KR20220089725A - Container for storing high-purity hydrogen fluoride using a metal substrate having low corrosion resistance, and a method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것으로서, 탄소강 등의 저렴한 금속기재를 사용하고, 상기 기재의 표면 거칠기 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 조절한 후, 그 표면에 니켈을 도금함으로써, 니켈 도금막의 치밀성을 높여 내부식성을 충분히 가질 수 있도록 한 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것이다.The present invention relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, using an inexpensive metal substrate such as carbon steel, adjusting the surface roughness Ra of the substrate to 0.5 μm or less, and plating the surface with nickel. It relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, which is made to have sufficient corrosion resistance by increasing the density of the plating film.

Description

저 내부식성 금속 기재를 이용한 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기 및 이의 제조방법{Container for storing high-purity hydrogen fluoride using a metal substrate having low corrosion resistance, and a method for manufacturing the same}Container for storing high-purity hydrogen fluoride using a metal substrate having low corrosion resistance, and a method for manufacturing the same

본 발명은 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것으로서, 내부식성이 약한 금속 기재를 이용하되, 상기 저 내부식성 금속 표면 거칠기를 조절한 뒤에 니켈도금막을 형성함으로써, 니켈 도금막 및 불화 부동태막 형성 효율 및 내부식성을 보다 향상시켜, 부식성 가스인 불화수소를 고순도로 저장 및 이송할 수 있도록 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 용기에 관한 것이다. The present invention relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, using a metal substrate with weak corrosion resistance, and forming a nickel plating film after adjusting the surface roughness of the low corrosion resistance metal, thereby forming a nickel plating film and a fluoride passivation film By further improving efficiency and corrosion resistance, it relates to a container for storing high-purity hydrogen fluoride, which enables storage and transport of hydrogen fluoride, a corrosive gas, with high purity.

반도체 소자나 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스, 액정용 TFT(Thin Film Transistor) 패널, 태양전지 패널 등의 제조 공정에서는 식각 프로세스나 성막 프로세스, 클리닝 프로세스 등의 프로세스 특성에 따라 150 종류 가까이의 가스가 사용되고 있다. In the manufacturing process of semiconductor devices, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices, liquid crystal TFT (Thin Film Transistor) panels, solar cell panels, etc., depending on the process characteristics such as the etching process, the film formation process, and the cleaning process, nearly 150 kinds of gases are produced. is being used

예를 들면 반도체의 제조과정에서는 염화수소(HCl), 삼염화붕소(BCl3), 불소(F2), 삼불화질소(NF3), 삼불화염소(ClF3), 브롬화수소(HBr), 불화수소(HF) 등과 같이 할로겐계의 반응성 및 부식성이 강한 특수가스가 사용되며, 특히, 식각 가스 및 클리닝 프로세스에서는 활성이 매우 높은 부식성 가스로서, 불화수소(HF)가 사용되고 있고, 상기 불화수소는 직접도가 갈수록 증가하는 반도체 공정의 특성상 불량률을 최소화하기 위해 초고순도로 요구된다.For example, in the semiconductor manufacturing process, hydrogen chloride (HCl), boron trichloride (BCl 3 ), fluorine (F 2 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), chlorine trifluoride (ClF 3 ), hydrogen bromide (HBr), hydrogen fluoride A halogen-based special gas with strong reactivity and corrosive properties such as (HF) is used. In particular, hydrogen fluoride (HF) is used as a highly active corrosive gas in etching gas and cleaning processes, and the hydrogen fluoride is directly Ultra-high purity is required to minimize the defect rate due to the nature of the semiconductor process, which is gradually increasing.

그러나, 불화수소는 활성이 매우 높은 부식성 가스로, 공기 중의 수분에 의해 쉽게 가수분해 되고 불화수소를 취급하는 저장용기, 밸브, 파이프, 반응챔퍼 등을 구성하는 금속재료나 금속피막 구조물을 매우 쉽게 부식시킴에 따라, 이를 부식으로 인한 오염 없이 높은 순도로 저장하는 데 많은 어려움이 따른다.However, hydrogen fluoride is a highly active corrosive gas, and it is easily hydrolyzed by moisture in the air and can very easily corrode metal materials or metal film structures constituting storage containers, valves, pipes, reaction chamfers, etc. that handle hydrogen fluoride. As a result, there are many difficulties in storing it in high purity without contamination due to corrosion.

특히 기존의 내부식성이 강한 SUS316L 재질의 용기에서도 HF와 반응하여 불순물 H2, CH4와 같은 물질이 형성되고 시간이 경과함에 따라 불순물이 증가하며, 생성된 불순물들이 포함된 가스로 반도체 소자를 제조시 반도체 소자에 악영향을 미치므로 내부식성이 강한 소재의 이용이 필요하며, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 불화수소를 취급할 수 있는, 내부식성이 우수한 합금, 금속피막으로서, 일본 등록특허 제3891815호(2006.12.15)에서는 내부식성이 우수한 합금으로, Mg 4.0 ~ 5.0 질량% 및 Cr 0.02 ~ 0.1 질량%를 함유하고 불순물로서의 Si, Fe, Cu, Mn, Zn 및 Ni의 각 함유량이 각각 0.1 질량% 이하로 규제되고 나머지가 Al 및 다른 불순물로 구성되는 피막 형성 처리용 알루미늄 합금을 공지하며, 상기 합금 및 합금재는 반도체 제조 장치용 재료로서 적합함을 개시하고 있다. 그러나, 선행문헌의 경우, 알루미늄 합금에 한정되고, 이러한 조성을 갖도록 제조 및 정제하는 공정이 복합하며, 외부 자극에 의해 스크래치가 형성될 경우, 내부식성을 유지하기 어려운 문제점이 있다.In particular, substances such as impurities H 2 and CH 4 are formed by reacting with HF even in a vessel made of SUS316L, which has strong corrosion resistance, and the impurities increase over time, and semiconductor devices are manufactured using gases containing the generated impurities. Since it adversely affects semiconductor devices, it is necessary to use a material with strong corrosion resistance. In order to solve this problem, it is an alloy and metal film with excellent corrosion resistance that can handle hydrogen fluoride (2006.12.15), it is an alloy excellent in corrosion resistance and contains 4.0 to 5.0 mass% of Mg and 0.02 to 0.1 mass% of Cr, and each content of Si, Fe, Cu, Mn, Zn and Ni as impurities is 0.1 mass%, respectively. An aluminum alloy for a film forming treatment regulated below and the remainder being composed of Al and other impurities is known, and it is disclosed that the alloy and alloy material are suitable as materials for semiconductor manufacturing apparatuses. However, in the case of the prior literature, it is limited to an aluminum alloy, the manufacturing and refining process to have such a composition is complex, and when a scratch is formed by an external stimulus, there is a problem in that it is difficult to maintain corrosion resistance.

따라서, 일반적으로는 금속기재를 내부식성을 갖는 금속으로 도금하거나 또는 불화하여 불화 부동태화함으로써, 부식성 가스에 대하여 매우 높은 내부식성을 발현하도록 개발되고 있다.Therefore, it is generally developed to express very high corrosion resistance to corrosive gas by plating a metal substrate with a metal having corrosion resistance or by fluorination passivation.

