽和状態にするために、オゾ
ン発生機１からオゾンガスを容器２の超純水４内に２４
時間通入した。そして、２４時間後、容器２を取り外
し、クリーンルーム内でバルブ５を開放して容器２内の
オゾンを放出した。この状態で２４時間放置後、試験片
３から超純水中に溶出した金属イオン量をＩＣＰ−ＭＳ
（高周波誘導結合プラズマ質量分析法）で測定した。な
お、本実験は通常では使用しない条件での、いわゆる加
速実験的な実験であり、そのため金属イオンの溶出量は
通常の使用条件に比べて非常に多くなっている。
【００１２】〔金属イオンの溶出量〕以上のようにして
測定した金属イオンの溶出量（ｎｇ／ｍ2 ・日）を以下
の表１に示す。
測定した金属イオンの溶出量（ｎｇ／ｍ2 ・日）を以下
の表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１に明らかなように、本発明の方法で表
面処理したものは、比較例のものに比べて金属イオンの
溶出量が少ないことが分かる。
面処理したものは、比較例のものに比べて金属イオンの
溶出量が少ないことが分かる。
【００１５】〔加熱時間と酸化被膜厚さ〕上記した本発
明の表面処理方法において、４２５℃における加熱時間
を変化させた場合の鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層
部の厚さの変化を図２に示す。図２に明らかなように、
鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層部の厚さを１００Å
以下にするには、加熱時間は１時間以下とするのがよ
い。なお、１回目と２回目は別の試験片を使用した。
明の表面処理方法において、４２５℃における加熱時間
を変化させた場合の鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層
部の厚さの変化を図２に示す。図２に明らかなように、
鉄系酸化物から成る酸化被膜の外層部の厚さを１００Å
以下にするには、加熱時間は１時間以下とするのがよ
い。なお、１回目と２回目は別の試験片を使用した。
【００１６】〔加熱時間（酸化被膜厚さ）と金属イオン
の溶出量の関係〕上記した本発明の表面処理方法におい
て、４２５℃における加熱時間が５分間、１時間、５時
間、１５時間の場合の各試験片のオゾン含有純水への金
属イオンの溶出量の測定を同上方法で行った。その結果
を以下の表２に示す。なお、外層部における酸化被膜中
の鉄系酸化物の割合は、本発明の場合は１００％鉄系酸
化物であったが、比較例の場合は約４３％に過ぎなかっ
た。
の溶出量の関係〕上記した本発明の表面処理方法におい
て、４２５℃における加熱時間が５分間、１時間、５時
間、１５時間の場合の各試験片のオゾン含有純水への金
属イオンの溶出量の測定を同上方法で行った。その結果
を以下の表２に示す。なお、外層部における酸化被膜中
の鉄系酸化物の割合は、本発明の場合は１００％鉄系酸
化物であったが、比較例の場合は約４３％に過ぎなかっ
た。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２に明らかなように、加熱時間が１時間
を超えると、金属イオンの溶出量が急増する可能性があ
る。
を超えると、金属イオンの溶出量が急増する可能性があ
る。
【００１９】なお、本実施例におけるステンレス鋼とし
てはＳＵＳ３１６Ｌを使用したが、これに限定されるも
のではなく、例えば他のオーステナイト系ステンレス鋼
であるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６等
も使用可能である。
てはＳＵＳ３１６Ｌを使用したが、これに限定されるも
のではなく、例えば他のオーステナイト系ステンレス鋼
であるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６等
も使用可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オゾンを含有する純水への金属イオン、特に重金属イオ
ンの溶出量の少ないステンレス鋼およびその製造方法を
提供することができる。
オゾンを含有する純水への金属イオン、特に重金属イオ
ンの溶出量の少ないステンレス鋼およびその製造方法を
提供することができる。
【図１】金属イオンの溶出量の測定装置の概略構成を示
す図である。
す図である。
【図２】４２５℃における加熱時間と鉄系酸化物から成
る酸化被膜の外層部の厚さとの関係を示す図である。
る酸化被膜の外層部の厚さとの関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 8/10 - 8/18
Claims (2)
- 【請求項１】 電解研磨処理を施した表面上に、鉄系酸
化物から成る酸化被膜の外層部の厚みが１００Å以下の
厚みの酸化被膜が形成された、オゾン含有純水用オース
テナイト系ステンレス鋼。 - 【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、鉄系酸化
物から成る酸化被膜の外層部の厚みが１００Å以下の厚
みの酸化被膜を表面に形成することを特徴とするオゾン
含有純水用オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324695A JP2971776B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | オゾン含有純水用ステンレス鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324695A JP2971776B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | オゾン含有純水用ステンレス鋼およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08269681A JPH08269681A (ja) | 1996-10-15 |
| JP2971776B2 true JP2971776B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=13512643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7324695A Expired - Lifetime JP2971776B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | オゾン含有純水用ステンレス鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971776B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69731788T2 (de) * | 1996-05-29 | 2005-12-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Verwendung eines rostfreien Stahles in oder beinhaltend Wasser mit zugesetztem Ozon |
| JP5202848B2 (ja) | 2007-01-12 | 2013-06-05 | トヨタ紡織株式会社 | 金属材料加工用の潤滑油とそれを用いた金属材料の加工方法 |
| JP4785779B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2011-10-05 | 株式会社神鋼環境ソリューション | オゾン使用設備用メカニカルシールおよび該オゾン使用設備用メカニカルシールが用いられたオゾン水搬送ポンプ |
| US10906021B2 (en) | 2018-03-02 | 2021-02-02 | Tokuyama Corporation | Stainless steel member and production method thereof |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7324695A patent/JP2971776B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08269681A (ja) | 1996-10-15 |
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