JPH07180088A - 鋼材の表面改質方法 - Google Patents
鋼材の表面改質方法Info
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- JPH07180088A JPH07180088A JP32525993A JP32525993A JPH07180088A JP H07180088 A JPH07180088 A JP H07180088A JP 32525993 A JP32525993 A JP 32525993A JP 32525993 A JP32525993 A JP 32525993A JP H07180088 A JPH07180088 A JP H07180088A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｔｉ含有鋼の表面に、０．００５μｍ以上の
厚さの金属Ｃｒ層および／もしくはＣｒ化合物層を形成
した後、１０-8〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、
若しくはこれと同等の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰
囲気下に、６００℃以上の温度で加熱処理し、表層部に
Ｃｒ酸化物とＴｉ炭化物、もしくはこれらとＴｉ酸化物
よりなる混合被覆層を形成する。 【効果】 鋼材の表面に、Ｃｒ酸化物とＴｉ酸化物、若
しくはこれらとＴｉ炭化物の共存系からなる特定厚さの
被覆層を形成することによって、ハロゲン系ガスの様に
強い腐食性を持ったガスの存在する雰囲気下において
も、優れた耐食性を発揮する表面処理鋼材を提供し得る
ことになった。
厚さの金属Ｃｒ層および／もしくはＣｒ化合物層を形成
した後、１０-8〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、
若しくはこれと同等の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰
囲気下に、６００℃以上の温度で加熱処理し、表層部に
Ｃｒ酸化物とＴｉ炭化物、もしくはこれらとＴｉ酸化物
よりなる混合被覆層を形成する。 【効果】 鋼材の表面に、Ｃｒ酸化物とＴｉ酸化物、若
しくはこれらとＴｉ炭化物の共存系からなる特定厚さの
被覆層を形成することによって、ハロゲン系ガスの様に
強い腐食性を持ったガスの存在する雰囲気下において
も、優れた耐食性を発揮する表面処理鋼材を提供し得る
ことになった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼材の表面改質方法に関
し、たとえば半導体製造装置等において使用される鋼材
の表面に、腐食性の強い塩化水素、塩素、ふっ化水素等
のハロゲン系ガスに対しても優れた耐食性を示す皮膜を
形成する方法に関するものである。
し、たとえば半導体製造装置等において使用される鋼材
の表面に、腐食性の強い塩化水素、塩素、ふっ化水素等
のハロゲン系ガスに対しても優れた耐食性を示す皮膜を
形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体製造分野においては、素子
の高集積化が進むにつれて配線間隔にはサブミクロンの
精度が要求される様になっている。その様な素子の加工
に当たっては、微粒子や細菌が付着しただけでも回路が
短絡し、製品不良となる。そのため、半導体の製造に使
用されるガスや水は超高純度であることが要求され、ま
たガスの使用に際しては導入ガス自体の高純度化だけで
なく、配管や反応室もしくは処理室の壁面からの水分や
不純物ガス、微粒子の発生を極力低減することが必要に
なる。
の高集積化が進むにつれて配線間隔にはサブミクロンの
精度が要求される様になっている。その様な素子の加工
に当たっては、微粒子や細菌が付着しただけでも回路が
短絡し、製品不良となる。そのため、半導体の製造に使
用されるガスや水は超高純度であることが要求され、ま
たガスの使用に際しては導入ガス自体の高純度化だけで
なく、配管や反応室もしくは処理室の壁面からの水分や
不純物ガス、微粒子の発生を極力低減することが必要に
なる。
【０００３】半導体製造装置用のガス配管には、従来よ
り溶接性や一般耐食性の面からＳＵＳ３１６Ｌ等のオー
ステナイト系ステンレス鋼が使用されており、その表面
を電解研摩処理等によって平滑化し、それにより吸着有
効面積を減少して不純物ガス等の吸着や脱離を少なくし
たものが用いられている。更に、電解研摩後酸化性ガス