이와 같은 불소가스를 이용한 부동태화층은 그 두께가 크지 않아, 스크래치 등에 약하게 되므로, 한국 등록특허 제10-0308688호(2001.11.30.)에는 두꺼운 부동태화층 형성을 위하여 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어진 금속재료 또는 니켈 또는 니켈 합금 피막의 표면을 강제산화한 후, 다시 상기 강제산화층을 불소 등을 이용하여 부동태화함으로써, 상기 표면에 불화층을 1㎛ 이상으로 형성하여, 내부식성을 향상시키는 기술이 공개된 바 있으나, 상기 선행문헌의 경우 니켈 또는 니켈 합금 피막 표면을 강제산화하고 있고, 불화층 또한 1㎛ 이상으로 상당한 두께를 형성하여야 함에 따라, 공정이 복잡성은 물론이고, 상기 불화층과 모재와의 밀착성이 저하되고, 불화층으로 내마모성 및 내구성을 만족할 수준까지 향상시켜 이를 상당 기간 유지하는 것에는 무리가 있다.The passivation layer using such a fluorine gas is not thick, so it is weak in scratches, etc., so Korean Patent No. 10-0308688 (Jan. 11.30, 2001) discloses a metal made of nickel or a nickel alloy to form a thick passivation layer. A technique for improving corrosion resistance by forming a fluoride layer on the surface of 1 μm or more by forcibly oxidizing the surface of the material or nickel or nickel alloy film and then passivating the forced oxidation layer using fluorine or the like However, in the case of the prior literature, as the surface of the nickel or nickel alloy film is forcibly oxidized, and the fluoride layer must also form a significant thickness of 1 μm or more, the process is complicated as well as the process between the fluoride layer and the base material. It is difficult to maintain the adhesion for a considerable period of time by improving the adhesion to a satisfactory level with the fluoride layer and abrasion resistance and durability.

또한, 내부식성이 매우 강한 니켈 기합금으로서 하스텔로이(Hastelloy)와, 니켈을 주체로 하여 15%의 크롬이 첨가된 내열 및 내부식성이 우수한 인코넬(Inconel)이 불화수소를 취급하는 장치재료로서 고려될 수 있으나, 이들 합금의 경우, 그 자체가 비싸고 가공성이 좋지 않아, 경제성 및 공정효율이 감소되므로, 금속기재를 내부식성을 갖는 금속으로 도금하거나 또는 불화하여 불화 부동태화함으로써, 부식성 가스에 대하여 매우 높은 내부식성을 발현하도록 개발되고 있다.In addition, Hastelloy, which is a nickel-based alloy with very strong corrosion resistance, and Inconel, which has excellent heat resistance and corrosion resistance with nickel as the main component and 15% chromium added, are considered as device materials for handling hydrogen fluoride. However, in the case of these alloys, since they are expensive and workability is not good, economical efficiency and process efficiency are reduced. It is developed to express high corrosion resistance.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 금속기재 표면 거칠기를 일정 범위로 조절할 경우 금속 기재 자체의 내부식성와 더불어 상기 기재 상에 형성되는 도막과의 밀착성 및 도막의 치밀도가 향상되어 불화수소와 같은 강산에 대해서도 내부식성을 나타냄을 발견하여, 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present invention is devised to solve the above problems, and when the surface roughness of the metal substrate is adjusted in a certain range, the corrosion resistance of the metal substrate itself, adhesion to the coating film formed on the substrate, and the density of the coating film are improved. It has been found that it exhibits corrosion resistance even against strong acids such as hydrogen fluoride, thereby completing the present invention.

본 발명에 따르면, 산소와 쉽게 반응하여 부식되는 탄소강 등의 저 내부식성 재료 또한 고순도 불화가스 특히 반도체용 고순도 불화수소의 저장용기의 금속기재로 적용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, low corrosion-resistant materials such as carbon steel, which easily react with oxygen and corrode, can also be applied as a metal substrate for a storage container for high-purity fluoride gas, particularly high-purity hydrogen fluoride for semiconductors, thereby improving economic efficiency.

일본등록특허 제3891815호(2006.12.15)Japanese Patent No. 3891815 (2006.12.15) 한국등록특허 제10-0308688호(2001.11.30)Korean Patent Registration No. 10-0308688 (Jan. 11, 2001)

본 발명은 저가의 내부식성이 약한 탄소강 계열 등의 금속을 사용한 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.An object of the present invention is to provide a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride using a low-cost, low-corrosion-resistant carbon steel-based metal.

또한, 본 발명은 저가의 내부식성이 약한 탄소강 계열 등의 금속을 이용한, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 해결과제로 한다.In addition, the present invention makes it another solution to provide a method for manufacturing a container for storing high-purity hydrogen fluoride, using a metal such as carbon steel with low corrosion resistance at low cost.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기로서, 상기 용기는 금속기재의 표면에 니켈 도금막이 도금된 재료를 포함한 것으로서, 니켈 도금막이 상기 용기의 내부 표면으로 사용되며, 상기 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a container for storing high-purity fluorinated gas, wherein the container includes a material in which a nickel plated film is plated on the surface of a metal substrate, and the nickel plated film is used as the inner surface of the container, The metal substrate provides a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the average centerline roughness (R a ) of the surface roughness is 0.5 μm or less.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속기재는 탄소강일 수 있으며, 상기 니켈도금막의 표면에는 불화부동태막이 형성된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the metal substrate may be carbon steel, and a fluoride passivation film may be formed on the surface of the nickel plated film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 불화부동태막의 두께는 0.1 ~ 1 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the fluoride passivation film is characterized in that 0.1 ~ 1㎛.

또한 본 발명은 고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기의 제조방법으로서, (1) 저장용기의 내부표면을 이루는 금속기재를 금속기재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계; (2) 상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method for manufacturing a container for storing high-purity fluorinated gas, (1) the metal substrate forming the inner surface of the storage container, the average roughness of the center line (R a ) of the surface of the metal substrate is 0.5 ㎛ or less of the metal substrate. grinding; (2) plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film;

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (1) 단계의 금속기재는 탄소강일 수 있으며, 상기 (2) 단계 후에는, (3) 상기 니켈 도금막을 불화 처리하여 불화부동태막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the metal substrate in step (1) may be carbon steel, and after step (2), (3) fluorination treatment of the nickel plating film to form a fluoride passivation film further comprising can do.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (3)의 불화 부동태막 형성 단계에서, 니켈 도금막을 불화처리하기 전, 니켈 도금막을 산화처리하는 단계가 더 포함 될 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step of forming the fluoride passivation film of (3), the step of oxidizing the nickel plating film before fluorination treatment of the nickel plating film may be further included.

본 발명은 저가의 금속을 고순도 불화수소 저장 용기용 금속기재로 사용하면서도, 상기 금속 기재의 표면 거칠기를 조절하여 기재 자체의 내부식성을 향상시킴은 물론이고, 상기 금속기재 상에 형성되는 니켈 도금막의 도막 안정성 및 치밀성을 향상시킴에 따라, 부식성 강한 탄소강 또한 금속기재로서 적용할 수 있도록 하고, 이에 따라, 경제성 및 강도 안정성을 향상시킬 수 있다.The present invention uses a low-cost metal as a metal substrate for a high-purity hydrogen fluoride storage container, while controlling the surface roughness of the metal substrate to improve the corrosion resistance of the substrate itself, as well as a nickel plating film formed on the metal substrate As the coating film stability and compactness are improved, carbon steel with strong corrosive properties can also be applied as a metal substrate, thereby improving economic efficiency and strength stability.

