TW462072B - Formation of metallic material of chromium oxide passivation film, its manufacture and fluid contacting part and fluid supply, and exhaust system - Google Patents

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ο 五、發明說明（1) 發明所屬技術領域 本發明係有關於形忐 製造方法、接觸-科-成有氧態膜之金屬材料、其 習知技術 70件以及流體供給•排氣系統。 強之造技術，使用氯化氫或溴化氫等腐蝕作用 腐敍性強之氣體容易：2、；::分解作用高之氣體。 2導體電路板上導致由腐触引起之金屬污染，難製造可 荞性高之半導體。 丁 奸衣 又’分解作用高之氣體 之鎳分解，難以所要之濃度 性高之半導體。為了克服這 鈍態膜形成技術。 容易被不銹鋼中之觸媒作用高 供給所要之氣體，難製造可靠 些問題點’近年來引入氧化鉻 可是，為了形成氧化鉻鈍態膜，需要開發金屬材料或 化處理前之表面處理技術、用以供給溫度或氧化性氣體 之成分比等氧化環境之技術等各種技術。因而，無法便宜 的在任意之金屬材料或零件形成氧化鉻鈍態膜。 , 又，在習—知技術，有用以提高耐腐蝕性之被覆鉻之技 術，但是密接性差，且因鉻有大的内部應力而發生龜裂， 在金屬材料和被覆膜之界面發生腐蝕，耐腐蝕性差。為了 克服該龜裂，開發免龜裂鉻被覆技術，但是因膜厚太厚， 在加工時發生應變裂痕，成為腐飯之原因。 又’為了克服該龜裂’開發二層鉻被覆技術，但是此 技術也因被覆製程不同，有費用貴、生產力差之問題點。 第5頁 ^62072 五、發明說明（2) 又有金屬被覆後進行熱處理之技術，但是在這些技 術’也有在被覆後之表面存在針孔（pin h〇le)、被覆膜發 生剝離、又熱處理後所得到之膜係複合氧化臈、係陶曼 質、針孔存在時因基底之金屬材料和腐餘氣體接觸而在基 底之金屬和被覆膜之界面進行腐蝕、因係複合氧化膜而無 法得到所要之耐腐蝕性、且因係陶瓷質而加工性差等問題 點。 本發明之目的在於提供在任意之金屬材料便宜或在短 時間的形成财腐银性優異之氧化鉻膜，且生產力高之形成 有氧化鉻鈍態膜乏金屬材^與其製造方法。 本發明之目的在於提供形成不含別的金屬之氧化膜之 耐腐敍性優異之氧化鉻膜並可安全的供給腐蝕性強之流體 之接觸流體元件與流體供給系統。 ^ 發明之概述 本發明之形成有氧化絡純態膜之金屬材料，其特徵在 於：在表面粗度（Ra)係以下之金屬材料上具有由將 鉻被覆氧化之氧化鉻構成之鈍態臈β 本發明之形成有氧化鉻純態膜之金屬材料之製造方 法’其特徵在於：在表面粗度（Ra)係1.5 以下之金屬材 料令被覆鉻後，藉著在氧化性氣體環境中進行熱處理形成 由氧化鉻構成之鈍態膜。 本發明之接觸流體元件以及流體供給•排氣系统，其 特徵在於：利用在表面粗度（Ra)係1.5"m以下之金屬村料 上形成了具有由將鉻被覆氧化之氧化絡構成之純態膜之氧