雰囲気中で加熱処理することによって表面に非晶質酸化
皮膜を形成し、表面のガス放出量を低減したステンレス
鋼部材（特開昭６４−８７７６０号）や、微粒子の発生
源および不純物の吸着・放出場所となる非金属介在物量
を極めて少なくさせたステンレス鋼管（特開昭６３−１
６１１４５号）も提案されている。
り溶接性や一般耐食性の面からＳＵＳ３１６Ｌ等のオー
ステナイト系ステンレス鋼が使用されており、その表面
を電解研摩処理等によって平滑化し、それにより吸着有
効面積を減少して不純物ガス等の吸着や脱離を少なくし
たものが用いられている。更に、電解研摩後酸化性ガス
雰囲気中で加熱処理することによって表面に非晶質酸化
皮膜を形成し、表面のガス放出量を低減したステンレス
鋼部材（特開昭６４−８７７６０号）や、微粒子の発生
源および不純物の吸着・放出場所となる非金属介在物量
を極めて少なくさせたステンレス鋼管（特開昭６３−１
６１１４５号）も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のス
テンレス鋼管やステンレス鋼部材は、酸素や窒素等の腐
食性のないガス雰囲気下ではそれなりの効果を発揮する
が、塩化水素、塩素、ふっ化水素等の高腐食性のハロゲ
ン系ガス中では、その表面が比較的短期間のうちに腐食
されるため腐食生成物がガスの吸着・放出場所となり、
ガス純度の維持が困難になる。しかも、金属塩化物等の
腐食生成物自体が微粒子となって離散し、汚染の原因と
なることも考えられる。また、この様な用途に一般鋼材
を適用しようとする場合、その耐食性はステンレス鋼よ
りも明らかに劣るものであるから、耐食性の改善が必須
となる。
テンレス鋼管やステンレス鋼部材は、酸素や窒素等の腐
食性のないガス雰囲気下ではそれなりの効果を発揮する
が、塩化水素、塩素、ふっ化水素等の高腐食性のハロゲ
ン系ガス中では、その表面が比較的短期間のうちに腐食
されるため腐食生成物がガスの吸着・放出場所となり、
ガス純度の維持が困難になる。しかも、金属塩化物等の
腐食生成物自体が微粒子となって離散し、汚染の原因と
なることも考えられる。また、この様な用途に一般鋼材
を適用しようとする場合、その耐食性はステンレス鋼よ
りも明らかに劣るものであるから、耐食性の改善が必須
となる。
【０００５】一般に、乾燥したハロゲンガス中での鋼材
の腐食は軽微であるといわれているが、実際には、ガス
中にわずかに残存する水分の共存による腐食を完全に阻
止することはできない。そのため半導体製造分野では、
これらハロゲン系ガス中でも優れた耐食性を示す様な部
材の開発が望まれている。
の腐食は軽微であるといわれているが、実際には、ガス
中にわずかに残存する水分の共存による腐食を完全に阻
止することはできない。そのため半導体製造分野では、
これらハロゲン系ガス中でも優れた耐食性を示す様な部
材の開発が望まれている。
【０００６】一方、ＳＵＳ３１６Ｌよりも耐食性に優れ
た高Ｎｉ合金（ハステロイ等）を使用すれば、ハロゲン
系ガスによる腐食も低減できるが、高Ｎｉ合金は極めて
高価であり、またこの種の合金といえども腐食を完全に
阻止できるとは限らない。
た高Ｎｉ合金（ハステロイ等）を使用すれば、ハロゲン
系ガスによる腐食も低減できるが、高Ｎｉ合金は極めて
高価であり、またこの種の合金といえども腐食を完全に
阻止できるとは限らない。
【０００７】本発明はこ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、安価な鋼材を素材とし、そ
の表面にハロゲン系ガス中での耐食性、特に水分とハロ
ゲン系ガスが共存する様な厳しい腐食環境下でも優れた
耐食性を発揮し得る様な保護皮膜を形成するための表面
処理法を提供しようとするものである。
ものであって、その目的は、安価な鋼材を素材とし、そ
の表面にハロゲン系ガス中での耐食性、特に水分とハロ
ゲン系ガスが共存する様な厳しい腐食環境下でも優れた
耐食性を発揮し得る様な保護皮膜を形成するための表面
処理法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る表面改質方法の構成は、Ｔｉ含有
鋼の表面に、０．００５μｍ以上の厚さの金属Ｃｒ層お
よび／もしくはＣｒ化合物層を形成した後、１０-8〜１
０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、若しくはこれと同等
の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰囲気下に、６００℃
