JPH07268599A - 高純度アルコール用ステンレス鋼及びその表面処理方法 - Google Patents
高純度アルコール用ステンレス鋼及びその表面処理方法Info
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Abstract
極く少ない(10ppt以下の)ステンレス鋼及びその
表面処理方法を提供する。 【構成】 電解研磨処理を施した表面上に100〜20
0Åの厚みの鉄系酸化物層が形成されたステンレス鋼で
ある。ステンレス鋼表面に電解研磨処理を施した後、酸
化雰囲気中で400〜500℃で1〜3時間加熱するこ
とにより、100〜200Åの厚みの鉄系酸化物層を表
面に形成する。
Description
端に嫌う電子工業、医薬品製造等の分野において使用さ
れる配管・機器を構成するステンレス鋼及びその表面処
理方法に関し、詳しくは、高純度アルコールに対する全
金属イオンの溶出総量が10ppt(10-8g/l)以
下であるステンレス鋼及びその表面処理方法に関する。
より、金属イオンの溶出を抑えるために、機器・配管等
の構成材料であるステンレス鋼の表面を研磨して平滑化
する方法が知られている。例えば、バフ研磨を施したス
テンレス鋼は、表面にスクラッチのある粒状の組織とな
るため、Fe、Cr、Niの酸化物の不動態被膜は不均
一に形成され、Feイオン他のすべての金属イオンの溶
出量はppmからppbのレベルであり、このレベルの
溶出量では、金属イオンの溶出を極端に嫌う電子工業、
医薬品製造等の分野に適用することはできない。
は、上記した粒状の組織は電気化学的溶解で除去され、
加工変質層を持たない平滑な健全組織が得られるが、そ
の表面に形成される自然酸化による不動態酸化被膜(図
3参照)は数Åから十数Åと薄く、この場合も金属イオ
ンの溶出量がppbのレベルであり、本発明の目標とす
るレベルを満たすものではない。
純水製造供給装置を構成する機器、配管の構成材料から
超純水中への金属イオンの溶出を抑制するものとして、
特開平2−141566号公報には、「ステンレス鋼の
表面にバフ仕上げおよび電解研磨を施して光沢仕上面と
し、油分等の付着物を完全に除去した後、350〜45
0℃の温度で15〜30分間の加熱処理により仕上面に
着色酸化被膜を形成し、この着色酸化被膜を弱酸で洗浄
することを特徴とする超純水製造供給装置用機器配管材
料」に関する発明が開示されている。この材料によれ
ば、弱酸洗浄により鉄分の多い着色酸化被膜が除去され
るため、高温の超純水に長時間接触しても金属イオンの
溶出が殆ど起こらない。しかし、この材料も、高純度ア
ルコールに長時間接触すれば、100ppt程度の金属
イオンの溶出が見られ、本発明の目標とするレベルを満
たすものではない。
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、高純
度アルコールへの金属イオンの溶出量が極く少ない(1
0ppt以下の)ステンレス鋼及びその表面処理方法を
提供することにある。
に本発明は、電解研磨処理を施した表面上に100〜2
00Åの厚みの鉄系酸化物層が形成された高純度アルコ
ール用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、酸化雰囲気中で加熱する
ことにより、100〜200Åの厚みの鉄系酸化物層を
表面に形成することを特徴とする高純度アルコール用ス
テンレス鋼の表面処理方法を第二の発明とし、上記第二
の発明において、加熱条件が、400〜500℃で1〜
3時間加熱するものであることを特徴とする高純度アル
コール用ステンレス鋼の表面処理方法を第三の発明とす
る。
図1において、O2 濃度が最表面の値の半分の値になる
までの厚さをアルゴンによるスパッタリングの鉄換算で
求めた値をいう。
(於25℃)もあり、この程度のO2 濃度になると、C
r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。しかし、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を形成することに
より、アルコールへの金属イオンの溶出を抑制すること
ができる。この鉄系酸化物の厚みは、100Å未満では
不十分であるが、200Å超では厚すぎて脆くなる。加
熱温度が400℃未満では、酸化被膜の形成が不十分で
あり、500℃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1時間
より短いと、酸化被膜の形成が不十分であり、一方、3
時間より長くなると、酸化被膜が過厚となる。
レス鋼製の管径25A、長さ500mmのパイプを製作
し、りん酸・硫酸系電解液により電解電流密度10A/
dm2 の条件で電解研磨し、表面の加工変質層を10〜
50μm除去することで健全な母材表面を得、次いで抵
抗率18MΩ・cm以上の超純水により精密洗浄を行っ
てから、酸化雰囲気で(400〜500℃)×2時間の
加熱処理を行うことにより、厚みが100〜200Åで
強固で緻密なFe系酸化物(FeO、Fe2O3 、Fe
3 O4)の層(図1および図2参照)が表面に形成された
ステンレス鋼製パイプを得た。図1は、本発明の表面処
理方法によるステンレス鋼表面の厚さ方向の原子濃度分
布を示す図であり、図2は同ステンレス鋼表面のFeの
結合状態を示す図である。図2に明らかなように、最表
層〜表面近傍にはFe0 のピークがなく、表面付近の組
成はFe3 O4 、Fe2 O3 およびFeOからなるFe
酸化物を主体とするものであることが分かり、図1より
この表面は略100%鉄系酸化物からなることが理解で
きる。なお、鉄系酸化物の中で最も酸化が進んだ3価の
鉄(Fe2 O3 )がアルコール溶液に対して安定してい
る。
た同上ステンレス鋼製パイプと、同上条件で電解研磨の
みを行った同上ステンレス鋼製パイプを作製した。
ロピルアルコールを満たし、20℃で56日間保持した
後、パイプ内の高純度イソプロピルアルコール中に溶出
した金属イオンをICP−MS(誘導結合プラズマ質量
