JPS60243287A - 多孔質アモルファス金属薄膜並びにその製造法 - Google Patents

多孔質アモルファス金属薄膜並びにその製造法

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JPS60243287A
JPS60243287A JP9717684A JP9717684A JPS60243287A JP S60243287 A JPS60243287 A JP S60243287A JP 9717684 A JP9717684 A JP 9717684A JP 9717684 A JP9717684 A JP 9717684A JP S60243287 A JPS60243287 A JP S60243287A
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守 佐藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は飛跡エツチングによって規則的な超微細な多孔
質とされた金属もしくは合金の薄膜、更+ + に詳しくはHe 、Oイオン、Nイオン、Fイオン。
α粒子、陽子及び重陽子のいづれかを高速荷電粒子とし
てアモルファス金属もしくは合金の薄膜に飛跡エツチン
グを施した多孔質薄膜に関する。
本発明はまたこの多孔質薄膜の製造法に関する。
高分子材料の極薄膜に対し原子炉よりの中性子を照射し
て1桁もしくは1/lO桁ミクロンオーダで孔数1cI
II!当ル最高10”個の飛跡孔を穿って、これを化学
的腐食液にてエツチングすると云う通称飛跡エツチング
と云う技術が提案され、フィルタエレメントとしてのメ
ンブレンフィルターの新しい材料として脚光を浴びるよ
うになった。これは中性子によル高分子材料中の原子と
原子の結合が切断され、残された飛跡は腐食剤溶液の使
用によって拡大されることを利用したものである。
本発明はこの新しいエツチング技法と種々取組み、原子
炉のような高価にして大がかシな装置によることなく、
市場入手性のある装置を活用し、ワークピースとしては
高分子材料よシ耐熱性、強度の一般的に優れたメタルベ
ース薄膜を選出して飛跡エツチングが可能となる技術を
種々模索し続けた所)(e 、0 、N 、F の元素
イオン、α粒子、陽子及び重陽子を照射源とし、アモル
ファス金属もしくは合金の薄膜をワークピースとするこ
とによシ安価且つコムバクトな装置を用いながらメタル
ベース薄膜上に飛跡エツチングを適確に実現出来る技術
をこ\に提案するに至ったのである。既に開発された飛
跡エツチングは高分子薄膜(ポリカーボネートメンブレ
ン)に対して実施され、それ以外のメタルベース、セラ
ミックベースのものにはいまだなされておらず、その技
術的可能性は不明であった。従来技術によって金属もし
くは合金(以下は前者のみを採る)薄膜にミクロンオー
ダの微細孔を形成するには、よく知られているように超
音波穿孔やレーザ光穿孔に依存していたが、後述の比較
例からも判明するようにレーザ光穿孔では孔数の上で比
較にならない程低く又レーザ光透過迄に時間が必要で物
的にも方法的にも不利である。同じことが超音波穿孔に
ついても云えよう。
本発明はワークピースとしてアモルファス金属(もしく
は合金)薄膜を選出し、飛跡形成用の照射源には中性子
に代ってHe”、o”+N++F+イオン照耐この他α
粒子、陽子及び重陽子の照射も可能であシ、このような
照射手段は市販の加速器を購入して装置組みすればシム
プル且つ敏速・適確に飛跡エツチングが可能となる所に
商業的有利性を内蓄している。加えて、金属もしくは合
金薄膜は高分子薄膜と比較した場合、一般的に各種機械
的強度。
耐熱性、耐食性、耐薬品性に優れているので、このよう
な性質が要求される使途にその適性を増大し得るのであ
る。
以下に本発明の詳細な説明するに、製造法よシ述べるこ
