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A 6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明q) 發明背景： 發明範藕： 本發明相開於一種用以鈍化金颶表面以提高與其接觸 之低濃度氣態氫化物混合物之穩定度之方法。 背景說明： 電子工業界，鑑於環境之考置，非常需要含有十億分 黏至百萬分點低濃度氣態氫化物之穩定氣膿混合物。工業 界之標準«例係在高壓氣體筒内製備該等混合物，製得之 該等混合物則鐶缅留在該等氣筒内作長時間儲存。但含有 該量氣態氫化物之氣體混合物與盛裝該等混合物之容器之 金臑表面間常起反應，使穩定該等氣體混合物之工作非常 困難。 有一種克服該項不穩定並保持氣髏混合物濃度恆常不 變之方法是：將高港度潺合物儲存在筒内並在使用前立即 予以稀釋，使低濃度氫化物與金屬容器間之接觸時間減至 最短。但不幸的是，在許多案例中，均希望（假若非必要） 將氣體混合物長時間儲存在金屬筒内。 另一種保持低濃度氣體混合物之濃度長時間恆常不變 之方法是飽和鈍化。在此技術中，於装入所需低濃度氫化 物混合物之前，先以極高濃度之同樣氣態氳化物連鑛装入 及再抽出該氣筒若干次，依照先前之實驗研究將程序重後 數逋。該技術之用途極為有限，因為用以調節該容器所使 用之同樣氫化物之濃度必須甚高，而且在操作過程中，需 要處理大量毒性氣體（例如：砷化氫），所以極為不利。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國國家«準(CNS)f 4規格（210X297公釐) 81. 5. 20,000(H) ,ΟόΌύό Α6 Β6 經濟部中央標準局员工消t合作社印製 五、發明説明（2) 因此，適於穩定氣態氫化物混合物且可避免上述傳統 方法缺失之鈍化方法，仍舊迫切痛要。 發明提要： 如上所述，本發明之第一傾目標偽提供一種用以鈍化 金屬表面以提高與其接《之氣髏混合物（該混合物含有低 潘度氣態氫化物）之穩定度之方法。 本發明之另一目標像提供一種鈍化金屬表面之方法， 該方法有利於處理任何金屬表面，尤其該等用作製造氣龌 鍺存筒、導管、容器、管件、卡車儲槽設備或鐵路儲槽車 者。 本發明之另一特別目標偽提供一種鈍化金屬表面之方 法，該方法特別有利於處理儲存壓縮氣體之金屬筒。 上述目標及其他目標（由於下列說明，該等目標將益 形顯箸）涤由一種用以鈍化金屬表面以提高與其接觸之氣 體混合物（該混合物含有低濃度氣態氫化物）之穩定度之方 法所訂定者，該方法包括： a) 以惰性氣體冲洗與該金屬表面接觸之氣醱，以除去 受沖洗之氣體， b) 將金屬表面曝露於適量之氣體鈍化劑（該鈍化劑包 括有效量之氣態矽、鍺、錫或鉛氫化物），歴經足夠之時 間，以鈍化該金屬表面，及 c) 利用惰性氣醱沖洗該氣態鈍化劑。 鼴式簡述： 圖1偽說明本發明流程糸統之示意圖。 -4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中β 家標準(CNS) f 4規格(210x297公*) 81. 5. 20,000(H) Λ 6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（3) 圖2係以獪圖方式說明捕»時間與1個百萬分黏AsH3 /Ar在316L不锈綃管内之損失量間之闋像。 合意具醞實例之詳細說明： 本發明提供一種用以鈍化金属表面以提高與其接觸之 氣體混合物（該混合物含有低濃度之氣態氳化物，如：砷 化氫、磷化氫或銻化氫）之穩定度之方法。 