IBM 4620 72 五、發明說明（3) 化鉻鈍態膜之金屬材料構成。 圖式簡單說明 圖1係表示本發明之在氧化鉻純態處理使用之氣體供 給系之模式圖。 圖2係表示用光電子分光法評價了氧化處理後之氧化 鉻鈍態膜之結果。 圖3係用SEM觀察評價了本發明之氧化鉻純態膜之耐腐 蝕性之表面粗度（Ra)相依性之結果。 圖4係利用氯氣對使用了本發明之氧化鉻鈍態膜形成 方法之樣品和未進行氧化處理之樣品進行腐蝕試驗後以及 腐蝕試驗後用超純水洗淨後進行SEM觀察之結果。 符號說明 1 0 1流量調整器 1 0 2流量控制閥 1 0 3反應爐 發明之最佳實施例 本發明之特徵在於：藉著對表面粗度（1^)為15//111以 下之金屬材料（例如鋼材）被覆了鉻之表面在氧化性氣體環 境中進行熱處理’在任意之金屬材料形成由耐腐蝕性優異 之氧化鉻構成之鈍態膜。 在本發明’藉著在表面粗度（1^3)為15//1以下之金屬 材料令被覆鉻，令提高金屬材料和被覆膜界面之接觸性’ 還藉著進行熱處理’加強界面之結合力，解決自習知之密 接性之不良’還藉著進行氧化處理，可形成耐腐蝕性優異 ΙΗΓΊΗΓ 第7頁 462072 五、發明說明（4) ----- 之氧化鉻鈍態膜。 本發明之特徵在於：藉著對被覆了鉻之金屬材料之表 面在氧化，氣體環境中進行熱處理，形成由封孔之耐腐蝕. 性優異之氧化鉻構成之鈍態膜。利用本發明，解決因自習 知之針孔（pi n hole)存在而發生界面腐蝕之問題，還I蓍 進行氧化處理，可形成耐腐蝕性優異之氧化鉻鈍態膜。 本發明和係習知技術之氧化鉻鈍態處理相比，無金屬， 材料之限定 '零件材料之限定，不需要氧化環境之正確控 制，使得可便宜的對任意之金屬材料、零件進行氧化鉻鈍 態處理。因無金屬材料之限定、零件材料之限定’不^要 氧化環境之正確控制，可實現生產力之提高。 在習知之氧化鉻鈍態處理技術，氧化性氣體之濃度係 十ppm〜數百ppm之低濃度，而且濃度範圍窄，為了正確的 控制濃度，在氧化性氣體供給系使用特殊之零件，需要特 殊之稀釋技術’在處理溫度也因需要監視所控制之濃度， 有生產費用之問題或生產力差，但是利用本發明，可^為 設定在形成氧化鉻鈍態膜之形成條件，可實現便宜、生產 力高之氧化鉻鈍態處理。 利用本發明，可便宜且短時間的在任意之金屬材料、 零件形成耐腐蝕性優異之氧化鉻鈍態膜，可構築可穩定的 供給腐蝕作用高之流體之流體供給系統。 實施例 以下參照圖面說明本發明之氧化鉻鈍態膜之形成技術 與接觸流體元件以及流體供給•排氣系統，但是本發明未

第8頁 五、發明說明¢5) ----- 限定為這些實施例。

在本實驗使用之鉻被覆膛， _ 1 L I膜利用電鍍方法成膜，但是利 用別的離子電鍍法、HIP法、胳力* ^ ., χ 機鍍法等被覆技術成膜也

可。百先利用濺鍍法形成後，少社， u I ημ ^ 在其上面利用電鍍方法形成 之2階段形成方法也可。 λ t 此外，在利用濕式電鍍太1…^ _ ± ; 方法形成鉻被覆膜之情況，形 成後，农好在高純度惰性氣俨m 1ΛΛ〇^ ΩΛΛ0 礼體％境中C水分濃度lOppb)在 1 0 0 Ο 2 0 0 C之低溫一度烘烤後 _ 、$傻進打熱處理。 又，熱處理後，最好漸冷。 又’在氧化之金屬材料使用奥氏體系不 (SliS316L)。 (實施例1) 圖1係表不本發明之進行氧化鉻鈍態膜之處理之氣體 供給，之模式圖。向氣體供給系引入作為稀釋用之惰性氣 體之氬氣、作為氧化性氣體之氧氣。使用該氣體供給系形 成氧化絡純態膜。 在本實施例，藉著利用氣氣之腐蝕試驗調查了氧化之 金屬材料之表面粗度（Ra)之影響。氧化條件係5〇〇 t、3〇 分鐘、50%氧氣（氬稀釋）= 乳2表示用島津製作所製ESCA1 0 0 0利用光電子分光法 量測了氧化處理後之氧化鉻鈍態膜之結果。 由結果確認自最表面約3〇顏實質上形成100%氧化鉻鈍 態膜。 腐餘試驗之條件係在5kg/cm2、100°C下用1〇〇%之氯氣