또한, 본 발명은 금속기재의 표면 거칠기 조절에 의해 니켈 도금막은 물론이고, 불화 부동태막의 밀착성 및 치밀도 또한 향상시킴에 따라, 저장 용기의 내부 표면의 불화수소에 대한 내부식성을 향상시킨다. In addition, the present invention improves the corrosion resistance to hydrogen fluoride of the inner surface of the storage container by improving the adhesion and density of the fluoride passivation film as well as the nickel plating film by controlling the surface roughness of the metal substrate.

또한, 본 발명은 용기 내부에 불소기(flouride group)가 있는 화학물질을 충전 후 일정시간 에이징(Aging) 처리 후 용기에 장착된 밸브를 통해 제거함으로써 용기내부 표면뿐만이 아니라 연결된 밸브 역시 불화 부동태화 처리하여 내부식성 향상하여 용기 내부에 저장된 고순도 불화수소의 순도를 높게 유지할 수 있다.In addition, the present invention is a fluoride passivation treatment of not only the inner surface of the container but also the connected valve by charging the chemical substance having a fluoride group inside the container and then aging for a certain period of time and then removing it through the valve mounted on the container. By improving corrosion resistance, it is possible to maintain high purity of high-purity hydrogen fluoride stored inside the container.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is those well known and commonly used in the art.

본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.When a part "includes" a component throughout this specification, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

반도체 및 액정 제조 분야에서 고집적화가 진행되어, 1μm 이하의 초미세 패턴 가공이 필요하게 되고 있다. 이러한 초LSI 제조 프로세스에서는 성막, 식각 등 Si웨이퍼상의 미세 가공에는 다량의 가스가 사용되고 있으며, 근래들어, 식각 및 클리닝 가스로서 불화가스의 사용량은 증가되고 있다. 반도체 제조용 공정에서는 미소한 먼지나 미량의 불순물 가스가 배선 패턴에 부착, 흡착해도 회로 불량의 원인이 되기 때문에 사용하는 반응 가스 및 캐리어 가스는 함께 고순도인 것이 요구되나, 불화수소(HF)는 반응성 및 부식성이 강한 가스로서 분위기 중에 존재하는 수분에 의해 쉽게 가수분해되어 불소산 등이 발생하고, 이러한 가스를 취급하는 밸브, 파이프, 저장용기 등을 구성하는 금속재료나 금속피막 구조물은 매우 쉽게 부식하게 되어 고순도를 유지하기 어렵게 된다.High integration is progressing in the semiconductor and liquid crystal manufacturing fields, and ultra-fine pattern processing of 1 μm or less is required. In this ultra-LSI manufacturing process, a large amount of gas is used for microfabrication on the Si wafer, such as film formation and etching. In the semiconductor manufacturing process, even if minute dust or a trace amount of impurity gas adheres to and adsorbs on the wiring pattern, it can cause circuit failure. As a highly corrosive gas, it is easily hydrolyzed by moisture in the atmosphere to generate hydrofluoric acid. It becomes difficult to maintain high purity.

따라서, 불화수소등의 부식성 가스에 강한 내부식성 금속인 니켈 합금으로서 하스텔로이(Hastelloy)와, 니켈을 주체로 하여 15%의 크롬이 첨가된 내열 및 내부식성이 우수한 인코넬(Inconel)을 사용하기도 하나, 상기 금속은 고가여서 경제성을 맞추기 어려우므로, 탄소강 등의 저가의 금속 계열을 이용할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.Therefore, Hastelloy as a nickel alloy, which is a corrosion-resistant metal strong against corrosive gases such as hydrogen fluoride, and Inconel with excellent heat resistance and corrosion resistance with nickel as the main component and 15% chromium added are sometimes used. , Since it is difficult to meet economic feasibility because the metal is expensive, it is necessary to develop a technology that can use a low-cost metal series such as carbon steel.

이에 본 발명은 고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기로서, 상기 용기는 금속기재의 표면에 니켈 도금막이 도금된 재료를 포함한 것으로서, 니켈 도금막이 상기 용기의 내부 표면으로 사용되며, 상기 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a container for storing high-purity fluorinated gas, wherein the container includes a material in which a nickel plated film is plated on the surface of a metal substrate, and the nickel plated film is used as the inner surface of the container, and the metal substrate has a surface roughness It provides a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the centerline average roughness (R a ) is 0.5 μm or less.

본 발명에 있어서, 상기 금속기재는 용기로서 사용가능한 안정성 및 치밀성을 갖는 한 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 탄소강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈합금, 구리, 구리합금, 크롬 및 스테인리스강 중 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는 탄소강일 수 있으며, 상기 금속기재의 두께는 가스안정 기준에 부합하는 범위로 한다.In the present invention, the metal substrate is not particularly limited as long as it has stability and compactness usable as a container, but is preferably selected from carbon steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, chromium and stainless steel. It may be any one that is, more preferably carbon steel, and the thickness of the metal substrate is in a range that meets the gas stability standard.

탄소강은 0.02 내지 2.1%의 탄소를 함유하고, 규소, 망간, 인, 황 등을 불순물로서 함유할 수 있는 철과 탄소의 합금강으로, 철의 강도를 향상시킬 수 있고, 값이 저렴함에 따라 이를 용기 기재로 사용할 경우 용기의 강도 및 경제성을 향상시킬 수 있으나, 산소와 쉽게 반응하여 부식됨에 따라 불화수소와 같은 강산용 용기로서의 사용에 어려움이 있다.Carbon steel is an alloy steel of iron and carbon that contains 0.02 to 2.1% of carbon and may contain silicon, manganese, phosphorus, sulfur, etc. as impurities. When used as a substrate, the strength and economy of the container can be improved, but as it easily reacts with oxygen and corrodes, it is difficult to use as a container for strong acids such as hydrogen fluoride.

그러나 본 발명의 용기재료는 금속기재와 함께 상기 금속기재 상부에 형성된 내산성이 우수한 니켈도금막 및 불화 부동태막을 포함하고, 상기 금속기재 표면 거칠기를 일정 범위로 조절하여, 내부식성을 현저히 향상시킴에 따라, 상기 금속기재가 쉽게 부식되는 탄소강일지라도 내부식성, 특히 불화수소에 대한 내부식성을 갖도록 할 수 있어 저렴한 금속을 고순도 불화수소의 저장용기의 재료로 사용할 수 있어 경제성, 강도 및 내부식성 모두를 향상시킬 수 있다.However, the container material of the present invention includes a nickel plating film and a fluoride passivation film having excellent acid resistance formed on the upper portion of the metal substrate together with the metal substrate, and by controlling the surface roughness of the metal substrate to a certain range, significantly improving corrosion resistance. , even if the metal substrate is carbon steel that is easily corroded, it can have corrosion resistance, especially corrosion resistance to hydrogen fluoride, so that inexpensive metal can be used as a material for a storage container of high purity hydrogen fluoride, thereby improving both economic efficiency, strength and corrosion resistance. can

이러한 본 발명의 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)를 0.5 ㎛ 이하로 한다.The metal substrate of the present invention has a center line average roughness (R a ) of 0.5 μm or less in surface roughness.