以上の温度で加熱処理し、表層部にＣｒ酸化物とＴｉ炭
化物、若しくはこれらとＴｉ酸化物からなる混合層を形
成するところに要旨を有するものである。
のできた本発明に係る表面改質方法の構成は、Ｔｉ含有
鋼の表面に、０．００５μｍ以上の厚さの金属Ｃｒ層お
よび／もしくはＣｒ化合物層を形成した後、１０-8〜１
０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、若しくはこれと同等
の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰囲気下に、６００℃
以上の温度で加熱処理し、表層部にＣｒ酸化物とＴｉ炭
化物、若しくはこれらとＴｉ酸化物からなる混合層を形
成するところに要旨を有するものである。
【０００９】
【作用】本発明者等は、塩化水素の如く腐食性の強いハ
ロゲン系ガスに対する耐食性の改善を目的として、種々
の表面改質法について検討を重ねてきた。その結果、上
記の様に、Ｔｉ含有鋼の表面に、特定厚さの金属Ｃｒ層
および／もしくはＣｒ化合物層を形成した後、１０-8〜
１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、若しくはこれと同
等の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰囲気下に、６００
℃以上の温度で加熱処理すれば、耐食性の非常に良好な
皮膜が形成されることをつきとめた。
ロゲン系ガスに対する耐食性の改善を目的として、種々
の表面改質法について検討を重ねてきた。その結果、上
記の様に、Ｔｉ含有鋼の表面に、特定厚さの金属Ｃｒ層
および／もしくはＣｒ化合物層を形成した後、１０-8〜
１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、若しくはこれと同
等の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰囲気下に、６００
℃以上の温度で加熱処理すれば、耐食性の非常に良好な
皮膜が形成されることをつきとめた。
【００１０】Ｔｉ酸化物は耐食性に優れたものであり、
金属材料の耐食保護皮膜として利用できることは公知で
ある（例えば特開平４−９４２８号や特開平４−７４９
００号公報）が、完全な保護皮膜とするには、欠陥のな
いＴｉ酸化物層を形成することが必要となる。しかしな
がら、通常のＣＶＤ法やＰＶＤ法等で欠陥のないＴｉ酸
化物層を形成することは容易でない。即ち、欠陥低減の
為には被覆厚さを厚くする必要があるが、膜厚を増大さ
せると膜応力が増大し、ひいては被覆層と鋼材素地との
密着性が低下するため、期待される様な耐食性能は得ら
れ難い。
金属材料の耐食保護皮膜として利用できることは公知で
ある（例えば特開平４−９４２８号や特開平４−７４９
００号公報）が、完全な保護皮膜とするには、欠陥のな
いＴｉ酸化物層を形成することが必要となる。しかしな
がら、通常のＣＶＤ法やＰＶＤ法等で欠陥のないＴｉ酸
化物層を形成することは容易でない。即ち、欠陥低減の
為には被覆厚さを厚くする必要があるが、膜厚を増大さ
せると膜応力が増大し、ひいては被覆層と鋼材素地との
密着性が低下するため、期待される様な耐食性能は得ら
れ難い。
【００１１】また、Ｃｒ酸化物も、Ｔｉ酸化物と同様に
優れた耐食性を有していることが知られており、金属材
の保護皮膜として利用されている（例えば特開平３−３
９４９８号や特開昭６３−５６３１９号等）が、上記Ｔ
ｉ酸化物で指摘したのとほぼ同様の課題を残している
他、厳しい腐食環境下で十分な耐食性を維持させること
は容易でない。
優れた耐食性を有していることが知られており、金属材
の保護皮膜として利用されている（例えば特開平３−３
９４９８号や特開昭６３−５６３１９号等）が、上記Ｔ
ｉ酸化物で指摘したのとほぼ同様の課題を残している
他、厳しい腐食環境下で十分な耐食性を維持させること
は容易でない。
【００１２】ところが、本発明者等が耐食性の一層の向
上を期して種々研究を重ねた結果、鋼材の表面に、Ｃｒ
酸化物とＴｉ炭化物の２成分、若しくはこれらとＴｉ酸
化物の３成分よりなる特定厚さの混合被覆層を形成して
やれば、上記の様なハロゲン系ガス等を含む高腐食性雰
囲気下においても格段に優れた耐食性が発揮されるこ
と、そして、この様な高耐食性被覆は、前述の如くＴｉ
含有鋼の表面に、０．００５μｍ以上の厚さの金属Ｃｒ
層および／もしくはＣｒ化合物層を形成した後、１０-8
〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、若しくはこれと