4 620 7 2 五、發明說明（6) 進行24小時密閉之加速試驗。在腐蝕試驗後，利用日本電 子株式會社製JSM-640 1 F進行表面觀察。 腐蝕試驗後之結果如圖3所示。由結果，在表面粗度 (Ra)為l.Sym以下，確認無腐蝕產生物，但是在2//m以上 時確認有腐銳產生物散布。推測這是由於隨著表面粗度 (Ra)變粗，金屬材料和鉻被覆膜之界面之密接性惡化而發 生間隙腐蝕。 由以上之結果推測，若表面粗度（Ra)係1. 5 y m以下， 可形成金屬材料和鉻被覆膜之界面之密接性優異、具有耐 腐蝕性之氧化鉻鈍態臈。 此外’令氧化之金屬材料在形成鉻被覆膜之前處理令 被覆金屬’令提高鉻之密接性，防止龜裂或應變裂痕，可 形成耐腐蝕性更優異之氧化鉻鈍態膜。 又’藉著在氧化氣體中添加氫氣，可形成更緻密且堅 固之氧化鉻鈍態膜。 (實施例2) 將按照和實施例1 一樣之條件進行了氧化處理之樣品 护未進行氧化處理之樣品在Siig/cV、10〇 °c下用1〇〇%之氣 氣進行24小時密閉之加速耐腐蝕試驗。 圖4表示利用日本電子株式會社製JSM-64 01F進行腐蝕 試驗後.之SEM觀察以及腐蝕試驗後用超純水洗淨後之SEM觀 察之結果。 由結果’對於進行了氧化處理之樣品，確認了無腐 # ’但是對於未進行氧化處理之樣品，確認了有腐蝕產生

第10頁 62〇72 '^ I _____————_____ _____ -- 五、發明說明（7) 物散布。 又，腐蝕試驗後用超純水洗淨，在除去腐蝕產生物等 後進行SEM觀察之結果，對於進行了氧化處理之樣品無變 化，但是對於未進行氧化處理之腐蝕之樣品，在除去腐蝕 產生物之痕跡存在直徑約0. 1 A ro之針孔（p i n ho 1 e)，推測 這是在電鍍後存在之針孔所引起之腐蝕。 由本實驗得知’在習知技術使用之被覆膜存在針孔， 該針孔引起腐蝕進行’利用本發明，在將該針孔封孔之最 表面形成耐腐蝕性優異之氧化鉻鈍態臈。 產業上之可應用性 利用本發明，可在任意之金屬材料形成耐腐蝕性優異 之氧化鉻鈍態膜。 利用本發明，解決習知之因龜裂、應變裂痕、針孔 (Pin hole)等之存在而發生之界面腐姓之問題，還藉著進 行氧化處理可形成耐腐蝕性優異之氧化鉻鈍態膜。 利用本發明’無金屬材料之限定、零件材料之限定， 不需要氧化環境之正確控制，使得可便宜的對任意之金屬 材料、零件進行氧化鉻鈍態處理’因無金屬材料或零件材 料之限定、不需要氧化環境之正確控制，可實現生產力之 提高。 利用本發明’可構築可穩定的供給腐蝕作用高之流體 之流體供給系統。

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Claims (1)

1. 462072 六、申請專利範圍 1. 於：在 鉻被覆 一種形 表面粗 氧化之 如申請 ，其中 屬材料， 3. —種形 其特徵在於： 被覆鉻後，藉 化鉻構成之鈍 4. 一種接 徵在於：利用 膜之金屬材料 ，有乳化鉻鈍態膜之金屬材料，其特徵在 :(Ra)係1.5 p以下之金屬材料上具有由將 氧化絡構成之純態與。 專利範圍第1項之形成有氧化絡純態膜之金 該氧化鉻鈍態膜被封孔。 成有氧化絡純態膜之金屬材料之製造方法， 在表面粗度（Ra)係1· 5 #ηι以下之金屬材料令 著在氧化性氣體環境中進行熱處理形成由氧 態膜。 觸流體元件以及流體供給•排氣系統，其特 如申請專利範圍第1項之形成有氧化鉻鈍態 構成。

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