目前，鈍化作用偽用以改進金羼頼粒及鋼質表面之防 腐蝕性能，以供作極特殊之用途。舉例言之.專利W0 89/ 12887曾述及有關對金羼顆粒所採用之矽烷鈍化法，該法 對抵抗金屬氣化作用之防腐蝕性能有所改進，另專利GB 2,1 07,360 B曾述及用於鋼質表面之矽烷鈍化法，以改進 其在高溫及高壓下，富有二氧化磺之琛境中之防腐蝕性能 。但兩者均未如同本發明曾掲示或提供一種穩定一氣醱混 合组成物之方法。 依照本發明之方法，任何金羼表面經處理後.卽可提 高與其接觸之氣體混合物（該混合物含有低濃度之氣態氫 化物）之穩定度。該金羼表面可能是金颶管、金颺閬或® 縮氣體儲存金屬筒。但是，任何種金屬表面均可依照此法 予以處理。 舉例言之，依照本發明，任何金屬均可予以鈍化，尤 其該等金羼可用以裂造氣體儲存筒、導管、容器、管件及 任何型儲具，包含：鐵路儲槽車及卡車抱車儲存設備。例 如，鐵、钢及鋁均可依照本發明予以鈍化。 例如，本發明有利於各種鋼及其合金之處理.如：肥 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度遑用中《灌家楳準(CNS)甲4規格(210X297公釐) 81. 5. 20,000 (H) A 6 B6 經濟部中央標準局员工消f合作社印製 五、發明説明（4 ) 立鐵網、沃斯田雄網、不锈鋼及其他鐵合金，尤其有利於 不綉鏑之處理。然而，其他種類之金羼亦可作同樣之處理。 通常，本發明你用較不具毒性之氫化物以鈍化金屬表 面，以提高含有低濃度氣態氫化物之氣腥混合物之穩定度。 一如此處所使用者，「較不具毒性之氣態氫化物」一 詞包含氬化矽、氫化緒、氫化錫及氫化鉛。具有毒性之氣 態氫化物，如砷化氫或磷化氫.則避免使用。 其中，持別有用者偽具有化學通式SinH2n + 2之氫化 矽，如：SiH4、Si2H6及Si6Hi4。但其他氫化物如：Ge2H6、 Ge9H2〇、SnH4、Sn2H6 或 PbH4 亦可使用。 在上述氫化矽之化學式中，η通常偽1至約10。但若 干具有成鐽性之氫化矽，其η值可能更高。請參閲：Cotton 及Wilkinson所着「高等無機化學」一書，第三販。 一如此處所使用者，Η語「低濃度氣態氫化物」，通 常係指濃度自約10個十億分點至約10個百萬分黏之氣態氫 化物。但以濃度為約50個十億分點至約5値百蒿分貼者較 佳。尤以濃度為約100摘十億分點至約1個百萬分黏者最 佳。 依照本發明，為鈍化金羼表面以提高與其接觸之氣體 混合物（該混合物含有低濃度氣態氫化物）之穗定度，首先 以惰性氣體沖洗初始與金颶表面接觸之氣體混合物，以除 去受冲洗之氣體。任何化學性質不活潑之氣醱均可用作惰 性冲洗氣體。例如，所諝之貴（鈍性）氣體，如：氪、氬、 氩、氖及氬均可使用。但其他氣體，如：氫及氮亦可使用 -6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國國家«準(CNS)甲4規格(210x297公*) 81. 5. 20.000(H) Λ6 B6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 。通常，鈍性沖洗氣臞通過金靨表面之時間及流置應足以 除去實際上所有受沖洗之氣醱。典型實例是：沖洗氣釅， 偽在1至約3大氣壓之壓力下，通過金屬表面，或穿過一 連缠金屬表面所形成之空間（如：懕縮氣龌儲存筒）到達各 處，歷時數秒至高達約30分鐘。但若有需要，可使用更高 之鼷力。 雖然其他惰性氣體亦可使用，依照本發明，經發現氮 氣有利於用作惰性沖洗氣體。 