표면 거칠기(surface roughness)는 금속표면을 다듬질 가공할 때에 표면에 생기는 미세한 요철의 정도를 일컫는 말로, 가공에 사용되는 공구, 가공법의 적부, 표면에 긁힌 흠, 녹 등에 의해서 생기며, KS B 0161에 따라 최대 높이(Rmax), 십점 평균 거칠기(Rz) 및 중심선 평균 거칠기(Ra)로 규정될 수 있고, 접촉 부분의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미친다.Surface roughness refers to the degree of fine irregularities that occur on the surface when finishing the metal surface. It can be defined as a maximum height (R max ), a ten-point average roughness (R z ) and a centerline average roughness (R a ), which affects the physical and chemical properties of the contact part.

금속기재의 Ra가 0.5 ㎛를 초과하는 경우에는, 공기 중의 산소, 수분, 부식성 물질 등이 상기 금속기재 표면과 접촉 및 반응할 수 있는 충분한 접촉면적 및 각도를 가짐에 따라, 금속기재 표면이 쉽게 산화되거나 또는 반응성을 나타내어 내부식성이 현저히 저하되는 반면, 금속기재의 Ra가 0.5 ㎛ 이하인 경우에는 금속기재의 접촉면적이 최소화되어, 공기 중의 산소, 수분 등으로 인해 금속기재 표면에 존재할 수 있는 -OH와 산소가 최소화되고, 나아가 이와 HF의 반응에 의한 H2, CH4의 생성이 억제된다. 즉, 상기 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절된 금속기재는 반응물과의 접촉면적 최소화로 대기 중의 산소, 수분 및 부식성 물질과의 접촉 및 반응성이 감소되어 상기 반응에 의한 불순물의 발생을 억제함으로써, 용기 내 불화수소 가스의 순도를 유지할 수 있다.When R a of the metal substrate exceeds 0.5 μm, oxygen, moisture, corrosive substances, etc. in the air have a sufficient contact area and angle to contact and react with the surface of the metal substrate, so that the surface of the metal substrate is easily On the other hand, corrosion resistance is significantly reduced due to oxidation or reactivity, whereas when Ra of a metal substrate is 0.5 μm or less, the contact area of the metal substrate is minimized, which may exist on the surface of a metal substrate due to oxygen and moisture in the air. OH and oxygen are minimized, and furthermore, the formation of H 2 , CH 4 by the reaction of HF with this is suppressed. That is, the metal substrate in which the R a is adjusted to 0.5 μm or less reduces the contact and reactivity with oxygen, moisture, and corrosive substances in the atmosphere by minimizing the contact area with the reactant, thereby suppressing the generation of impurities due to the reaction. It is possible to maintain the purity of the hydrogen fluoride gas.

또한, 상기 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절된 금속 기재상에서 니켈 도금을 실시할 경우, Ra를 조절하지 않은 금속 기재상에서 니켈도금을 실시할 경우에 발생하는 니켈 도금과정에서 생성되는 입자가 용기 내부에 잔존하는 문제가 발생하지 않는다.In addition, when nickel plating is performed on a metal substrate in which Ra is adjusted to 0.5 μm or less, particles generated in the nickel plating process generated when nickel plating is performed on a metal substrate in which Ra is not adjusted are generated inside the container. There is no problem remaining in

용기내면의 Ra 가 0.5 ㎛ 초과로 표면의 조도가 좋지 않을 경우 니켈도금시 용출되는 금속물질의 양이 상대적으로 많고, 용출되는 금속의 물질은 도금층 표면에 잔류하여 금속입자로 잔존하여 불화수소와 반응하여 불화수소내 금속이온 생성과 불화수소의 고순도로 유지하는데 악영향을 준다. 따라서, 도금시 금속 기재의 표면 조도를 0.5 ㎛ 이하로 유지하는 것이 중요하다.If the inner surface of the container Ra is more than 0.5 ㎛ and the surface roughness is not good, the amount of metal eluted during nickel plating is relatively large, and the eluted metal material remains on the surface of the plating layer and remains as metal particles and reacts with hydrogen fluoride This adversely affects the formation of metal ions in hydrogen fluoride and maintaining high purity of hydrogen fluoride. Therefore, it is important to maintain the surface roughness of the metal substrate to 0.5 μm or less during plating.

또한, Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절된 금속 기재상에서 도금을 실시할 경우 니켈 도금 후 도금막의 표면 거칠기 품질이 향상되어, 결국 니켈도금막의 두께를 굳이 두텁게 하지 않더라도 충분히 균일한 수준의 니켈 도금막을 형성할 수 있으며, 상기 도금막을 불화처리할 경우, 보다 안정적으로 불화니켈을 포함한 불화 부동태막을 형성하고, 상기 형성된 불화 부동태막 또한 치밀성을 가짐에 따라, 내부식성의 향상과 더불어 고순도 불화수소를 오염에 의한 순도 저하 없이 저장할 수 있게 된다.In addition, when plating is performed on a metal substrate in which Ra is adjusted to 0.5 μm or less, the quality of the surface roughness of the plating film is improved after nickel plating. When the plating film is fluorinated, it more stably forms a fluoride passivation film containing nickel fluoride, and as the formed fluoride passivation film also has compactness, corrosion resistance is improved and high purity hydrogen fluoride is contaminated by contamination. It can be stored without deterioration of purity.

상기 불화부동태막은 불화가스를 사용한 불화처리로 형성할 수 있으며, 사용하는 불화 가스는 불소(F2), 불화수소(HF), 삼불화염소(ClF3) 및 불화 질소(NF3), 불화메탄(CH3F)로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종의 가스, 혹은 이 가스를 불활성 가스로 희석한 가스를 들 수 있다.The fluoride passivation film can be formed by fluorination treatment using a fluorinated gas, and the fluorinated gas used is fluorine (F 2 ), hydrogen fluoride (HF), chlorine trifluoride (ClF 3 ) and nitrogen fluoride (NF 3 ), fluoride methane at least one gas selected from the group consisting of (CH 3 F), or a gas obtained by diluting this gas with an inert gas.

삼불화염소는 60 ~ 100℃으로 열분해해 불소 래디컬을 발생시키고 이 라디칼을 불화 반응에 이용할 수 있다. 또한 불화질소는 플라스마 에너지에 의해 분해해 불소 래디컬을 발생시키고 이 라디칼을 불화 반응에 이용할 수 있다. 희석 가스로서는 질소, 헬륨 등의 불활성 가스를 이용할 수 있고 질소가 바람직하다. 상기 불화 가스를 희석해 사용할 경우, 그 농도는 반응 조건에 의해 적당 설정할 수 있다. 예를 들어 불소의 경우에는 코스트 등을 고려해 10% 정도의 농도로 사용하는 것이 바람직하다.Chlorine trifluoride is thermally decomposed at 60 ~ 100℃ to generate fluorine radicals, which can be used for fluorination reaction. In addition, nitrogen fluoride is decomposed by plasma energy to generate fluorine radicals, which can be used for fluorination reaction. As the diluting gas, an inert gas such as nitrogen or helium can be used, and nitrogen is preferable. When the fluorinated gas is diluted and used, the concentration can be appropriately set according to the reaction conditions. For example, in the case of fluorine, it is preferable to use it at a concentration of about 10% in consideration of cost.