同等の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰囲気下に、６０
０℃以上の温度で加熱処理することによって容易に得ら
れることをつきとめた。
上を期して種々研究を重ねた結果、鋼材の表面に、Ｃｒ
酸化物とＴｉ炭化物の２成分、若しくはこれらとＴｉ酸
化物の３成分よりなる特定厚さの混合被覆層を形成して
やれば、上記の様なハロゲン系ガス等を含む高腐食性雰
囲気下においても格段に優れた耐食性が発揮されるこ
と、そして、この様な高耐食性被覆は、前述の如くＴｉ
含有鋼の表面に、０．００５μｍ以上の厚さの金属Ｃｒ
層および／もしくはＣｒ化合物層を形成した後、１０-8
〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、若しくはこれと
同等の酸素活量の低酸素分圧ガス組成雰囲気下に、６０
０℃以上の温度で加熱処理することによって容易に得ら
れることをつきとめた。
【００１３】即ち、Ｔｉ含有鋼の表面に金属Ｃｒ層およ
び／もしくはＣｒ化合物層を形成してから適当な温度条
件下に加熱処理すると、該金属ＣｒまたはＣｒ化合物が
酸化を受けてＣｒ酸化物が生成すると共に、鋼材中から
拡散してくるＴｉおよび炭素の反応によって生成するＴ
ｉ炭化物と、Ｔｉの酸化によって生成するＴｉ酸化物が
上記Ｃｒ酸化物層中に混入し、得られる被覆は、Ｃｒ酸
化物とＴｉ炭化物の２成分、あるいはこれらとＴｉ酸化
物およびＴｉ炭化物の３成分よりなる混合被覆層とな
る。
び／もしくはＣｒ化合物層を形成してから適当な温度条
件下に加熱処理すると、該金属ＣｒまたはＣｒ化合物が
酸化を受けてＣｒ酸化物が生成すると共に、鋼材中から
拡散してくるＴｉおよび炭素の反応によって生成するＴ
ｉ炭化物と、Ｔｉの酸化によって生成するＴｉ酸化物が
上記Ｃｒ酸化物層中に混入し、得られる被覆は、Ｃｒ酸
化物とＴｉ炭化物の２成分、あるいはこれらとＴｉ酸化
物およびＴｉ炭化物の３成分よりなる混合被覆層とな
る。
【００１４】これらＣｒ酸化物、Ｔｉ炭化物およびＴｉ
酸化物は、前述の如く夫々に優れた耐食性を有している
が、上記Ｔｉ炭化物やＴｉ酸化物の生成に当たり、それ
らはＣｒ酸化物の微細な隙間を埋める様に生成し、被覆
層を著しく緻密にする作用を発揮すると共に、Ｔｉ炭化
物は鋼材との親和性が非常に良好であるため、その生成
によって鋼素材と被覆層との密着性も著しく高められ
る。特に、被覆内に生成するＴｉ炭化物は、鋼材内から
拡散してきたＴｉと炭素との反応によって生成するもの
であり、その生成は鋼基材と被覆の境界部に集中的に生
成する傾向があるので、該Ｔｉ炭化物は鋼材と被覆との
密着性向上に大きく寄与する。そして、こうした被覆層
の緻密化と鋼基材との密着性向上効果が相加的乃至相乗
的に好結果を及ぼして被覆の腐食性ガスに対する遮蔽効
果が高められ、優れた耐食性が発揮されるものと考えら
れる。
酸化物は、前述の如く夫々に優れた耐食性を有している
が、上記Ｔｉ炭化物やＴｉ酸化物の生成に当たり、それ
らはＣｒ酸化物の微細な隙間を埋める様に生成し、被覆
層を著しく緻密にする作用を発揮すると共に、Ｔｉ炭化
物は鋼材との親和性が非常に良好であるため、その生成
によって鋼素材と被覆層との密着性も著しく高められ
る。特に、被覆内に生成するＴｉ炭化物は、鋼材内から
拡散してきたＴｉと炭素との反応によって生成するもの
であり、その生成は鋼基材と被覆の境界部に集中的に生
成する傾向があるので、該Ｔｉ炭化物は鋼材と被覆との
密着性向上に大きく寄与する。そして、こうした被覆層
の緻密化と鋼基材との密着性向上効果が相加的乃至相乗
的に好結果を及ぼして被覆の腐食性ガスに対する遮蔽効
果が高められ、優れた耐食性が発揮されるものと考えら
れる。
【００１５】この様に本発明では、金属Ｃｒ層および／
またはＣｒ化合物層を加熱処理することによってＣｒ酸
化物層を形成させる際に、鋼基材から拡散してくるＴｉ
と炭素によってＴｉ炭化物を生成せしめ、或はこのとき
にＴｉ酸化物を同時に生成せしめ、これらをＣｒ酸化物
層内に混入させることによって前述の様な複合効果を発
揮させるものであり、上記Ｔｉ炭化物やＴｉ酸化物は、
被覆層の鋼基材との界面付近に生成し易いので、混合被
覆全体としては、その下層側がＴｉ炭化物リッチの多層
構造もしくは傾斜組成構造となり易く、該Ｔｉ炭化物の
密着性向上効果はより効果的に発揮されるが、本発明で
はもとよりこの様な被覆構造に限定されるものではな
く、Ｔｉ炭化物やＴｉ酸化物がＣｒ酸化物と共に被覆層
全体に均一に分布したものであっても勿論構わない。
