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

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JPH07268599A
JPH07268599A JP6126894A JP6126894A JPH07268599A JP H07268599 A JPH07268599 A JP H07268599A JP 6126894 A JP6126894 A JP 6126894A JP 6126894 A JP6126894 A JP 6126894A JP H07268599 A JPH07268599 A JP H07268599A
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健 諏訪
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満 新小田
Akiko Miyake
明子 三宅
Tatsuhiko Isagawa
辰彦 去来川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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(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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
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。
【0003】また、電解研磨を施したステンレス鋼で
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。
【0004】さらに、本発明に関連する技術として、超
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。
【0005】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、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。
【0006】
【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。
【0007】本発明において、鉄系酸化物の厚みとは、
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。
【0008】
【作用】アルコールへのO2 の溶解度は数十ppm程度
(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 3 )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。
【0009】
【実施例】以下、実施例として、SUS316Lステン
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、Fe23 、Fe
3 4)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 4 、Fe2 3 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 3 )がアルコール溶液に対して安定してい
る。
【0010】また、比較例として、バフ研磨のみを行っ
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。
【0011】次いで、これらの各パイプに高純度イソプ
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。
【0012】
【表1】
【0013】表1に明らかなように、本発明の表面処理
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。
【0014】なお、上記溶出試験において、高純度アル
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。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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る。
【図2】本発明の表面処理方法によるステンレス鋼表面
のFeの結合状態を示す図である。
【図3】ステンレス鋼を電解研磨した直後の表面の厚さ
方向の原子濃度分布を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
JP6061268A 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 Expired - Lifetime JP3031404B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20200100201A (ko) 2018-03-02 2020-08-25 가부시키가이샤 도쿠야마 스테인리스강 부재 및 그 제조 방법

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US10906021B2 (en) 2018-03-02 2021-02-02 Tokuyama Corporation Stainless steel member and production method thereof

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