(57)【要約】【課題】フッ素系ガス、フッ素プラズマ、フッ素ラジカルや酸素ガス、プラズマ、ラジカルなどの腐食性ガスや反応性ガスに対する耐食蝕性に優れ、かつ、十分な機械的強度を有する複合体およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の複合体は、基体と、該基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、該アルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とを備えてなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、該アルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とを備えてなることを特徴とする複合体。
【請求項２】
前記基体は、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、チタン、ニッケル基合金、銅、炭素材の群から選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の複合体。
【請求項３】
前記アルミニウム薄膜は、アルミニウムを９０％以上含有していることを特徴とする請求項１または２に記載の複合体。
【請求項４】
前記アルミニウム薄膜は、真空蒸着またはスパッタリングにより成膜されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項５】
前記バリア型陽極酸化被膜の厚みは０．１μｍ以上かつ１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項６】
基体の表面に、真空蒸着またはスパッタリングによりアルミニウム薄膜を成膜し、次いで、そのアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化被膜を形成することを特徴とする複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置に用いられる複合体およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、フッ素系ガス、フッ素プラズマ、フッ素ラジカルなどの腐食性ガスおよび酸素ガス、プラズマ、ラジカルなどの反応性ガスに対する耐食性に優れた複合体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイの製造過程や半導体製造プロセスなどに用いられる真空装置では、その装置内においてフッ素系ガス、フッ素プラズマ、フッ素ラジカルなどの強力な腐食性のガスが用いられている。そのため、腐食を防止するために、フッ化物の蒸気圧が低いことから、装置にはアルミニウムやアルミニウム合金が多く用いられている。
さらにフッ素系ガスへの耐食性を向上させるためや酸素ガス、プラズマ、ラジカルなどの反応性ガスに対する耐性を向上させるために、真空装置に用いられるアルミニウムやアルミニウム合金の表面に、ポーラス型陽極酸化処理やバリア型陽極酸化処理により、陽極酸化被膜が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７２７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、アルミニウムやアルミニウム合金の表面にポーラス型陽極酸化処理を行うと、ガス放出量が処理前に比べて１０００倍から１００００倍に増加するという問題があった。
そこで、ガス放出量を低減するために、バリア型陽極酸化処理が用いられる。しかし、バリア型陽極酸化処理によって形成される酸化被膜は、膜厚が薄く、アルミニウムやアルミニウム合金の表面に存在する金属間化合物を全て覆い尽くすだけの厚みを確保することができないため、金属間化合物の周辺が耐食性に劣るという問題があった。
さらに、アルミニウム合金は、機械的強度がステンレス鋼などに比べると低いため、機械的強度が必要とされる箇所には、耐食性を犠牲にして、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）、ハステロイ（登録商標）などを用いなければならないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、フッ素系ガス、フッ素プラズマ、フッ素ラジカルなどの腐食性ガスおよび酸素ガス、プラズマ、ラジカルなどの反応性ガスに対する耐食蝕性に優れ、かつ、十分な機械的強度を有する複合体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、真空装置などに用いられる基体の表面にアルミニウム薄膜を形成し、さらに、このアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化被膜を形成することにより、いかなる基体であっても耐酸化性、あるいは、フッ素系ガス、フッ素プラズマ、フッ素ラジカルなどの腐食性ガスおよび酸素ガス、プラズマ、ラジカルなどの反応性ガスなどに対する耐食性に優れる最表面を形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。