とにする。ワークピースとして用いる薄膜は、通常はア
モルファス質であ勺ながら照射荷電粒子の透過部分はク
リスタル質となり、しかもクリスタル質の場合、アモル
ファス質に較べて化学的腐食液に対する腐食性が差別的
に高い金属もしくは合金の薄膜が用いられる。即ち、第
4図はこうした合金の一例としてのFe−0rベ一ス合
金の30℃、IN食塩水に対する腐食速度に関するOr
含有量の影響を示すものである。図よJ)Or6%を超
えるとアモルファスFe−0r合金は、同食塩水では腐
食されないのに対しクリスタル質の場合は顕著に腐食さ
れることを示している。即ち、Fe−0rベ一ス合金を
本発明に従って用いるについては、望ましくはor 6
%以上、そうでなくともOr6%に近い範囲のものを選
んでアモルファス質とクリスタル質との間に横孔する腐
食性の区別的差異を維持したものでなければならない。
この理由は照射荷電粒子によって飛跡孔が形成された場
合、孔壁及びその至近部位はアモルファス質からクリス
タル質に変化して、このクリスタル質が後の腐食液の処
理によって適確に溶失して最初の飛跡孔が略円筒形乃至
截頭円錐台形のものに発展する上で必要であるからであ
る。万一、アモルファス質のもの迄もエツチングされて
しまうと切角形成された飛跡孔がエツチングによって初
期の飛跡孔の形状を喪失してしまうからである。pe−
Qrベース合金に於てアモルファス質形成元素としては
p、a(但し、鋼として含まれているO量以上の0)+
B等の非金属元素が挙げられ、後記実施例のように好例
としてはF?4 PlI O? Or@があげられる。
アモルファス合金の特性として、クリスタル合金に較べ
て耐食性、耐熱性の改善がなされるがP、4F1゜07
Or@はステンレス鋼よシ耐Hs80.性が更に優れて
いるために、この特性は薄膜によっても発揮される。薄
膜の厚みは0.5 prn〜20声m程度のものがよい
照射源として本発明ではHe 、 0 、 N 、 F
 イオ重陽子及び重陽子の高速荷電イオンが商業上置も
望まれる。即ち、市販のヴアンデグラフ、ミニサイクト
ロン等のイオン加速器を用いて、これらの非金属元素イ
オンの照射が容易に出来るからである。照射イオンの電
荷は1〜80 MeV程度で、薄膜上のイオン電流は1
0 −1声Aであるが、これら条件は薄膜の移行速度、
厚みによっても適宜按配し得る。イオン電流値とイオン
電荷とから実際に照射されたイオン数、即ち飛跡孔の孔
数を次の算式によって算出し得るもので、後記の孔数値
はこの計算に立っている。この算式とは、lμQ=10
 (個) −・・・−・・・・・・ (1)n = V
 x W Cts”/秒)−・−(2)0 = A/B
 (71Q) ・・・・・・・・・・・・ (3)D−
OXIO(個> ・−−−−−−(4)但し、上式に於
て; A(声A)・・・イオン電流、 W (3)・・・イオ
ンビーム幅。
v <ts>−・・薄膜の移行速度。
B(cIR1/秒)・・・1秒間の照射面積。
0 (71Q)−・・単位面積(cM”)当−1(2)
照lt量。
D(個)・・・飛跡回数。
を夫々示す。
前記金属もしくは合金の薄膜に対し、所記の高速荷電粒
子を照射する要領を装置を図に採った第1図によって説
明すると、人はヴアンデグラフ。
ミニサイクトロン等の市販のイオン加速器でチャンバO
と加速参人とは導入管Bにて連結されていて部材人、B
、0は夫々真空に維持されている。
チャンバO内にはワークピースである薄膜lが薄膜送シ
ロールD、Dによって高速荷電粒子に対してはソ直交状
態になるよう連続的に走行している。
走行速度は一例としてlx/sec程であるが、これは
薄膜lの材質、厚み、高速荷電粒子の照射条件と相対関
係を有し一定ではなく、必要とする飛跡孔数が設けられ
るに必要な時間照射を受けられる核反応性物質2を設け
、この物質2の片面を薄膜1に密接保持する構成(第2
図)を採れば、少ないエネルギ密度での高速荷電粒子で
