JP7354104B2 - 耐酸化性金属錫 - Google Patents
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Description
耐酸化性金属錫であって、
99.995質量%以上の錫、及び不可避不純物を含有してなり、
切断面の表面をAESによって測定した酸化皮膜の厚みが、2.0nm以下である、耐酸化性金属錫。
本発明に係る耐酸化性金属錫は、好適な実施の態様において、99.995質量%以上の錫、及び不可避不純物を含有してなり、切断面の表面をAESによって測定した酸化皮膜の厚みが、2.0nm以下である、耐酸化性金属錫にある。
好適な実施の態様において、本発明に係る耐酸化性金属錫は、切断面の表面を、切断直後から72時間の大気曝露後にAESによって測定開始して測定した酸化皮膜の厚みが、例えば2.0nm以下であり、好ましくは1.9nm以下、さらに好ましくは1.8nm以下、さらに好ましくは1.7nm以下、さらに好ましくは1.6nm以下、さらに好ましくは1.5nm以下、さらに好ましくは1.4nm以下、さらに好ましくは1.3nm以下、さらに好ましくは1.2nm以下である。本発明における耐酸化性とは、切断直後から72時間の大気曝露後の酸化被膜の厚みが、上記のように低減されていることをいう。耐酸化性の程度は、所定条件下の酸化皮膜の厚みの測定によって、定量化される。72時間の大気曝露は、室温下、具体的には約25℃に維持して行われる。
本発明の耐酸化性金属錫において、不可避不純物の含有量を例えば100質量ppm以下、好ましくは10質量ppm以下とすることができる。言い換えれば、本発明の耐酸化性金属錫において、Snの含有量を例えば99.995質量%以上、好ましくは99.999質量%以上とすることができる。
Li含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Be含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
B含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
F含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
Na含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Mg含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Al含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Si含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
P含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
S含有量:0.05ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Cl含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
K含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Ca含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Sc含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.001ppm未満(測定限界未満)
Ti含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
V含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.001ppm未満(測定限界未満)
Cr含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Mn含有量:0.05ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Fe含有量:0.05ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Co含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Ni含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Cu含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Zn含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Ga含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
As含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Se含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Br含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
Rb含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Sr含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Y含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Zr含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Nb含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Mo含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Ru含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Rh含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Pd含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Ag含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Cd含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
In含有量:5ppm以下、好ましくは1ppm未満(測定限界未満)
Sb含有量:1ppm以下、好ましくは0.5ppm未満(測定限界未満)
Te含有量:1ppm以下、好ましくは0.1ppm未満(測定限界未満)
I含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
Cs含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
Ba含有量:1ppm以下、好ましくは0.1ppm未満(測定限界未満)
La含有量:1ppm以下、好ましくは0.1ppm未満(測定限界未満)
Ce含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Pr含有量:1ppm以下、好ましくは0.1ppm未満(測定限界未満)
Nd含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Sm含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Gd含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Tb含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Dy含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Ho含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Er含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Tm含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Yb含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Lu含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Hf含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Ta含有量:10ppm以下、好ましくは5ppm未満(測定限界未満)