またはＣｒ化合物層を加熱処理することによってＣｒ酸
化物層を形成させる際に、鋼基材から拡散してくるＴｉ
と炭素によってＴｉ炭化物を生成せしめ、或はこのとき
にＴｉ酸化物を同時に生成せしめ、これらをＣｒ酸化物
層内に混入させることによって前述の様な複合効果を発
揮させるものであり、上記Ｔｉ炭化物やＴｉ酸化物は、
被覆層の鋼基材との界面付近に生成し易いので、混合被
覆全体としては、その下層側がＴｉ炭化物リッチの多層
構造もしくは傾斜組成構造となり易く、該Ｔｉ炭化物の
密着性向上効果はより効果的に発揮されるが、本発明で
はもとよりこの様な被覆構造に限定されるものではな
く、Ｔｉ炭化物やＴｉ酸化物がＣｒ酸化物と共に被覆層
全体に均一に分布したものであっても勿論構わない。
【００１６】このときの加熱処理温度は、個々の鋼材特
性に応じて適宜調整すべきであるが、Ｃｒ酸化物、Ｔｉ
炭化物およびＴｉ酸化物の生成を効率良く進めるには、
少なくとも６００℃以上に加熱する必要がある。加熱処
理温度の上限は特に存在しないが、あまり高温にすると
鋼材が熱劣化を起こすので、通常は１２００℃程度以下
に抑えるのがよい。例えば素材としてＳＵＳ３１６Ｌを
使用する場合の好ましい加熱処理温度は６００〜１１５
０℃の範囲である。
性に応じて適宜調整すべきであるが、Ｃｒ酸化物、Ｔｉ
炭化物およびＴｉ酸化物の生成を効率良く進めるには、
少なくとも６００℃以上に加熱する必要がある。加熱処
理温度の上限は特に存在しないが、あまり高温にすると
鋼材が熱劣化を起こすので、通常は１２００℃程度以下
に抑えるのがよい。例えば素材としてＳＵＳ３１６Ｌを
使用する場合の好ましい加熱処理温度は６００〜１１５
０℃の範囲である。
【００１７】また加熱処理を行なうときの雰囲気は、適
度の酸化性を維持しつつ炭化物の生成も併起させるため
１０-8〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、あるいは
これと同等の酸素活量の低酸素分圧雰囲気で行なうこと
が必要であり、加熱処理雰囲気の酸素活量が上記範囲未
満では、酸化力不足によりＣｒ酸化物やＴｉ酸化物の生
成が起こりにくくなり、逆に酸素活量が高くなり過ぎる
と被覆層が急速に成長し過ぎて、良好な被覆性状が得ら
れず、また基材成分であるＦｅの酸化物が混入し、本発
明の目的が有効に果たせなくなる。尚、加熱処理時間は
特に限定されないが、通常は３０分以上の処理で十分に
目的を達成できる。
度の酸化性を維持しつつ炭化物の生成も併起させるため
１０-8〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気下、あるいは
これと同等の酸素活量の低酸素分圧雰囲気で行なうこと
が必要であり、加熱処理雰囲気の酸素活量が上記範囲未
満では、酸化力不足によりＣｒ酸化物やＴｉ酸化物の生
成が起こりにくくなり、逆に酸素活量が高くなり過ぎる
と被覆層が急速に成長し過ぎて、良好な被覆性状が得ら
れず、また基材成分であるＦｅの酸化物が混入し、本発
明の目的が有効に果たせなくなる。尚、加熱処理時間は
特に限定されないが、通常は３０分以上の処理で十分に
目的を達成できる。
【００１８】この時、被覆層をＣｒ酸化物とＴｉ炭化物
主体としたい場合は１０-4〜１０0Ｔｏｒｒで６００℃
〜９００℃の処理条件を採用するのがよく、またＣｒ酸
化物、Ｔｉ炭化物、Ｔｉ酸化物の３成分系としたい場合
は１０-8〜１０-4Ｔｏｒｒで７００℃〜１１５０℃の処
理条件を採用すればよい。
主体としたい場合は１０-4〜１０0Ｔｏｒｒで６００℃
〜９００℃の処理条件を採用するのがよく、またＣｒ酸
化物、Ｔｉ炭化物、Ｔｉ酸化物の３成分系としたい場合
は１０-8〜１０-4Ｔｏｒｒで７００℃〜１１５０℃の処
理条件を採用すればよい。
【００１９】尚本発明では、前述の如く鋼材から拡散移
行してくるＴｉと炭素によってＴｉ炭化物とＴｉ酸化物
を生成させるものであるから、鋼素材は適量のＴｉと炭
素を含有するものであることが必要であり、好ましくは
０．１〜１重量％程度のＴｉと、０．０１〜０．１重量
％の範囲で且つＴｉ含有量に対して１／２重量部以下の
炭素を含む鋼材を使用することが好ましい。
行してくるＴｉと炭素によってＴｉ炭化物とＴｉ酸化物
を生成させるものであるから、鋼素材は適量のＴｉと炭
素を含有するものであることが必要であり、好ましくは
０．１〜１重量％程度のＴｉと、０．０１〜０．１重量
％の範囲で且つＴｉ含有量に対して１／２重量部以下の
炭素を含む鋼材を使用することが好ましい。
【００２０】上記加熱処理によって生成するＣｒ酸化物