将接觭於金屬表面之氣體沖洗掉之後，使金屬表面曝 露於適量之鈍化劑（該鈍化劑含有有效量之一種或更多種 之氣態矽、銪、錫或鉛氫化物），歷經足夠之時間，以鈍 化該金屬表面。 通常，所用鈍化劑（如：矽烷）之濃度愈高，所需曝 露時間愈短。但鈍化劑之潘度，低至1傾百萬分黏或高逹 ιοοχ均可使用。例如，若使用極低濃度之矽烷，則曝露時 間經常需要超過80小時。通常，若使用稀鈍化劑，典型之 曝露時間約為1 〇〇小時。但若使用較純之鈍化劑，曝露時 間通常需要不到60分鐘，尤以不到30分鐘為佳。 如以上所述，片語「純鈍化劑」像指所用鈍化劑偽一 種或更多種純氣態矽、緒、錫或鉛氫化物。 雖然可以使用任何濃度之鈍化劑，但通常需要使用之 濃度介於約0.01¾至203!體積比。尤以介於約0.01 S!至5S! 腥稹比者為佳。以該等濃度而言，通常所需之曝露時間約 為1至24小時。通常，較大金屬表面，如大型容器（船）， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家樣準（CNS)甲4規格(210X297公*) 81. 5. 20,000 (H) A 6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（6 ) 可能使用較大體積之鈍化劑。 依照本發明，實際上所有受冲洗氣龌，愾由慯性氣體 予以置換或排除。 —如此處所使用者，Η語「實際上所有受沖洗氣體」 僳指99Χ以上疆積比之受沖洗氣醴，由惰性氣體予以排除。 通常，受沖洗氣體傜空氣，其他氣腥或氣體混合物， 如：主要含有氮及氣之混合物，均可用本發明之方法予以 沖洗。 通常，可使金羼表面曝露於鈍化劑而産生效果之溫度 ,偽自約-20 C之低溫至高達僅略低於鈍化劑内一種或更 多種氣態氫化物分解之溫度。例如，矽烷之分解溫度為250 它。但可使曝露産生效果之溫度，通常以約至約1001C 為佳。若可使該鈍化劑曝S産生效果之溫度傜約2010至約 5〇υ則更佳。但最有利於曝露産生效果之溫度為約2510。 雖然在高溫時亦可使曝露産生效果，鈍化劑内一種或 更多種氣態氫化物（如：矽烷）之氣相反應，以保持在最少 為佳，以避免顆粒之形成。通常，此偽指低於鈍化剤氣態 氫化物分解溫度之溫度。 於金羼表面接受鈍化劑處理後，後者本身你以一惰性 沖洗氣體（如：氮）予以沖洗，但上述之貴（鈍性）氣體亦可 使用。 本發明並提供一可随意選用之第四豳步驟，其中，金 屬表面可曝露於一氣化氣體，以穩定吸附於金羼表面之鈍 化劑。舉例言之.含有氮及氣之氣化氣匾亦可使用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 各紙張尺度遴用中《國家橾準(CNS)甲4規格(210x297公；«：) 81. 5. 20,000(H) 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 Λ6 ___Β6_ 五、發明説明（7) 通常，凡可將鈍化剤氧化至惰性氣化態之氧化氣體混 合物均可使用。例如，若用氣化氣體混合物氣化所吸附之 鈍化劑時，氮中含有約1至ιοχ體積比氣之氣醱混合物則 有利於使用，金屬表面曝露時間通常為約30秒至約3分鐘 。但必要時，亦可使用較短或較長之曝露時間。 通常，在鈍化步驟所用同樣溫度下，亦可使氧化步驟 産生效果。但以約10Τ至約100't之溫度下為佳，尤以在 20°C至約50t之溫度下最佳。 依據本發明此項觀點，經發現，經過一段時間後，被 吸附之氣態氫化物將極為緩慢地産生脱附作用，因此，隨 著時間之消失，鈍化處理之效果亦逐漸減低。