特に、基体がアルミニウム合金である場合、その表面にアルミニウム薄膜を形成することにより、基体の表面に直接、バリア型陽極酸化被膜を形成した場合よりも、基体の表面に存在する金属間化合物の露出を少なくすることができ、結果として、ピットの少ない耐食性に優れる最表面を形成することができることも見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の複合体は、基体と、該基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、該アルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
前記基体は、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、チタン、ニッケル基合金、銅、炭素材の群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。
前記アルミニウム薄膜は、アルミニウムを９０％以上含有していることが好ましい。
前記アルミニウム薄膜は、真空蒸着またはスパッタリングにより成膜されていることが好ましい。
前記バリア型陽極酸化被膜の厚みは０．１μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
本発明の複合体の製造方法は、基体の表面に、真空蒸着またはスパッタリングによりアルミニウム薄膜を成膜し、次いで、そのアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化被膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の複合体は、基体と、該基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、該アルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とを備えてなるので、耐酸化性およびフッ素などに対する耐食性に優れている。なぜならば、アルミニウム薄膜は真空蒸着またはスパッタリングにより成膜されているので介在物や欠陥が少ない上に、このアルミニウム薄膜上に形成したバリア型陽極酸化被膜も欠陥が少ないからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の複合体およびその製造方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１１】
本発明の複合体は、基体と、この基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、このアルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とから概略構成されている。
【００１２】
基体としては、特に限定されないが、その表面に、真空蒸着あるいはスパッタリングによりアルミニウム薄膜を成膜することができる材質のものが用いられ、このようなものの中でも、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、チタン、ニッケル基合金、銅、炭素材の群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。
これらの基体の中でも、アルミニウムまたはアルミニウム合金としては、例えば、Ａ５０５２合金、Ａ６０６１合金、Ａ２０１７、Ａ２２１９、Ａ５０５６、Ａ６０６３、ＡＣ４Ａ、ＡＣ４Ｃなどが挙げられる。
【００１３】
また、ニッケル基合金としては、ニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデンなどの合金元素の差異によって分類されるインコネル（登録商標）、ニッケルを主成分とし、モリブデン、クロム、鉄などの合金元素の差異によって分類されるハステロイ（登録商標）などが挙げられる。
インコネル（登録商標）としては、インコネル６００、インコネル６２５、インコネル７１８、インコネル７５０Ｘなどが挙げられる。
ハステロイ（登録商標）としては、ハステロイＢ、ハステロイＣ、ハステロイＸ、ハステロイＧなどが挙げられる。
【００１４】
炭素材としては、グラッシーカーボン、カーボン−アルミ、カーボン−エポキシなどのカーボンコンポジットなどが挙げられる。
【００１５】
アルミニウム薄膜は、アルミニウムを９０％以上含有していることが好ましい。その理由は、アルミニウムの含有率が９０％未満では、基体の表面全てをアルミニウムで覆い尽くすことができなくなり、アルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化処理を施した場合、バリア型陽極酸化被膜を斑なく均一に形成することができなくなる。その結果、得られた複合体の最表面は、耐酸化性や耐食性に劣るものとなる虞がある。
【００１６】