불화 처리시 온도는 200 내지 500℃, 바람직하게는 200 ~ 390℃, 더욱 바람직하게는 250 ~ 380℃이다. 또한 불화 처리의 시간은 1 ~ 12시간이다. 불화 처리 이후에는 100 ~ 300℃, 바람직하게는 150 ~ 200℃의 온도에서 열처리를 실시할 수 있다. 이 열처리는 N2, Ar, He 등의 불활성 가스 중에서 1 ~ 12시간 수행함으로써, 기재상에 견고하고 치밀한 불화부동태막을 형성할 수 있다.The temperature during the fluorination treatment is 200 to 500 °C, preferably 200 to 390 °C, more preferably 250 to 380 °C. In addition, the time of fluorination treatment is 1 to 12 hours. After the fluorination treatment, heat treatment may be performed at a temperature of 100 to 300 °C, preferably 150 to 200 °C. This heat treatment is performed in an inert gas such as N 2 , Ar, and He for 1 to 12 hours, thereby forming a solid and dense fluoride passivation film on the substrate.

니켈도금막을 불화 처리하여 불화부통태막을 형성하기 위해서는 도금막 형성 후 별다른 전처리 없이 바로 불화 처리를 실시할 수도 있으나, 불화 처리 전에 상기 니켈도금막의 Ra를 0.5㎛ 이하로 하기 위하여 표면 연마를 추가로 시행할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 불화처리에 의해 생성되는 불화부동태막의 치밀성과 두터움을 가져와 불화부동태막의 장기내구성을 향상시킬 수 있다.In order to form a non-fluoride passivation film by fluoridation treatment of the nickel plating film, the fluorination treatment may be performed immediately after formation of the plating film without any special pretreatment. may be implemented. By doing this, it is possible to improve the long-term durability of the fluoride passivation film by bringing the density and thickness of the fluoride passivation film generated by the fluoride treatment.

본원 발명에서 상기 금속기재의 표면 거칠기 값 Ra는 0.5 ㎛ 이하의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 0.2㎛ 이하일 수 있다. 상기 Ra의 하한은 굳이 한정되지는 않으나 0.1㎛일 수 있다. 0.1 ㎛ 미만인 경우에는 표면거칠기를 줄이기 위한 공정에 소요되는 노력 대비, 내부식성의 향상에 의한 효과의 효용성이 떨어질 수 있기 때문이다.In the present invention, the surface roughness value Ra of the metal substrate may be in the range of 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less. The lower limit of R a is not necessarily limited, but may be 0.1 μm. This is because, in the case of less than 0.1 μm, the effectiveness of the effect by improving corrosion resistance may be lowered compared to the effort required for the process to reduce surface roughness.

금속기재의 표면 거칠기는 물리적 연마(Mechanical polishing) 또는 화학적 연마(Electrical polishing)에 의해 이루어질 수 있다. 물리적 연마는 통상적으로 버핑(buffing)이라 일컬어지는 것으로, 연마재로 마찰하여 평활면을 만드는 것을 의미하고, 화학적 연마는 전해연마라 불리는 가공을 의미하는 것으로, 일반적으로 55 내지 75℃의 인산과 황산액에 12 내지 15 V의 전류를 흘려주어, 연마하는 방식이다.The surface roughness of the metal substrate may be achieved by physical polishing or chemical polishing. Physical polishing is commonly referred to as buffing, and refers to making a smooth surface by rubbing with an abrasive, and chemical polishing refers to a processing called electropolishing, generally in a phosphoric acid and sulfuric acid solution at 55 to 75°C. It is a method of polishing by passing a current of 12 to 15 V to the

본 발명에서는 금속기재 표면 거칠기 조절을 위해 물리적 또는 화학적 연마 방법 모두를 사용할 수 있으나, 금속기재의 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 형성하기 위하여, 물리적 또는 화학적으로 연마하되 연마 시간을 5 내지 24 시간으로 한다. 연마시간이 5시간 미만인 경우에는 연마가 충분히 이루어지지 않아 금속기재의 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 형성할 수 없고, 24시간을 초과할 경우에는 연마시간에 따른 Ra 변화 정도가 감소되어 공정효율이 저감되거나 또는 과도한 연마로 금속기재 표면에 크랙 또는 핀홀 등의 손상이 발생되어 내부식성을 감소시킬 우려가 있다.In the present invention, both physical and chemical polishing methods can be used to control the surface roughness of the metal substrate, but in order to form Ra of the metal substrate to 0.5 μm or less, physical or chemical polishing is performed, but the polishing time is 5 to 24 hours. . If the polishing time is less than 5 hours, the polishing is not sufficiently performed and the Ra of the metal substrate cannot be formed to 0.5 μm or less. Alternatively, damage such as cracks or pinholes may occur on the surface of the metal substrate due to excessive polishing, thereby reducing corrosion resistance.

또한, 물리적 연마방법으로 금속기재를 연마할 경우에는 4 a.u 이하의 입자크기를 갖는 연마재를 사용한다. 연마재 입자 크기가 4 a.u를 초과할 경우에는 금속기재 평활도가 감소되어 표면 거칠기가 증가되기 때문이다. In addition, when a metal substrate is polished by a physical polishing method, an abrasive having a particle size of 4 a.u or less is used. This is because, when the abrasive grain size exceeds 4 a.u, the smoothness of the metal substrate is reduced and the surface roughness is increased.

본 발명에 있어서, 니켈 도금막은 상기와 같이 표면의 중심선 평균 거칠기, Ra가 0.5 ㎛이하인 금속기재 상에 형성된다. In the present invention, the nickel plating film is formed on a metal substrate having an average roughness of the center line of the surface, R a of 0.5 μm or less as described above.

이때 니켈 도금막은 Ni 함량이 85% 이상인 고함량의 Ni로, 금속기재 표면에 5 내지 60 ㎛ 두께, 바람직하게는 30 ~ 40 ㎛로 형성된다. 상기 니켈 도금막의 두께가 5 ㎛ 미만일 경우, 금속기재 표면에 충분한 니켈 도금막을 형성할 수 없어 내부식성이 감소되고, 60㎛를 초과할 경우에는 니켈 도금막이 과도하게 두껍게 형성됨에 따라, 상기 금속기재의 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 조절되어 니켈도막과의 밀착성이 향상되었음에도 불구하고, 오히려 니켈 도금막과 기재와의 결합안정성이 저하될 수 있다. At this time, the nickel plating film is formed with a high Ni content of 85% or more, and 5 to 60 µm thick, preferably 30 to 40 µm, on the surface of the metal substrate. When the thickness of the nickel plating film is less than 5 μm, a sufficient nickel plating film cannot be formed on the surface of the metal substrate, so that corrosion resistance is reduced, and when it exceeds 60 μm, the nickel plating film is excessively thick. Although Ra is adjusted to 0.5 μm or less to improve adhesion with the nickel coating film, the bonding stability between the nickel plating film and the substrate may be reduced.