例如，氧化 被吸附之鈍化剤（該鈍化劑含有氣態氫化物，如：矽烷）， 可形成一惰性化合物，如：Si02。所以，氣化步驟可提供 一種方法以穏定經鈍化之金颶表面，以供長時間使用。 Η將圖1及圈2加以詳細說明。 圖1偽一流程示意圖，其中包括質量流量控制器、砷 化氫滲透装置、閥及埠閥Α及Β,以流體連接。該項器具 用作試驗氫化物之穩定度（以一感應耦合電漿光譜光度計 量測）極為便利。但精於此項技術者所熟悉之其他偵测方 法亦可使用以替代之。 圈2係說明得自下列實驗例中試樣A、B及C之穩定 度數據之概略情形。尤其，曝露69小時後，1鏑百萬分點 之處理（試樣C),未能將金屬表面鈍化。通常，以該等低 濃度，曝露時間需在7 0小時以上。尤以曝露最少8 0小時為 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 本紙張尺度通用中《國家樣準（CNS)甲4規格(210x297公釐) 81. 5_ 20,000(H) Λ6 Β 6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 最佳。 以純矽烷處理（試樣B).於曝露不到30分鐘時，即可 使表面鈍化作用産生效果。試樣A係一受控制之試樣。 通常，依照本發明，氣態氫化物處理對鈍化實際上所 有金颶表面均可産生效果。一如此處所使用者，「實際上 所有」一詞，係指與氣態氫化物接觸之金屬表面，其中至 少90S!業經鈍化。但與氣態氫化物接嗛之金颶表面，其中 至少99¾業經鈍化則較佳。尤以與氣態氫化物接觸之金屬 表面，其中至少99 . 9¾業經鈍化者為最佳。 Η參考若干實驗例（該等實驗例係供參考說明之用， 本發明之範圍並不止於此）對本發明作進一步說明。 實驗例： 為示範本發明對金屬表面所産生之效果，乃使用一内 徑1/4吋之不锈鏑管。於製備氣鱧處理及儲存装備之典型 狀況下，將三個相同試樣（Α、Β及C)不锈網管（内徑1/4 吋）曝露於琿境空氣中。在該等曝露狀況下，混合物之穩 定度極差，確是事實。在室溫下，以乾燥氮将所有試樣予 以沖洗。試樣Α像一受控制之試樣。依照下列所述狀況， 在室溫下，以流動之純矽烷處理試樣B,歴時30分鐘，試 樣C ,先以1餾百萬分點之矽烷沖洗72小時，逛之以乾燥 空氣冲洗之。 所製試樣A、 B及C内氫化物之稼定度偽利用圏1内 之器具測試者。管内充以含有1偏百萬分點砷化氫之氬。 該氣醱用圖1内之閥2將其保存在管内，並歴經不同之時 10 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐) 81. 5. 20,000(H) ,ϋ加 ύ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 段，之後，將氣髏導入一装置，該装置可量測出留在氣腰 内氬化物之濃度。在此實驗例内，該装置像一感應繙合電 漿光譜光度計。但其他偵_方法亦可使用。利用初始充氣 濃度與最终濃度之比值可量得氣醱之穏定度。對砷化氫所 作典型試驗之結果如圖2所示。 此外，本發明並提供氣膿或氣《混合物之儲具，該餘 具至少具有一菜經鈍化處理之内部金鼷表面。但該儲具可 能全部由金屬製成。該儲具以颳缩氣醱儲存筒為佳。然而 ，該儲具可能像一活動儲具，如：儲播牽曳設備或鐵路儲 槽車。 所以，本發明所提供之儲具，其中，至少具有一業經 鈍化之内部金羼表面，該金羼表面可提高與其接觸之氣體 混合物（該氣體混合物含有一種或更多種低濃度氣態氳化 物）之穩定度。