また、アルミニウム薄膜の厚みは、特に限定されないが、０．１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上かつ３μｍ以下であることがより好ましい。
【００１７】
このようなアルミニウム薄膜は、真空蒸着またはスパッタリングにより成膜されることが好ましい。真空蒸着またはスパッタリングによれば、斑の少ないほぼ均一な厚みで、基体に対する密着性に優れ、介在物や欠陥が少ないアルミニウム薄膜を成膜することができる。
【００１８】
バリア型陽極酸化被膜は、上記のアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化処理を施すことによって形成されたものである。
アルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化処理を施し、バリア型陽極酸化被膜を形成するには、陽極酸化溶液として、ホウ酸塩、アジピン酸塩などの有機酸塩、リン酸塩などの溶液を用い、この陽極酸化溶液中において、アルミニウム薄膜を陽極で電解し、アルミニウム薄膜の表面に所定の厚みのバリア型陽極酸化被膜を形成する。
【００１９】
また、バリア型陽極酸化被膜の厚みは０．１μｍ以上かつ１μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上かつ０．８μｍ以下であることがより好ましい。
バリア型陽極酸化被膜の厚みが０．１μｍ未満では、バリア型陽極酸化被膜の厚みが薄すぎて安定した耐食性が得られない。一方、バリア型陽極酸化被膜の厚みが１μｍを超えると、電解処理中に絶縁破壊が起きる可能性が高くなり、その絶縁破壊によってバリア型陽極酸化被膜に欠陥が生じて、耐食性を悪化させる。
【００２０】
本発明の複合体は、基体と、この基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、このアルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とを備えているので、基体がアルミニウムやアルミニウム合金以外のものであっても、耐酸化性およびフッ素などに対する耐食性に優れている。なぜならば、アルミニウム薄膜は真空蒸着またはスパッタリングにより成膜されているので介在物や欠陥が少ない上に、このアルミニウム薄膜上に形成したバリア型陽極酸化被膜も欠陥が少ないからである。
【００２１】
次に、本発明の複合体の製造方法について説明する。
本発明の複合体の製造方法は、基体の表面に、真空蒸着またはスパッタリングによりアルミニウム薄膜を成膜し、次いで、そのアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化被膜を形成し、基体と、この基体上に形成されたアルミニウム薄膜と、このアルミニウム薄膜上に形成されたバリア型陽極酸化被膜とを備えた複合体を製造する方法である。
【００２２】
本発明の複合体の製造方法では、基体としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、チタン、ニッケル基合金、銅、炭素材の群から選択された１種または２種以上が挙げられる。
【００２３】
このような基体の表面に、真空蒸着またはスパッタリングによりアルミニウム薄膜を成膜する。
【００２４】
次いで、そのアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化処理を施し、バリア型陽極酸化被膜を形成するには、陽極酸化溶液として、ホウ酸塩、アジピン酸塩などの有機酸塩、リン酸塩などの溶液を用い、この陽極酸化溶液中において、アルミニウム薄膜を陽極で電解し、アルミニウム薄膜の表面に所定の厚みのバリア型陽極酸化被膜を形成し、基体と、この基体上に順に形成されたアルミニウム薄膜およびバリア型陽極酸化被膜とを備えた複合体を得る。
【００２５】
上記のバリア型陽極酸化処理では、陽極酸化溶液の濃度は適宜調整されるが、０．１重量％以上かつ３０重量％以下であることが好ましい。
陽極酸化溶液の濃度が０．１重量％以上かつ３０重量％以下であることが好ましい理由は、陽極酸化溶液の濃度が０．１重量％未満では、緻密なバリア型陽極酸化被膜が形成され難いからであり、一方、陽極酸化溶液の濃度が３０重量％を超えると、絶縁破壊が起こりやすく、欠陥の多いバリア型陽極酸化被膜が形成されてしまうからである。
【００２６】
また、上記のバリア型陽極酸化処理では、印加する電圧と、その電圧を印加する時間は適宜調整されるが、５０Ｖ以上かつ１０００Ｖ以下の電圧を、１５分以上かつ３６０分（６時間）以下印加することが好ましい。
印加する電圧が５０Ｖ以上かつ１０００Ｖ以下であることが好ましい理由は、電圧が５０Ｖ未満では、バリア型陽極酸化被膜の膜厚が薄いものしか得られないからであり、一方、電圧が１０００Ｖを超えると、絶縁破壊によるバリア型陽極酸化被膜の欠陥が増加するからである。
電圧を印加する時間が１５分以上かつ３６０分（６時間）以下であることが好ましい理由は、電圧を印加する時間が１５分未満では、処理時間が短いため、連続的なバリア型陽極酸化被膜を形成しきれないからであり、一方、電圧を印加する時間が３６０分（６時間）を超えると、処理時間が長過ぎて、実用的ではなくなるためである。
【００２７】
本発明の複合体の製造方法は、基体の表面に、真空蒸着またはスパッタリングによりアルミニウム薄膜を成膜し、次いで、そのアルミニウム薄膜の表面にバリア型陽極酸化被膜を形成するので、基体としてアルミニウムやアルミニウム合金以外のものを用いても、金属間化合物の露出が少ない最表面を形成することができ、結果として、欠陥が少なく、耐酸化性およびフッ素などに対する耐食性に優れた最表面を有する複合体を製造することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
「実施例１」
基体として、縦３０ｍｍ×横４５ｍｍ×厚み１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ６０６１）を用い、この基体の表面に、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより、厚み１μｍのアルミニウム薄膜を成膜した。
ここでは、アルミニウムターゲットとしては、アルミニウムの純度が９９．９９％のものを用いた。
次いで、アルミニウム薄膜を成膜した基体を、５重量％のアジピン酸アンモニウム溶液に浸漬し、この溶液中にて、電圧２００Ｖを３０分間印加し、アルミニウム薄膜の陽極酸化処理を行い、アルミニウム薄膜上に厚み２５０ｎｍのバリア型陽極酸化被膜を形成し、基体と、この基体上に順に形成されたアルミニウム薄膜およびバリア型陽極酸化被膜とからなる複合体を得た。
【００３０】
「実施例２」
基体として、縦３０ｍｍ×横４５ｍｍ×厚み１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４Ｌ）を用い、この基体の表面に、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより、厚み１μｍのアルミニウム薄膜を成膜した。
ここでは、アルミニウムターゲットとしては、アルミニウムの純度が９９．９９％のものを用いた。
次いで、アルミニウム薄膜を成膜した基体を、５重量％のアジピン酸アンモニウム溶液に浸漬し、この溶液中にて、電圧２００Ｖを３０分間印加し、アルミニウム薄膜の陽極酸化処理を行い、アルミニウム薄膜上に厚み２５０ｎｍのバリア型陽極酸化被膜を形成し、基体と、この基体上に順に形成されたアルミニウム薄膜およびバリア型陽極酸化被膜とからなる複合体を得た。
【００３１】
「比較例１」
基体として、縦３０ｍｍ×横４５ｍｍ×厚み１ｍｍのアルミニウム合金（Ａ６０６１）を用い、この基体を５重量％のアジピン酸アンモニウム溶液に浸漬し、この溶液中にて、電圧２００Ｖを３０分間印加し、アルミニウム薄膜の陽極酸化処理を行い、基体の表面に厚み２５０ｎｍのバリア型陽極酸化被膜を形成し、基体と、この基体の表面に形成されたバリア型陽極酸化被膜とからなる複合体を得た。
【００３２】
「比較例２」
基体として、縦３０ｍｍ×横４５ｍｍ×厚み１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４Ｌ）を用意した。この基体には特に表面処理を施さなかった。
【００３３】
「耐食性の評価」
実施例１の複合体、実施例２の複合体、比較例１の複合体、および、比較例２の基体を、大気中にて、５５０℃にて４８時間加熱した。
その後、それぞれについて加熱の前後における表面の色の変化を目視により調べた。
結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2008240024.tif 000002
【００３５】
表１の結果から、実施例１および２の複合体は、加熱の前後における表面の色の変化が全く認められなかった。
一方、比較例１の複合体は、目視により表面全面に点状の茶色の変色が認められるとともに、この点状の変色により光沢が低下していることが認められた。点状の茶色の変色は、バリア型陽極酸化被膜の欠陥部分が酸化されたことによるものである。
また、比較例２の基体では、表面全面に茶色の変色が認められ、かつ、周辺の茶色よりも一層濃い点状の茶色の変色が認められるとともに、この点状の変色により光沢が低下していることが認められた。これは、ステンレスの表面全面が酸化されたことによるものである。
このように、アルミニウムのスパッタ膜を試料の表面に形成し、その後、バリア型アノード酸化処理を行った試料は、酸化が認められず、耐食性に優れることが示された。
【００３６】
なお、上記の実施例１および２では、アルミニウム薄膜の成膜にＲＦマグネトロンスパッタリングを用いたが、真空蒸着を用いても、実施例１および２と同様な効果が得られる。
また、上記の実施例１および２では、基体として、アルミニウム合金またはステンレスを用いたが、マグネシウム、チタン、インコネル（登録商標）、ハステロイ（登録商標）、銅、炭素材などを用いても、実施例１および２と同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の複合体およびその製造方法は、酸素系ガス、酸素プラズマ、酸素ラジカル、フッ素系ガス、フッ素プラズマ、フッ素ラジカルなどに耐性の必要な真空装置の防着板、電極、アース板、ヒーターなどの真空部品にも適用できる。