본 발명에 있어서, 불화부동태막은 상기 니켈 도금막, 바람직하게는 산화된 니켈 도금막 상에 불화처리에 의해 0.1 내지 1 ㎛ 두께로 형성된다. 상기 불화 부동태막은 니켈 도금막을 불화처리하여 형성될 수 있으나, 산화된 니켈 도금막을 불화처리하여 형성될 때 보다 내산성이 강화된 불화 부동태막으로 형성될 수 있다. In the present invention, the fluoride passivation film is formed to a thickness of 0.1 to 1 ㎛ by fluorination treatment on the nickel plating film, preferably the oxidized nickel plating film. The fluoride passivation film may be formed by fluorination treatment of a nickel plating film, but may be formed as a fluoride passivation film having enhanced acid resistance than when formed by fluorination treatment of an oxidized nickel plating film.

상기와 같이, 본 발명의 용기재료는 금속기재의 표면 거칠기를 조절하여 금속기재 자체의 내부식성을 향상시킴은 물론이고 도금공정에서 생성되는 입자가 용기 내부에 잔존하는 문제를 해결할 수 있으며, 균일한 두께로 니켈 도금막을 형성하여 도금 후 표면의 거칠기 품질을 유지할 수 있다.As described above, the container material of the present invention not only improves the corrosion resistance of the metal substrate itself by adjusting the surface roughness of the metal substrate, but also solves the problem that the particles generated in the plating process remain inside the container, By forming a nickel plating film with a thickness, it is possible to maintain the roughness quality of the surface after plating.

본 발명은, (1) 저장용기의 내부표면을 이루는 금속기재를 금속기재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계; 및 (2)상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계;를 포함하여 고순도 불화수소 저장을 위한 용기재료 제조방법을 제공한다.The present invention, (1) grinding the metal substrate forming the inner surface of the storage container so that the average roughness (R a ) of the center line of the surface of the metal substrate is 0.5 ㎛ or less of the metal substrate; and (2) plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film;

본 발명은 또한 상기 (2) 단계 후에 (3) 상기 니켈 도금막을 불화처리하여 불화 부동태막을 형성하는 단계;를 더 포함하여, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기재료 제조방법을 제공한다. 상기 (3) 단계의 실시 전 (2) 단계의 연마된 금속기재에 도금된 니켈 도금막의 표면을 다시 연마하여 Ra를 0.5㎛ 이하로 조절하는 단계가 더 포함될 수 있다.The present invention also provides a method for manufacturing a container material for storing high-purity hydrogen fluoride, further comprising; (3) forming a fluoride passivation film by fluorination treatment of the nickel plating film after the step (2). The step of adjusting Ra to 0.5 μm or less by re-polishing the surface of the nickel plating film plated on the polished metal substrate of step (2) before the execution of step (3 ) may be further included.

먼저, 본 발명에 있어서 (1) 금속기재를 연마하는 단계는, 금속기재 표면을 KS B 0161에 따라 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계로, 물리적 연마(Mechanical polishing) 또는 화학적 연마(Electrical polishing)에 의해 이루어질 수 있으며, 연마 시간은 5 내지 10 시간으로 한다. 연마시간이 5시간 미만인 경우에는 연마가 충분히 이루어지지 않아 금속기재의 Ra를 0.5 ㎛ 이하로 형성할 수 없고, 10시간을 초과할 경우에는 연마시간에 따른 Ra 변화 정도가 감소되어 공정효율이 저감되거나 또는 과도한 연마로 금속기재 표면에 크랙 또는 핀홀 등의 손상이 발생되어 내부식성을 감소시킬 우려가 있기 때문이다.First, in the present invention, the step of (1) grinding the metal substrate is a step of grinding the metal substrate so that the surface of the metal substrate has an average centerline roughness (R a ) of 0.5 μm or less according to KS B 0161. Physical polishing ( Mechanical polishing) or chemical polishing (Electrical polishing) may be used, and the polishing time is 5 to 10 hours. If the polishing time is less than 5 hours, the polishing is not sufficiently performed and the Ra of the metal substrate cannot be formed to 0.5 μm or less. This is because damage such as cracks or pinholes may occur on the surface of the metal substrate due to reduced or excessive polishing, thereby reducing corrosion resistance.

또한, 물리적 연마방법으로 금속기재를 연마할 경우에는 4 a.u 이하의 입자크기를 갖는 연마재를 사용한다. 연마재 입자 크기가 4 a.u를 초과할 경우에는 금속기재 평활도가 감소되어 표면 거칠기가 증가되기 때문이다. In addition, when a metal substrate is polished by a physical polishing method, an abrasive having a particle size of 4 a.u or less is used. This is because, when the abrasive grain size exceeds 4 a.u, the smoothness of the metal substrate is reduced and the surface roughness is increased.

바람직하게는 상금속기재의 표면 거칠기 값 Ra는 0.5 ㎛ 이하의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 0.2㎛ 이하일 수 있다. 상기 Ra의 하한은 굳이 한정되지는 않으나 0.1㎛일 수 있다. Preferably, the surface roughness value Ra of the upper metal substrate may be in the range of 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less. The lower limit of R a is not necessarily limited, but may be 0.1 μm.

상기 (1) 단계에서의 금속기재는 용기로서 사용가능한 안정성 및 치밀성을 갖는 한 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 탄소강, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈합금, 구리, 구리합금, 크롬 및 스테인리스강 중 선택되는 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게는 탄소강을 사용함으로써, 내부식성과 더불어 경제성 및 강도를 고려할 때, 탄소강을 금속기재로서 사용할 수 있다.The metal substrate in step (1) is not particularly limited as long as it has stability and compactness usable as a container, but is preferably selected from among carbon steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, chromium and stainless steel. It may be any one selected, and more preferably, by using carbon steel, in consideration of economic efficiency and strength along with corrosion resistance, carbon steel may be used as a metal substrate.

본 발명에 있어서, (2) 단계는, 상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계로, 상기 Ra가 0.5 ㎛ 이하로 연마된 금속기재에 Ni 함량이 85% 이상인 고함량의 Ni을 도금하는 단계이다. In the present invention, step (2) is a step of forming a nickel plating film by plating nickel on the polished metal substrate, wherein the Ni content is 85% or more in the polished metal substrate to 0.5 μm or less. It is a step of plating the Ni content.

니켈 도금막 형성은 전해도금, 무전해 도금 등의 일반적인 방법에 의해 실시될 수 있어 그 방법이 제한되지 않음에 따라, 그에 대한 설명은 생략한다.The formation of the nickel plating film may be performed by a general method such as electroplating or electroless plating, and thus the method is not limited, and thus a description thereof will be omitted.

또한, 상기 (2) 단계 실시 전, 필요에 따라 연마된 금속기재는 표면에 존재하는 불순물 제거 및 불필요한 산화분위기가 형성되지 않도록 전처리될 수 있다. 전처리 방법은 일반적으로 알려진 화학적 세정, 상업용 탈지, 건식 식각 등에 의해 이루어질 수 있다.In addition, before performing the step (2), if necessary, the polished metal substrate may be pre-treated to remove impurities present on the surface and not to form an unnecessary oxidizing atmosphere. The pretreatment method may be performed by generally known chemical cleaning, commercial degreasing, dry etching, and the like.