とＴｉ炭化物およびＴｉ酸化物は、それ自身と耐食性に
優れたものであるが、本発明で期待するＣｒ酸化物とＴ
ｉ炭化物、或はこれらとＴｉ酸化物の効果は、上述の様
に素地鋼材との密着性向上と表面被覆層の緻密化にある
ので、こうした効果は、表面被覆層内にＣｒ酸化物とＴ
ｉ炭化物あるいはこれらとＴｉ酸化物が万遍なく共存す
る構成のほか、たとえば被覆の下層側がＴｉ炭化物リッ
チで、上層側がＣｒ酸化物リッチである様な多層構造や
傾斜構造の被覆構成とすることも勿論有効である。
とＴｉ炭化物およびＴｉ酸化物は、それ自身と耐食性に
優れたものであるが、本発明で期待するＣｒ酸化物とＴ
ｉ炭化物、或はこれらとＴｉ酸化物の効果は、上述の様
に素地鋼材との密着性向上と表面被覆層の緻密化にある
ので、こうした効果は、表面被覆層内にＣｒ酸化物とＴ
ｉ炭化物あるいはこれらとＴｉ酸化物が万遍なく共存す
る構成のほか、たとえば被覆の下層側がＴｉ炭化物リッ
チで、上層側がＣｒ酸化物リッチである様な多層構造や
傾斜構造の被覆構成とすることも勿論有効である。
【００２１】一方、上記被覆層におけるＣｒ酸化物の生
成源となる金属Ｃｒ層および／またはＣｒ化合物層を鋼
材表面に形成する手法としては、例えば真空蒸着法、Ｐ
ＶＤ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電気めっ
き法等どの様な手法を採用してもよいが、形成すべき金
属Ｃｒ層および／またはＣｒ化合物層の厚さは少なくと
も０．００５μｍ以上にしなければならない。しかして
この皮膜厚さが０．００５μｍ未満では、加熱処理後の
被覆厚さも不十分となって満足のいく耐食性が得られな
くなる。皮膜厚さの上限は特に存在しないが、あまり厚
くするとコスト高になるばかりでなく、皮膜応力の増大
によってクラックや剥離を起こし易くなるので、５０μ
ｍ程度以下、より好ましくは３０μｍ程度以下に抑える
のがよい。尚Ｃｒ化合物としては、Ｃｒの水酸化物、塩
化物等が例示される。
成源となる金属Ｃｒ層および／またはＣｒ化合物層を鋼
材表面に形成する手法としては、例えば真空蒸着法、Ｐ
ＶＤ法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電気めっ
き法等どの様な手法を採用してもよいが、形成すべき金
属Ｃｒ層および／またはＣｒ化合物層の厚さは少なくと
も０．００５μｍ以上にしなければならない。しかして
この皮膜厚さが０．００５μｍ未満では、加熱処理後の
被覆厚さも不十分となって満足のいく耐食性が得られな
くなる。皮膜厚さの上限は特に存在しないが、あまり厚
くするとコスト高になるばかりでなく、皮膜応力の増大
によってクラックや剥離を起こし易くなるので、５０μ
ｍ程度以下、より好ましくは３０μｍ程度以下に抑える
のがよい。尚Ｃｒ化合物としては、Ｃｒの水酸化物、塩
化物等が例示される。
【００２２】また、本発明によって形成される表面被覆
層は上述の様に極めて耐食性に優れたものであるから、
該被覆層が形成される鋼材としては、適量のＴｉと炭素
を含有するものであれば種々の鋼材を用いることがで
き、一般の低・中炭素鋼はもとより、ステンレス鋼や各
種の低合金鋼を使用することが可能である。またその形
状も、最も一般的な板状物や管状物の他、線状物や棒状
物あるいは異形成形物等に適用することができる。
層は上述の様に極めて耐食性に優れたものであるから、
該被覆層が形成される鋼材としては、適量のＴｉと炭素
を含有するものであれば種々の鋼材を用いることがで
き、一般の低・中炭素鋼はもとより、ステンレス鋼や各
種の低合金鋼を使用することが可能である。またその形
状も、最も一般的な板状物や管状物の他、線状物や棒状
物あるいは異形成形物等に適用することができる。
【００２３】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、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
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
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
することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に含まれる。
【００２４】実施例 表１に示す如く種々の鋼材の表面に、電気めっき法また
は真空蒸着法によって所定厚さの金属Ｃｒ層（もしくは
Ｃｒ化合物層）を形成した後、１０-4Ｔｏｒｒの雰囲気