W含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Re含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Os含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Ir含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Pt含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Au含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
Hg含有量:0.5ppm以下、好ましくは0.05ppm未満(測定限界未満)
Tl含有量:0.2ppm以下、好ましくは0.02ppm未満(測定限界未満)
Pb含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.01ppm未満(測定限界未満)
Bi含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
Th含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
U含有量:0.1ppm以下、好ましくは0.005ppm未満(測定限界未満)
好適な実施の態様として、本発明は、次の(1)以下を含む。
(1)
耐酸化性金属錫であって、
99.995質量%以上の錫、及び不可避不純物を含有してなり、
切断面の表面をAESによって測定した酸化皮膜の厚みが、2.0nm以下である、耐酸化性金属錫。
(2)
切断面の表面を、切断直後から72時間の大気曝露後にAESによって測定開始して測定した酸化皮膜の厚みが、2.0nm以下である、(1)に記載の耐酸化性金属錫。
(3)
AESによって測定した酸化皮膜の厚みが、1.2nm以下である、(1)~(2)のいずれかに記載の耐酸化性金属錫。
(4)
99.999質量%以上の錫、及び不可避不純物を含有してなる、(1)~(3)のいずれかに記載の耐酸化性金属錫。
(5)
不可避不純物として、Mnの含有量が0.005ppm未満であり、Feの含有量が0.005ppm未満であり、Sbの含有量が0.5ppm未満であり、Sの含有量が0.01ppm未満である、(1)~(4)のいずれかに記載の耐酸化性金属錫。
(6)
(1)~(4)のいずれかに記載の耐酸化性金属錫が、真空梱包されてなる、耐酸化性金属錫梱包体。
[耐酸化性の高純度金属錫の調製]
[電解精製]
市販の錫(純度4N)のインゴットを用意した。分析に供するために、この一部を採取して、試料1とした。
この市販の錫(純度4N)に対して、電解精製を行って精製錫を得た。具体的には電解精製は次の手順と条件で行った:
陰極と陽極とを陰イオン交換膜(旭硝子社製、セレミオンAMV)により仕切った電解槽の陰極側に所定量の硫酸溶液、陽極側に、pH0.5の希硫酸溶液を入れた。原料錫から鋳造した陽極とチタン製の陰極を電解槽内にそれぞれ配置し、電流密度2A/dm2、液温33℃で電解浸出して硫酸錫電解液(錫濃度105g/L)を作製した。
尚、電解採取にあたっては、陽極側に酸化防止剤としてヒドロキノンを5g/L添加した。
陽極室電解液を抜き出して、鉛を除去する浄液槽へ入れ、そこへ純水に分散させたスラリー状の炭酸ストロンチウムを電解液に対し5g/L添加して16時間攪拌し、攪拌後の電解液を吸引濾過により固液分離して、電解液中の鉛を除去して、除去後の電解液を陰極側に投入した。鉛除去後の鉛濃度は0.1mg/L未満であった。
陰極側の電解液には、ポリオキシエチレン(10)ノニルフェニルエーテルを5g/L添加した。この状態で、電流密度2A/dm2、pH0.5、液温30℃で、陰極側電解液の錫濃度が48g/Lになるまで電解採取をし、電解槽から陰極を引き上げた。陰極上に析出した電着錫を引き剥がして、電解精製による精製錫を得た。
電解精製によって得られた精製錫を、カーボンの鋳型に入れて約300℃で溶解し、約30kgの高純度金属錫のインゴット(形状:円柱状、大きさ:φ150mm×250mm)を得た。
電解精製によって得られた高純度金属錫のインゴットを、高温高真空化(800℃、10-3Pa、12時間)で熱処理を実施後、そのインゴットを回収した。
熱処理後のインゴットの一部を採取して、試料2を得た。試料2に対してGDMS分析(装置名:Astrum)を実施した。この結果を表1(表1-1、表1-2、表1-3)に示す。表1において、単位の記載のない数値の単位は、いずれも質量ppmである。不等号で示された数値は測定限界未満であったことを示す。例えばCuの「<0.005」はCuが測定限界(0.005質量ppm)未満であったことを示す。気体成分であるC、N、Oは測定の対象としなかった。表1に示されるように、熱処理後のインゴットは、極めて高純度(純度:5N)であることが確認できた。
このインゴット(形状:円柱状、大きさ:φ150mm×250mm)をφ45mmの円柱状へと鍛造を実施した。鍛造後のφ45mmの円柱状インゴットを、長さ100mm程度に切断し、旋盤加工により外周表面を削ってφ30mmの円柱状インゴット(長さ:100mm)を得た。旋盤加工の際には、表面に油が残らないように蒸発しやすいエタノールを切削油として用いた。
得られたφ30mmの円柱状のインゴットを、AESで測定できる大きさにするため、3mm厚の円盤状に旋盤で切断し、すぐにエタノール洗浄して、試料3を得た。試料3を、72時間大気中で暴露後、AES(アルバックファイ社製、装置名:PHI-700、条件:電圧10kV、電流10nA)で測定した。切断から測定開始までの時間は約72時間となるようにした。AES測定はSiO2換算で2nm/minのスパッタレートで実施し、酸素の元素比率が5%以下になった最初の測定点の時間を、酸化被膜の厚みに相当するスパッタ時間として求めて、このスパッタ時間とスパッタレート(2nm/min)から、酸化被膜の厚みを算出した。
実施例1で使用されたものと同じく、市販の錫(純度4N)15kgのインゴットを用意した。この錫に対して、AESでの測定可能なサイズにするために、帯鋸及びはさみで切断加工して、形状10mm×10mm×3mmの試料を作成した。その後、切削油等で付着した汚れを落とすため、すぐにエタノールで洗浄して、試料4を得た。この試料4に対して、実施例1と同様に、72時間大気暴露後、AES測定を行って、酸化被膜の厚さを求めた。
実施例1と同様に、市販の錫(純度4N)のインゴットを用意し、電解精製を行い、高純度金属錫のインゴットを得た。ただし、実施例1とは異なり、その後の熱処理、及び鍛造は行わなかった。得られた高純度金属錫のインゴットに対して、比較例1と同様に切断加工して、形状10mm×10mm×3mmの試料を作成した。その後、切削油等で付着した汚れを落とすため、すぐにエタノールで洗浄して、試料5を得た。この試料5に対して、実施例1と同様に、72時間大気暴露後、AES測定を行って、酸化被膜の厚さを求めた。酸化被膜は2.4nmであった。
実施例1と同様に、市販の錫(純度4N)を用意した。ただし、実施例1とは異なり、電解精製は行わなかった。この市販の錫(純度4N)に対して、実施例1と同様に、熱処理(800℃、10-3Pa、12時間)を行い、次に鍛造を行った後に、切断加工及び旋盤加工を行ってφ30mmの円柱状インゴットを作成し、これを3mm厚の円盤状に旋盤で切断し、すぐにエタノール洗浄して、試料6を得た。この試料6に対して、実施例1と同様に、72時間大気暴露後、AES測定を行って、酸化被膜の厚さを求めた。酸化被膜は3.6nmであった。
Claims (6)
- 耐酸化性金属錫であって、
99.995質量%以上の錫、及び不可避不純物を含有してなり、
切断面の表面をAESによって測定した酸化皮膜の厚みが、1.2nm以上、2.0nm以下である、耐酸化性金属錫。 - 切断面の表面を、切断直後から72時間の大気曝露後にAESによって測定開始して測定した酸化皮膜の厚みが、1.2nm以上、2.0nm以下である、請求項1に記載の耐酸化性金属錫。
- AESによって測定した酸化皮膜の厚みが、1.2nm以上、1.6nm以下である、請求項1~2のいずれかに記載の耐酸化性金属錫。
- 99.999質量%以上の錫、及び不可避不純物を含有してなる、請求項1~3のいずれかに記載の耐酸化性金属錫。
- 不可避不純物として、Mnの含有量が0.005ppm未満であり、Feの含有量が0.005ppm未満であり、Sbの含有量が0.5ppm未満であり、Sの含有量が0.01ppm未満である、請求項1~4のいずれかに記載の耐酸化性金属錫。
- 請求項1~5のいずれかに記載の耐酸化性金属錫が、真空梱包されてなる、耐酸化性金属錫梱包体。
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