본 발명에 있어서 (3) 단계는, 불화 부동태막을 형성하는 단계로, 상기 니켈 도금막을 불화처리하여 불화 부동태막을 형성한다.In the present invention, step (3) is a step of forming a fluoride passivation film, and the nickel plating film is fluorinated to form a fluoride passivation film.

상기 (2) 단계에서 형성된 니켈 도금막은 치밀하고 표면 거칠기 품질이 우수함에 따라 (3) 단계에서의 불화처리 시, 보다 안정적으로 불화니켈을 포함한 불화 부동태막을 형성하고, 상기 형성된 불화 부동태막 또한 치밀성을 갖도록 함에 따라, 내부식성과 더불어 내스크래치성을 향상시킬 수 있다.As the nickel plated film formed in step (2) is dense and has excellent surface roughness quality, during the fluorination treatment in step (3), a fluoride passivation film containing nickel fluoride is more stably formed, and the formed fluoride passivation film also exhibits compactness. By having it, it is possible to improve scratch resistance as well as corrosion resistance.

그러나, 불화처리 효율 및 내산성이 보다 강화된 불화 부동태막을 형성하기 위하여, 바람직하게는 상기 불화처리 전, 상기 니켈 도금막을 H2O2, O3, O2, Air 등의 액체 또는 기체의 산화성 물질로 산화 처리한 다음, 이를 불화처리하며, 이때 불화처리는 불소기(flouride group)를 함유한 화학물질, 즉 HF, F2, NF3, CIF3, CH3F 등의 물질을 사용하여 일반적 방법에 의해 실시될 수 있다. 상기 산화처리의 온도는 200 내지 500℃의 온도에서, 2 내지 24시간 동안 실시한다. 또한, 상기 불화처리는 200 내지 400℃, 바람직하게는 200 ~ 390℃, 더욱 바람직하게는 250 ~ 380℃이다. 또한 불화 처리의 시간은 1 ~ 12시간이다. 이와 같이 고온 산화불화처리를 실시할 경우, 니켈 도금층 상에 보다 치밀한 불화 부동태막을 형성할 수 있고, 상기 불화 부동태막은 불화니켈을 포함한다. However, in order to form a fluoride passivation film with more enhanced fluorination treatment efficiency and acid resistance, preferably, before the fluorination treatment, the nickel plating film is H 2 O 2 , O 3 , O 2 , Oxidizing substances of liquid or gas such as Air Oxidation treatment with fluoride and then fluoride treatment, in which case the fluoride treatment is a general method using chemicals containing fluoride groups, such as HF, F 2 , NF 3 , CIF 3 , CH 3 F can be carried out by The temperature of the oxidation treatment is carried out at a temperature of 200 to 500 ℃, for 2 to 24 hours. In addition, the fluorination treatment is 200 to 400 ℃, preferably 200 to 390 ℃, more preferably 250 to 380 ℃. In addition, the time of fluorination treatment is 1 to 12 hours. In this way, when high-temperature oxidation fluoride treatment is performed, a more dense fluoride passivation film may be formed on the nickel plating layer, and the fluoride passivation film includes nickel fluoride.

불화 처리 이후에는 100 ~ 300℃, 바람직하게는 150 ~ 250℃의 온도에서 열처리를 실시할 수 있다. 이 열처리는 N2, Ar, He 등의 불활성 가스 중에서 1 ~ 12시간 수행될 수 있다.After the fluorination treatment, heat treatment may be performed at a temperature of 100 to 300 °C, preferably 150 to 250 °C. This heat treatment may be performed for 1 to 12 hours in an inert gas such as N 2 , Ar, or He.

또한 본 발명에서는 용기 내부 표면뿐만 아니라 불소가스의 배출시 필연적으로 닿게 되는 밸브에도 불소부동태막을 형성하여 저장용기에서 불화수소 가스가 배출될 때 밸브로부터 오염물질이 발생되지 않도록 한다. 상기 밸브상에 불화부동태막의 형성은 불소기(flouride group)가 있는 화학물질을 저장용기에 충전후 일정시간 에이징(aging) 처리함에 있어, 상기 저장용기에 장착된 밸브 역시 동일한 에이징 온도에 있도록 조치한 상태에서 상기 밸브를 통해 불소기(flouride group)가 있는 화학물질을 천천히 제거함으로써 용기내부 표면뿐만이 아니라 연결된 밸브 역시 불화 부동태화 처리하여 내부식성 향상하여 용기 내부에 저장된 고순도 불화수소의 순도를 높게 유지할 수 있다.In addition, in the present invention, a fluorine passivation film is formed not only on the inner surface of the container, but also on the valve that inevitably comes into contact when the fluorine gas is discharged, so that contaminants are not generated from the valve when the hydrogen fluoride gas is discharged from the storage container. The formation of a fluoride passivation film on the valve is performed so that the chemical substance having a fluoride group is charged in the storage container and then aged for a certain period of time, so that the valve mounted on the storage container is also at the same aging temperature By slowly removing chemicals with fluoride groups through the valve in the state, not only the inner surface of the container but also the connected valves are fluoride passivated to improve corrosion resistance, so the purity of high-purity hydrogen fluoride stored inside the container can be maintained high. have.

이하, 본 발명의 보다 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples will be given for a more detailed description of the present invention. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

<실시예><Example>

실시예 1Example 1

탄소강 (Mn steel, 규격 37Mn alloy)으로 제작된 용기의 내부 표면을 연마하여, 용기 내부의 탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛가 되도록 한 다음, 상기 탄소강 표면에 Ni 함량이 85% 이상인 고함량의 니켈을 무전해도금하여 탄소강 기재 표면에 니켈 도금막을 30 ~ 40㎛두께로 형성하였다. The inner surface of the container made of carbon steel (Mn steel, standard 37Mn alloy) is polished so that the centerline average roughness (R a ) of the surface of the carbon steel inside the container is 0.5 μm, and then the Ni content on the surface of the carbon steel is 85% A nickel plating film having a thickness of 30 to 40 μm was formed on the surface of the carbon steel substrate by electroless plating of the higher content of nickel.

이후 상기 제조된 저장용기의 내부식성을 측정하기 위하여 순도 99.99%의 불화수소를 가득 채운 뒤, 실온에서 60일 동안 방치하였다. 이후 상기 저장된 불화수소를 일부 채취하여 가스분석기을 이용하여 상기 불화수소의 농도를 측정한 뒤 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Thereafter, in order to measure the corrosion resistance of the prepared storage container, it was filled with 99.99% pure hydrogen fluoride and left at room temperature for 60 days. Thereafter, some of the stored hydrogen fluoride was collected and the concentration of the hydrogen fluoride was measured using a gas analyzer, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 용기 내부의 탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.2 ㎛가 되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.The results are shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, the average roughness (R a ) of the center line of the surface of the carbon steel inside the container was 0.2 μm.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1에서 니켈 도금 후 니켈 도금막으로 20% O2를 1L/min로 공급하면서, 350℃에서 12시간 동안 니켈 도금막을 산화한 후, N2으로 희석된 20% F2로 충전된 용기에 넣고 200℃에서 12시간 동안 에이징(aging)하여 산화 불화 처리하였다. 이에 따라 상기 니켈 도금막 상에 불화 부동태막이 300㎚ 두께로 형성되었다. After nickel plating in Example 1, while supplying 20% O 2 to the nickel plating film at 1 L/min, oxidizing the nickel plating film at 350° C. for 12 hours, and then a container filled with 20% F 2 diluted with N 2 fluoride treatment by aging at 200° C. for 12 hours. Accordingly, a fluoride passivation film was formed to a thickness of 300 nm on the nickel plating film.