”ありながら核反応性物質2よ9高エネルギの高速荷電
粒子が飛び出して密接する薄膜lに飛跡孔を有効に形成
することが出来る。この例に於て薄膜11送)ローラD
、Dは前例の場合と違って大気下に置かれてよいが薄膜
1の照射を受ける面は、上記物質2と密接して照射作用
をエネルギロスなく受けられるようにする。He I 
Oh N # F いづれかのイオンに代ってC1l&
αのような同位元素からのα粒子或は同じイオン加速器
を用いての陽子及び重陽子の照射も等しく有効である。
化学的腐食液は薄膜の材質によって変わるが、−例とし
て熱良塩水、熱塩酸水メ液、熱硝酸水溶液等が用いられ
る。この腐食液と薄膜lとは腐食液を横裂した液槽(不
図示)内に処理を終えた薄膜lを浸漬ロールを使って浸
漬して連続的に引上げる方式を採り、この間腐食液を薄
膜lの飛跡孔の形成されている方向に流れるように薄膜
lに対して緩やかに当てながら且つ槽内の温度分布が可
及的に均一とりるような対流手段を講することが望まれ
る。かくすることによって、照射によって薄膜1の厚み
方向に関し当初穿孔された一方向性で且つ整然とした配
列の飛跡孔10・・・の孔壁もし、くはその至近部位1
1は定速荷電粒子による衝撃によってアモルファス質よ
シ、安定したクリスタル質に変わシ、これが腐食液と接
することによって直ちに溶失するために、最初の飛跡孔
lO・・・の形状である略円筒形乃至截頭円錐台形を維
持したま\孔径が稍々拡がって全体として均一な形状で
1桁ミクロン乃至1/10桁ミク四ンオーダの孔径を持
った飛跡孔10が多数形成されるのである〔第3図(イ
)(ロ)参照〕。既に述べた!5[本発明薄膜lの材料
であるアモルファス金属もしくは合金は、これがクリス
タル質に変化した場合の腐食液に対する区別的に大きい
腐食性を発揮するため、上記の孔壁及びその至近部位1
1の溶失を保証し、一方その他のアモルファス質におけ
る腐食防止を約し、これによって境界のはっきりした飛
跡孔10が確立される。飛跡孔10−・・の孔数は照射
を受けた薄膜1の電流1(第1図鎖線示)を測定してそ
の値と、イオン電荷とからイオン数、即ち飛跡孔数を算
出することは既に述べ孔数7個3に孔口径を12〜0.
05/Ill に夫々調整することが出来る。また、飛
跡孔に目づまシした場合には超音波洗浄にてはy完全に
清掃し得るのである。
以下に本発明を実施例によって詳述する。
(実施例1) a) ワークピース・・・paテ4 PSI O!Or
m の合金を片ロール法により厚み157m0幅20M
長さ103としたアモルファス合金薄膜。
b) 高速荷電粒子・・・ヴアンデグラシより2 Me
VのHeイオンをビーム幅20 jfjl 、イオン電
流0、001声人として照射。
C)薄膜の走行速度・・・1ca/Sec。
d) 化学的腐食液−・40℃の20憾Boil水溶液
e) 結果・・・a)〜C)の条件下で第1図の装置を
用いて処理したものをd)によってエツチングした結果
、孔径0.1声mの略円筒形の飛跡孔を10”/(一孔
数を具備した多孔質薄膜を得九〇 (実施例2) a)ワークピース・・・Fey41’J自By Or6
合金の厚み17)1m、幅201ff、長さ10cmの
アモルファス合金薄膜。
b)高速荷電粒子・・・小型ムVFサイクロトロンによ
シ17 MeVの重陽子をビーム幅lO酊。
イオン電流0.0001,11・人として照射。
C) 薄膜の走行速度・・・1鐸/式 %式% e)結果・・・a)〜C)の条件下で第1図装置を用い
て処理したものをd)にょシエッチングした結果、孔径
0゜3メmの略円筒形の飛跡孔10’/m”個を具備し
た多孔質薄膜を得た。
先行技術との比較 (比較例) CO!ガスレーザによる穿孔を例にとると、出力! S
 OW 、エネルギ0.015 J /パルス、パルス
数625PP8の003ガスレーザを用い厚み140 
prnのF@va Ptm Oy Or@合金フィルム