一如此處所使用者，「鈍化」一詞偽指該 儲具之内部金屬表面業經以本鈍化法處理，而不能與該儲 具内所儲存之氣體或氣醱混合物（其中含有低濃度之氣態 氫化物）發生反應。依據本發明，若使用之鈍化劑，供具 有化學通式SinH2n^ 之氫化矽（其中η像約1至1 Ο ,但 以η係1較佳）較為有利。 但，若經鈍化處理之餘存筒，其内部表面像依照本發 明之方法，以氣態氫化物鈍化薄加以鈍化處理者為最佳。 本發明業經說明，顯然，一位對本技術具有普通技能 者，在不逮離本發明之精神及範除之原則下，可對上述具 體實例作許多變更及修飾。 -11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家楳準（CNS)甲4規格(210X297公釐) 81. 5. 20,000(H)

Claims (1)

1. 經濟部屮央標準局貝工消费合作社印製 i i * \Λ i ^ ύ HI. 9 ! . in ::. 六諳專利範》一 — 1. 一種用以 之穩定度之方 氫化物，該方 a) 以慯性 該受沖洗之氣 b) 将金羼 時間，以鈍化 氣態氫化矽， c) 利用慯 2 . 如申請專 括銷、嫌或鋁 xr -τΝΙ- Α I B7 C? D7 \ 9-^ 7P 鈍化金羼表面以提高與其接觸之氣黼混合物 法，該混合物含有一種或更多種低濃度氣態 法包括： 氣腰沖洗輿該金属表面接腾之氣讎，以除去 艚. 表面曝露於適量之氣態鈍化劃，歷經足夠之 該金羼表面，該氣戆鈍化两包括一有效量之 及 性氣餹沖洗該氣態鈍化劃。 利範園第1項之方法，其中，該金屬表面包 3. 如申請專利範園第1項之方法，其中，該金羼表面供 一壓编氣腰结存筒。 利範圃第1項之方法，其中，該受冲洗氣藤 4. 如申請専 係空氣。 5. 如申讅專 氰、氬、氪、 6. 如申讅専 ，更包括：将 並歷經足夠之 7. 如申讅専 鈍化Μ僳理自： 1〇>之氳化矽、 族群。 利範圃第1項之方法•其中，該惰性氣體傈 氙或ftU 利範圔第1項之方法，其中，於C)步»之後 金羼表面《露於適《ft化氣讎或氣鼸混合物 時閬，以定金屬表面上吸附之鈍化劑。 利範圔第1項之方法•其中，該氣態氫化物 由具有化學通式Si„Ham (其中，η傈1至約 Ge2He、GeeH2〇、S„H4、S„2He 及 PbH4 所组成之 12 (請先閲讀背面之注意事項再嗔"本頁) k. •打· 本纸張尺度適用中國緬家樣準（CNS)甲4規格(210x297公釐） A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 8.如申謅專利範圍第7項之方法，其中•該氣描氫化物 鈍化雨你一具有化學通式Si„H2„，2i氫化矽，其中，11傈1至 約10。 9·如申請專利範圍第8項之方法，其中，該氫化矽像 SiH4〇 10·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該金鼷表面為 氣鼸發存裝置之内部表面。 11. 一種氣釀儲存裝置，具有依申請專利範園第10項之方 法鈍化之内部表面，該裝置你一儲槽牽曳設備或一雄路儲 榷車。 12. —種氣釀餘存装置，具有依申誚專利範園第10項之方 法鈍化之内部表面，該装置僳一艇縮氣醱儲存筒。 13. —種氣鼸儲存裝置，具有依申讅專利範園第1〇項之方 法鈍化之内部表面，該裝置像導管、管件或容器。 (¾先聞讀背面之注意事項再滇"本頁) k. 經濟部中央橾準局貝工消贽合作社印製 ，線. 3 1X 本纸張尺度適用中國國家«準（CNS) T4規格（210X297公釐）