이후 상기 제조된 저장용기의 내부식성을 측정하기 위하여 순도 99.99%의 불화수소를 가득 채운 뒤, 실온에서 60일 동안 방치하였다. 이후 상기 저장된 불화수소를 일부 채취하여 가스분석기를 이용하여 상기 불화수소의 농도를 측정한 뒤 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Thereafter, in order to measure the corrosion resistance of the prepared storage container, it was filled with 99.99% pure hydrogen fluoride and left at room temperature for 60 days. Thereafter, some of the stored hydrogen fluoride was collected and the concentration of the hydrogen fluoride was measured using a gas analyzer, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 4Example 4

상기 실시예 3에서 불화온도를 270℃로 하여 고온에서 산화불화처리를 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the results of Example 3, except that oxidation fluorination treatment was performed at a high temperature at a fluorination temperature of 270°C.

비교예 1Comparative Example 1

탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 2 ㎛ 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the average roughness (Ra) of the center line of the surface of the carbon steel was 2 μm, and the results are shown in Table 1.

비교예 2Comparative Example 2

탄소강 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1 ㎛ 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the average roughness (Ra) of the center line of the surface of the carbon steel was 1 μm, and the results are shown in Table 1.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예 1에서 탄소강 대신 스테인레스강(SUS316L)을 사용한 것과 니켈도금을 실시하지 않을 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that stainless steel (SUS316L) was used instead of carbon steel in Example 1 and that nickel plating was not performed, and the results are shown in Table 1.

금속기재metal substrate 금속기재
표면 Ra (㎛)
metal substrate
Surface Ra (μm)
Ni도금Ni plating 불화처리 온도(℃)Fluorination temperature (℃) 불화수소 순도(%)Hydrogen Fluoride Purity (%)
비교예 1Comparative Example 1 탄소강carbon steel 22 -- 98.8998.89 비교예 2Comparative Example 2 탄소강carbon steel 1One -- 99.2599.25 비교예 3Comparative Example 3 SUS316LSUS316L 0.50.5 ×× -- 99.9399.93 실시예 1Example 1 탄소강carbon steel 0.50.5 -- 99.9799.97 실시예 2Example 2 탄소강carbon steel 0.20.2 -- 99.9899.98 실시예 3Example 3 탄소강carbon steel 0.50.5 200200 99.98599.985 실시예 4Example 4 탄소강carbon steel 0.50.5 270270 99.9999.99

표 1 에 따르면, 탄소강 기재의 Ra를 0.5㎛ 이하로 할 경우 저장된 불화수소의 순도가 높게 나타났으며, 더욱이 비교적 내부식성이 강한 물질로 알려진 SUS316L 보다도 불화수소 순도가 더 높게 나타났다. According to Table 1, when Ra of the carbon steel substrate was 0.5 μm or less, the purity of the stored hydrogen fluoride was high, and moreover, the purity of hydrogen fluoride was higher than that of SUS316L, which is known as a material with relatively strong corrosion resistance.

반면에 금속기재의 표면 Ra가 1㎛이상인 경우에는 니켈 도금을 실시하였음에도 불구하고 오히려 비교예 3의 SUS316L의 경우보다 저장 불화수소의 순도가 낮게 나타났으며, Ra의 수치가 더 큰 비교예 1은 더욱 낮게 나타났다.On the other hand, when the surface Ra of the metal substrate was 1 μm or more, the purity of storage hydrogen fluoride was lower than that of SUS316L of Comparative Example 3 despite nickel plating, and Comparative Example 1 having a larger Ra value appeared lower.

이러한 점은 금속 기재의 표면 거칠기가 도금의 품질에 영향을 주어 니켈 도금막에 크랙이나 핀홀 등의 흠결이 발생하였기 때문인 것으로 추정된다.It is presumed that this is because the surface roughness of the metal substrate affects the quality of plating, and defects such as cracks or pinholes occur in the nickel plating film.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and embodiments, but this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible by those skilled in the art. will understand Accordingly, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

Claims (8)

고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기로서,
상기 용기는 금속기재의 표면에 니켈 도금막이 도금된 재료를 포함한 것으로서, 니켈 도금막이 상기 용기의 내부 표면으로 사용되며,
상기 금속기재는 표면 거칠기에 있어서 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
As a container for storing high purity fluorinated gas,
The container includes a material in which a nickel plating film is plated on the surface of a metal substrate, and the nickel plating film is used as the inner surface of the container,
The metal substrate is a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the average roughness (R a ) of the center line in the surface roughness is 0.5 μm or less.
제 1 항에 있어서,
상기 금속기재는 탄소강인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
The method of claim 1,
The metal substrate is a storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the carbon steel.
제 1 항에 있어서,
상기 니켈도금막의 표면에는 불화부동태막이 형성된 것을 특징으로 하는 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
The method of claim 1,
A storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that a fluoride passivation film is formed on the surface of the nickel plated film.
제 3 항에 있어서,
상기 불화부동태막의 두께는 0.1 ~ 1 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 고순도 불화수소를 저장하기 위한 저장 용기.
4. The method of claim 3,
A storage container for storing high-purity hydrogen fluoride, characterized in that the thickness of the fluoride passivation membrane is 0.1 ~ 1 ㎛.
고순도 불화가스를 저장하기 위한 용기의 제조방법으로서,
(1) 저장용기의 내부표면을 이루는 금속기재를 금속기재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5 ㎛ 이하가 되도록 금속기재를 연마하는 단계;
(2) 상기 연마된 금속기재에 니켈을 도금하여, 니켈 도금막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
A method for manufacturing a container for storing high-purity fluorinated gas, the method comprising:
(1) grinding the metal substrate forming the inner surface of the storage container so that the average roughness (R a ) of the center line of the surface of the metal substrate is 0.5 μm or less;
(2) plating nickel on the polished metal substrate to form a nickel plating film;
제 5 항에 있어서,
상기 (2) 단계 후에, (3) 상기 니켈 도금막을 불화 처리하여 불화부동태막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
6. The method of claim 5,
After step (2), (3) fluorination treatment of the nickel plating film, characterized in that it further comprises the step of forming a fluoride passivation film, a method of manufacturing a container for high-purity hydrogen fluoride storage.
제 5 항에 있어서,
상기 (1) 단계의 금속기재는 탄소강인 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The method of manufacturing a container for storage of high purity hydrogen fluoride, characterized in that the metal substrate in step (1) is carbon steel.
제 5 항에 있어서,
상기 (3)의 불화 부동태막 형성 단계에서, 니켈 도금막을 불화처리하기 전, 니켈 도금막을 산화처리하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고순도 불화수소 저장을 위한 용기의 제조방법.
6. The method of claim 5,
In the step of forming the fluoride passivation film of (3), before the fluorination treatment of the nickel plating film, the method of manufacturing a container for storage of high purity hydrogen fluoride, characterized in that it further comprises the step of oxidizing the nickel plating film.
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