にレーザ穿孔を実施した所、所要時間10秒で500個
1cI11個の円孔の穿孔を得た0 比較例と実施例1.2との比較から、レーザ穿孔による
と穿孔数が、本発明のものに較べて比較にならない程少
数であると共に穿孔完了に至る時間も遥かにかN9、生
産性と多孔度の上で比較にならない程不利であることが
判る0 叙述説明から理解されたように、本発明によれば中性子
の照射に代って、市場入手性のある加速器ヲ用イたH、
O,N、F いづれのイオンの照射(この他α粒子、陽
子及び重陽子の照射)によって飛跡孔を形成出来るので
装置も゛コンパクトでコストダウンが図れること、これ
迄開発され得なかったメタルベースの薄膜に飛跡エツチ
ングが可能とな一す、メタルベースの持つ機械的強度、
耐摩耗い特性を本発現出来ること、アモルファス質とク
リスタル質との間のエツチング特性の顕差を利用して飛
跡孔のエツチング効果を十分たらしめ、1桁ミクロンオ
ーダ乃至1/10桁ミクQンオーダの飛跡孔を104〜
1071の孔数に亘って調整出来るなど本発明はフィル
タメンブレン用の新しい薄膜材料及びその製造法として
頗る意義がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法を実施する装置の一実施例を示す概略
図、第2図は別の実施−装置の概略図、第3図(イ)←
)社本発明薄膜の飛跡孔を示す模式図であシ、同図(イ
)は断面模式図、(ロ)は平面模式図であシ、第4図は
本発明で用いられるアモルファス金属もしくは合金の腐
食特性図である。 (符号の説明) l・・・アモルファス金属もしくは合金の薄膜、0・・
・密閉チャンバ、D・・・薄膜送シロール。 −以上− 代理人弁理士(6235) 松 野 英 彦第4図 Cr(%)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L アモルファス金属もしくは合金の薄膜よりなシ、こ
    の薄膜には厚みを貫いて規則正しい一方向性の略円筒形
    乃至截頭円錐台形の多数個の飛跡孔を具備して成る多孔
    質アモルファス金属もしくは合金薄膜。 & クリスタル質に変った際、アモルファス質に較べて
    化学的腐食性が顕著に大きいアモルファス金属もしくは
    合金の薄膜をワークピースとして選出すること、この薄
    膜に対してHe 、OaHIF *α粒子、陽子及び重
    陽子のいずれかよシ選ばれた高速荷電粒子をは覧直交方
    向から照射して、上記薄膜の厚みを貫いて一方向性の多
    数の飛跡孔を形成させること及びこの薄膜を化学的腐食
    液にて処理することによって、上記飛跡孔を略円筒形乃
    至截頭円錐台形のものに整合させることよ構成る多孔質
    アモルファス金属もしくは合金薄膜の製造法。 & 薄膜を一定速度で走行する間に高速荷電粒子の照射
    を連続的に施与する特許請求の範囲第2項記載の製造法
    。 侃 高速荷電粒子の照射をヴアンデグラフもしくはミニ
    サイクトロン等のイオン加速器にて実施する特許請求の
    範囲第3項記載の製造法。
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FR2677271A1 (fr) * 1991-06-04 1992-12-11 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation de membranes microporeuses.
JP2015168874A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 国立大学法人東北大学 多孔質金属およびその製造方法並びに電池用電極

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