下に所定温度で３０分間加熱処理することにより、Ｃｒ
酸化物とＴｉ炭化物またはこれらとＴｉ酸化物の混合物
からなる被覆層を形成した。また比較のため、Ｃｒ酸化
物単独被覆材、Ｔｉ酸化物単独被覆材、Ｔｉ炭化物単独
被覆材および未処理材を準備した。
は真空蒸着法によって所定厚さの金属Ｃｒ層（もしくは
Ｃｒ化合物層）を形成した後、１０-4Ｔｏｒｒの雰囲気
下に所定温度で３０分間加熱処理することにより、Ｃｒ
酸化物とＴｉ炭化物またはこれらとＴｉ酸化物の混合物
からなる被覆層を形成した。また比較のため、Ｃｒ酸化
物単独被覆材、Ｔｉ酸化物単独被覆材、Ｔｉ炭化物単独
被覆材および未処理材を準備した。
【００２５】得られた各供試材を、５％塩素−アルゴン
混合ガス雰囲気中、３５０℃で１０時間のガス腐食試験
を行ない、腐食状態をその外観によって評価した。ま
た、水分とハロゲン系ガスが共存する腐食環境を模擬し
て、４０℃の５％ＮａＣｌ水溶液中でアノード分極を行
ない、孔食発生の有無によって耐食性を評価した。結果
を表１に一括して示す。
混合ガス雰囲気中、３５０℃で１０時間のガス腐食試験
を行ない、腐食状態をその外観によって評価した。ま
た、水分とハロゲン系ガスが共存する腐食環境を模擬し
て、４０℃の５％ＮａＣｌ水溶液中でアノード分極を行
ない、孔食発生の有無によって耐食性を評価した。結果
を表１に一括して示す。
【００２６】 ガス腐食試験：◎ 腐食発生無し ○ 腐食発生面積率５％未満 △ 腐食発生面積率１０％未満 × 腐食発生面積率１０％以上 水溶液腐食試験：◎ 孔食発生無し ○ 孔食発生殆んど無し △ 僅かに孔食発生 × 孔食発生有り
【００２７】
【表１】
【００２８】表１からも明らかである様に、本発明の規
定要件を満足する実施例（Ｎｏ．１〜６）は、いずれも
非常に優れた耐食性を有しているのに対し、規定要件を
欠く比較例（Ｎｏ．７〜１０）では、ガス雰囲気及び水
溶液中のいずれの耐食性においても、実施例に比べて格
段に劣るものであることが分かる。
定要件を満足する実施例（Ｎｏ．１〜６）は、いずれも
非常に優れた耐食性を有しているのに対し、規定要件を
欠く比較例（Ｎｏ．７〜１０）では、ガス雰囲気及び水
溶液中のいずれの耐食性においても、実施例に比べて格
段に劣るものであることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｔ
ｉ含有鋼の表面に金属Ｃｒ層および／もしくはＣｒ化合
物層を形成してからこれを加熱処理して、Ｃｒ酸化物と
Ｔｉ炭化物もしくはこれらとＴｉ酸化物よりなる特定厚
さの混合被覆層を形成することによって、ハロゲン系ガ
スの様に強い腐食性を持ったガスの存在する雰囲気下に
おいても、優れた耐食性を発揮する表面改質鋼材を提供
し得ることになった。従って、この方法によって得られ
る表面改質鋼材は、例えば半導体製造装置用の配管材や
処理用機器材料として有効に活用することができる。
ｉ含有鋼の表面に金属Ｃｒ層および／もしくはＣｒ化合
物層を形成してからこれを加熱処理して、Ｃｒ酸化物と
Ｔｉ炭化物もしくはこれらとＴｉ酸化物よりなる特定厚
さの混合被覆層を形成することによって、ハロゲン系ガ
スの様に強い腐食性を持ったガスの存在する雰囲気下に
おいても、優れた耐食性を発揮する表面改質鋼材を提供
し得ることになった。従って、この方法によって得られ
る表面改質鋼材は、例えば半導体製造装置用の配管材や
処理用機器材料として有効に活用することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｔｉ含有鋼の表面に、０．００５μｍ以
上の厚さの金属Ｃｒ層および／もしくはＣｒ化合物層を
形成した後、１０-8〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気
下、若しくはこれと同等の酸素活量の低酸素分圧ガス組
成雰囲気下に、６００℃以上の温度で加熱処理し、表層
部にＣｒ酸化物とＴｉ炭化物からなる混合層を形成する
ことを特徴とする鋼材の表面改質方法。 - 【請求項２】 Ｔｉ含有鋼の表面に、０．００５μｍ以
上の厚さの金属Ｃｒ層および／もしくはＣｒ化合物層を
形成した後、１０-8〜１０0 Ｔｏｒｒの大気組成雰囲気
下、若しくはこれと同等の酸素活量の低酸素分圧ガス組
成雰囲気下に、６００℃以上の温度で加熱処理し、表層
部にＣｒ酸化物とＴｉ炭化物およびＴｉ酸化物よりなる