分析計)で求めた。その結果を以下の表1に示す。
方法によるパイプからの全金属イオン溶出量は10pp
t未満であり、極めて優れた耐溶出性を有していること
がわかる。しかし、バフ研磨や電解研磨によるものの金
属イオン溶出量は極めて多く、本発明の目標とするレベ
ルを満たすものではない。
コールとしてイソプロピルアルコールを使用したが、エ
チルアルコール・メチルアルコール・ブチルアルコール
等の高純度アルコールを使用してもよい。
純度アルコールに対する金属イオンの溶出量の極めて少
ない(10ppt=10-8g/l以下の)ステレンス鋼
およびその処理方法を提供することができ、電子工業、
医薬品製造等の産業の発達に対する貢献度は極めて大な
るものがある。
の厚さ方向の原子濃度分布を示す図である。
のFeの結合状態を示す図である。
方向の原子濃度分布を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 電解研磨処理を施した表面上に100〜
200Åの厚みの鉄系酸化物層が形成された高純度アル
コール用ステンレス鋼。 - 【請求項2】 ステンレス鋼表面に電解研磨処理を施し
た後、酸化雰囲気中で加熱することにより、100〜2
00Åの厚みの鉄系酸化物層を表面に形成することを特
徴とする高純度アルコール用ステンレス鋼の表面処理方
法。 - 【請求項3】 加熱条件が、400〜500℃で1〜3
時間加熱するものであることを特徴とする請求項2記載
の高純度アルコール用ステンレス鋼の表面処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6061268A JP3031404B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 高純度アルコール用ステンレス鋼の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6061268A JP3031404B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 高純度アルコール用ステンレス鋼の表面処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07268599A true JPH07268599A (ja) | 1995-10-17 |
JP3031404B2 JP3031404B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=13166315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6061268A Expired - Lifetime JP3031404B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 高純度アルコール用ステンレス鋼の表面処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3031404B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005157361A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Merck Patent Gmbh | 液晶を詰め、輸送し、貯蔵し、回収するための方法およびシステム |
WO2008020601A1 (fr) * | 2006-08-14 | 2008-02-21 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | Ressort hélicoïdal pour pile à combustible |
WO2008020602A1 (fr) * | 2006-08-14 | 2008-02-21 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | Élément en acier inoxydable pour pile à combustible |
KR20200100201A (ko) | 2018-03-02 | 2020-08-25 | 가부시키가이샤 도쿠야마 | 스테인리스강 부재 및 그 제조 방법 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP6061268A patent/JP3031404B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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JP2008047382A (ja) * | 2006-08-14 | 2008-02-28 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | 燃料電池用コイルスプリング |
US8075991B2 (en) | 2006-08-14 | 2011-12-13 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | Stainless steel member for a fuel cell |
KR20200100201A (ko) | 2018-03-02 | 2020-08-25 | 가부시키가이샤 도쿠야마 | 스테인리스강 부재 및 그 제조 방법 |
US10906021B2 (en) | 2018-03-02 | 2021-02-02 | Tokuyama Corporation | Stainless steel member and production method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3031404B2 (ja) | 2000-04-10 |
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