混合層を形成することを特徴とする鋼材の表面改質方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32525993A JPH07180088A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 鋼材の表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32525993A JPH07180088A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 鋼材の表面改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180088A true JPH07180088A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18174818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32525993A Withdrawn JPH07180088A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 鋼材の表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07180088A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042239A1 (fr) * | 1999-01-13 | 2000-07-20 | Fujikin Inc. | Materiau metallique revetu d'un film passif d'oxyde de chrome, procede de production associe, elements en contact avec un fluide et systeme de transport pour fluide et gaz d'echappement |
| CN113463012A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-01 | 扬州立德粉末冶金股份有限公司 | 一种制备铁基粉末冶金零部件的高性能表面膜层的方法 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32525993A patent/JPH07180088A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042239A1 (fr) * | 1999-01-13 | 2000-07-20 | Fujikin Inc. | Materiau metallique revetu d'un film passif d'oxyde de chrome, procede de production associe, elements en contact avec un fluide et systeme de transport pour fluide et gaz d'echappement |
| US7935385B2 (en) | 1999-01-13 | 2011-05-03 | Tadahiro Ohmi | Metal material having formed thereon chromium oxide passive film and method for producing the same, and parts contacting with fluid and system for supplying fluid and exhausting gas |
| US8137787B1 (en) | 1999-01-13 | 2012-03-20 | Tadahiro Ohmi | Metal material having formed thereon chromium oxide passive film and method for producing the same, and parts contacting with fluid and system for supplying fluid and exhausting gas |
| CN113463012A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-01 | 扬州立德粉末冶金股份有限公司 | 一种制备铁基粉末冶金零部件的高性能表面膜层的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |