(57)【要約】【課題】ステンレス鋼材が本来有する耐食性を低下させることなく、表面エネルギーが任意の状態に制御された窒化ステンレス鋼材、及び当該窒化ステンレス鋼材を用いて長寿命化されたはんだ装置用部材を提供すること。【解決手段】窒化領域と非窒化領域とを有し、当該窒化領域には窒化物が形成されておらず、当該窒化領域における窒素固溶量の最大値が２質量％以上であり、略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域において、窒化領域と非窒化領域とが混在していること、を特徴とする窒化ステンレス鋼材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化領域と非窒化領域とを有し、
前記窒化領域には窒化物が形成されておらず、
前記窒化領域における窒素固溶量の最大値が２質量％以上であり、
略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域において、前記窒化領域と前記非窒化領域とが混在していること、
を特徴とする窒化ステンレス鋼材。
【請求項２】
前記微小表面領域における前記窒化領域と前記非窒化領域との面積比が８０：２０〜５０：５０であること、
を特徴とする請求項１に記載の窒化ステンレス鋼材。
【請求項３】
前記窒素固溶量の前記最大値が５質量％以上であること、
を特徴とする請求項１に記載の窒化ステンレス鋼材。
【請求項４】
前記窒素固溶量の前記最大値が１０質量％以上であること、
を特徴とする請求項１に記載の窒化ステンレス鋼材。
【請求項５】
前記窒化領域が前記窒化ステンレス鋼材の表面から深さ方向に１ｎｍ以上形成していること、
を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の窒化ステンレス鋼材。
【請求項６】
前記窒化領域が前記窒化ステンレス鋼材の表面から深さ方向に５０ｎｍ以上形成していること、
を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の窒化ステンレス鋼材。
【請求項７】
前記窒化領域が前記窒化ステンレス鋼材の表面から深さ方向に１μｍ以上形成していること、
を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の窒化ステンレス鋼材。
【請求項８】
ステンレス鋼材の表面にマスクを所定のパターンで配置する工程と、
前記ステンレス鋼材の表面に窒化処理を施し、前記マスクを配置していない領域に窒化層を形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、を有し、
前記ステンレス鋼材の略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域において、前記窒化領域と非窒化領域とを混在させること、
を特徴とする窒化ステンレス鋼材の製造方法。
【請求項９】
前記微小表面領域における前記窒化領域と前記非窒化領域との面積比を８０：２０〜５０：５０とすること、
を特徴とする請求項８に記載の窒化ステンレス鋼材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のうちのいずれかに記載の窒化ステンレス鋼材を有すること、
を特徴とするはんだ槽。
【請求項１１】
請求項１〜７のうちのいずれかに記載の窒化ステンレス鋼材を有すること、
を特徴とするはんだ装置用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ステンレス鋼材及びそれを用いたはんだ装置用部材に関する。より具体的には、本発明は、ステンレス鋼材が本来有する耐食性を低下させることなく、表面エネルギーが任意の状態に制御された窒化ステンレス鋼材、及び当該窒化ステンレス鋼材を用いて長寿命化されたはんだ装置用部材を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は耐食性及び耐熱性に優れており、機械部品から化学品製造プラント等、様々な用途に広く利用されている。ここで、高い耐食性が求められるはんだ装置用部材（はんだ槽及びノズル等）にもステンレス鋼が好適に用いられているが、はんだの鉛フリー化に伴う液相線温度の上昇により、当該部材の短寿命化が深刻な問題となっている（融体温度の上昇により、当該融体の付着及び当該融体による浸食が顕著になる）。
【０００３】
本来、ステンレス鋼は高い表面エネルギーを有しており（例えば、空気中では容易に不導態被膜（酸化物被膜）が形成される）、溶融金属に対する濡れ性がよい。加えて、ステンレス鋼中の鉄は、錫等の溶融金属と反応しやすい。
【０００４】
ここで、溶融はんだによるはんだ装置用部材の浸食は部材表面から進行するため、ステンレス鋼材の表面を改質することができれば、当該部材の寿命が大幅に改善されるものと思われる。鋼材の表面改質手法については種々の方法が知られており、ステンレス鋼材についても窒化処理等を用いた表面改質手法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開平６−１４５９５１号公報）では、フッ素系ガス雰囲気下において、オーステナイト系ステンレス製品を加熱状態で保持し、次いで、これを窒化雰囲気下において４５０℃以下の加熱状態で保持してオーステナイト系ステンレス製品の表面層を窒化層に形成することを特徴とするオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法が提案されている。
【０００６】
上記特許文献１に記載のオーステナイト系ステンレス製品の窒化方法においては、ステンレス製品をフッ化処理して窒素原子を浸透させやすい状態にした上で、４５０℃以下の加熱温度で窒化処理を行うと、ビッカース硬度Ｈｖ＝９００〜１２００程度の高い表面硬度を有する窒化層を形成することができ、しかも従来の高温窒化処理の場合に比べて相対的に耐蝕性の劣化を小さくすることができる、としている。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００７−１４６２８８号公報）では、Ｔｉの含有量が０.８〜３．０重量％であるオーステナイト系ステンレス鋼を、７７３Ｋを超える温度で窒化処理すること、を特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼の窒化処理方法が提案されている。
【０００８】
上記特許文献２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の窒化処理方法においては、Ｔｉが窒素と化合物を生成し易い窒化物生成元素であるため、クロムと窒素の化合物の析出を遅らせると考えられ、Ｔｉが先に窒素と結合して窒化チタンが生成される結果、クロムと窒素の化合物の析出が抑えられることになり、オーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化が抑えられる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１４５９５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１４６２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示されている窒化方法においては、オーステナイト系ステンレス鋼に含まれているクロムと窒素との反応が抑制されてはいるものの、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性の低下が完全に防止されているとは言い難い。加えて、ステンレス鋼材の表面エネルギー状態の制御方法等については全く言及されておらず、窒化層を利用した溶融金属に対するステンレス鋼材の濡れ性の制御方法については明らかになっていない。
【００１１】
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、ステンレス鋼材が本来有する耐食性を低下させることなく、表面エネルギーが任意の状態に制御された窒化ステンレス鋼材、及び当該窒化ステンレス鋼材を用いて長寿命化されたはんだ装置用部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、ステンレス鋼材の表面に窒素が大量に固溶した窒化領域を形成させること等が極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
即ち、本発明は、
窒化領域と非窒化領域とを有し、
前記窒化領域には窒化物が形成されておらず、
前記窒化領域における窒素固溶量の最大値が２質量％以上であり、
略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域において、前記窒化領域と前記非窒化領域が混在していること、
を特徴とする窒化ステンレス鋼材、を提供する。
【００１４】
本発明の窒化ステンレス鋼材においては、窒化領域における窒素固溶量の最大値が２質量％以上と高いため、ステンレス鋼材の表面エネルギーを効率的に低下させる（濡れ性を制御する）ことができることに加え、硬度も上昇させることができる。
【００１５】
更に、略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域における窒化領域（表面エネルギーが低い領域）と非窒化領域（表面エネルギーが高い領域）との面積比によって、任意の領域におけるトータルの濡れ性を制御することができる。それぞれ広い面積を有する窒化領域と非窒化領域とが混在しても、単に各領域において各領域の表面に起因する濡れ性が発現するだけであるが、略１ｍｍ２未満の微小表面領域に窒化領域と非窒化領域とが混在する場合、産業利用上は実質的に、当該微小表面領域におけるトータルの濡れ性を物性値として用いることができる。ここで、はんだ装置用部材の長寿命化に資する窒化ステンレス鋼材を得るには、窒化領域と非窒化領域との面積比を８０：２０〜５０：５０とすることが好ましい。
【００１６】
微小表面領域に、窒化領域と非窒化領域を形成させることで、ステンレス鋼材の表面に微小な凹凸が形成される。具体的には、窒化領域は窒素の固溶によって膨張し、非窒化領域は体積変化がないため、窒化領域が凸部となり、非窒化領域が凹部となる。窒化領域の窒素固溶量が５０質量％以上の場合の撥水性は、当該凹凸形状によって増大される（形状効果）。ここで、窒化領域と非窒化領域との面積比を８０：２０〜５０：５０とすることで、当該形状効果及び窒素の固溶による表面エネルギー低下の効果を十分に発揮することができる。
【００１７】
ステンレス鋼材を全面窒化した場合、撥水性は窒化しない場合の約３倍程度となるが、窒素の固溶による表面エネルギーの低下と上記形状効果が重畳することで、窒化しない場合の約３．５倍以上の撥水性を得ることができる。
【００１８】
より具体的には、窒化領域と非窒化領域との面積比（窒化領域の総面積と非窒化領域の総面積との比）を８０：２０〜５０：５０とし、窒化領域と非窒化領域を混在させる微小表面領域のサイズを略１００μｍ×１００μｍ以上とすることで、ステンレス鋼材の撥水性を窒化しない場合の約３．５倍以上とすることができる。更に、窒化領域と非窒化領域との面積比を８０：２０〜５０：５０とし、窒化領域と非窒化領域を混在させる微小表面領域のサイズを略１００μｍ×１００μｍ未満とすることで、ステンレス鋼材の表面に超撥水性（接触角が略１８０°）を付与することができる。
【００１９】
また、本発明の窒化ステンレス鋼材においては、窒化領域における窒素固溶量の最大値が５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。窒素がステンレス鋼材の鉄に多く固溶するほど、ステンレス鋼材の表面エネルギーの低下及び硬度の上昇が大きくなる。
【００２０】
本発明の窒化ステンレス鋼材においては、窒化領域がステンレス鋼材の表面から深さ方向に１ｎｍ以上形成していることが好ましく、５０ｎｍ以上形成していることがより好ましく、１μｍ以上形成していることが最も好ましい。窒化領域が厚い場合、表面近傍が溶融はんだ等によって浸食されても表面エネルギー（濡れ性）を制御した領域が残存するため、より効果的にはんだ装置用部材等を長寿命化することができる。
【００２１】
また、本発明は、窒化ステンレス鋼材の製造方法も提供する。本発明の窒化ステンレス鋼材の製造方法は、
ステンレス鋼材の表面にマスクを所定のパターンで配置する工程と、
前記ステンレス鋼材の表面に窒化処理を施し、前記マスクを配置していない領域に窒化層を形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、を有し、
前記ステンレス鋼材の略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域において、前記窒化領域と非窒化領域とを混在させること、
を特徴とする窒化ステンレス鋼材の製造方法、を提供する。
【００２２】
本発明の窒化ステンレス鋼材の製造方法においては、前記微小表面領域における前記窒化領域と前記非窒化領域との面積比を８０：２０〜５０：５０とすること、が好ましい。
【００２３】
更に、本発明は、本発明の窒化ステンレス鋼材を有することを特徴とするはんだ槽及びはんだ装置用ノズルも提供する。
【００２４】
本発明のはんだ槽及びはんだ装置用ノズルは、少なくとも溶融はんだと接触する部分が本発明の窒化ステンレス鋼材からなっており、溶融はんだに対する優れた耐久性を有している。その結果、本発明のはんだ槽及びはんだ装置用ノズルは、従来の一般的なはんだ槽及びはんだ装置用ノズルと比較して、極めて長い寿命を有している。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ステンレス鋼材が本来有する耐食性を低下させることなく、表面エネルギーが任意の状態に制御された窒化ステンレス鋼材、及び当該窒化ステンレス鋼材を用いて長寿命化されたはんだ装置用部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化ステンレス鋼材の概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る窒化ステンレス鋼材の概略断面図である。
【図３】ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るはんだ槽の外観写真である。
【図５】本発明の一実施形態に係るはんだ装置用ノズルの外観写真である。
【図６】実施例で得られた窒化ステンレス鋼材の外観写真である。
【図７】実施例で得られた窒化ステンレス鋼材表面のビッカース硬度分布である。
【図８】実施例で得られた窒化ステンレス鋼材の窒化領域のＥＤＳ分析結果である。
【図９】実施例で得られた窒化ステンレス鋼材の窒化領域及び非窒化領域のＸＲＤパターンである。
【図１０】実施例で得られた窒化ステンレス鋼材断面のＳＥＭ−ＥＤＳ元素マッピング結果である。
【図１１】実施例で得られた窒化ステンレス鋼材表面における純水の外観写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下において、図面を参照しながら、本発明の窒化ステンレス鋼材及びそれを用いたはんだ装置用部材の代表的な実施形態について説明する。ただし、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々の設計変更が可能であり、これら設計変更した態様は当然に本発明に含まれる。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。
【００２８】
（１）窒化ステンレス鋼材
図１に、本発明の一実施形態に係る窒化ステンレス鋼材の概略平面図を示す。窒化ステンレス鋼材１は、窒化処理を施すことによってステンレス基材２の任意の表面に窒化領域４を形成させたものである。ここで、窒化領域４が形成されていないステンレス基材２の領域が非窒化領域となる。
【００２９】
窒化領域４における窒素固溶量の最大値は２質量％以上であり、かつ、窒化領域４には窒化物が形成されていない。ステンレス基材２への窒素固溶量の最大値を２質量％以上と大きくすることで、窒化ステンレス鋼材１の表面エネルギーを効果的に低減できると共に、硬度を大幅に上昇させることができる。更に、窒化領域４に窒化物が形成されないことから、ステンレス基材２が本来有する耐食性が低下しない。
【００３０】
一般的な処理方法を用いてステンレス基材２に窒化を施すと、ステンレス基材２に含まれるクロム（Ｃｒ）と窒素が反応し、クロム窒化物が形成する。当該クロム窒化物の形成に伴ってステンレス基材２の固溶クロム濃度が大幅に低下するため、ステンレス基材２の良好な耐食性を発現するための不導態被膜（クロム酸化物）の形成に必要不可欠なクロムが不足してしまう。これに対し、本発明の窒化ステンレス鋼材１における窒化領域４は、後述の窒化方法によって好適に形成させることができる。
【００３１】
ここで、窒化領域４における窒化物形成の有無は、例えば、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）を用いて判断することができる。具体的には、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）によってクロム窒化物に起因するピークが明瞭に認められなければよい。なお、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の詳細な組織観察によって極めて微量のクロム窒化物の存在が認められる窒化領域は、本発明の窒化ステンレス鋼材１における窒化領域４として許容される。
【００３２】
ステンレス基材２への窒素固溶量の最大値は５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。当該窒素固溶量が多い程、上述の表面エネルギー低下効果及び表面の硬度上昇が大きくなる。
【００３３】
窒化ステンレス鋼材１では、略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域における窒化領域４（表面エネルギーが低い領域）と非窒化領域（表面エネルギーが高い領域）との面積比によって、任意の領域におけるトータルの濡れ性を制御することができる。ここで、窒化領域４と非窒化領域との面積比を８０：２０〜５０：５０とすることで、はんだ装置用部材の長寿命化に資する窒化ステンレス鋼材１を得ることができる。
【００３４】
窒化ステンレス鋼材１が上記面積比を有する表面領域を有することで、当該表面領域における溶融はんだに対する窒化ステンレス鋼材１の濡れ性を適当に設定することができる。具体的には、窒化ステンレス鋼材１の表面における溶融はんだの接触角（２０〜３０°）を７０〜９０°とすることができる。なお、上記表面積比に加え、窒素固溶量によっても濡れ性を調整することができる。
【００３５】
窒化領域４が存在することで、溶融はんだとステンレス鋼材中の鉄成分との直接反応が防止され、また、撥水性の増大により溶融はんだの接触そのものも防止されるため、溶融はんだによる浸食（エロージョン）が抑制される。加えて、窒化領域４とステンレス基材２とが混在する微小表面領域における窒化領域４とステンレス基材２との面積比等を制御することで、溶融はんだによる浸食（エロージョン）を抑制しつつ、溶融はんだの流動性を所定の方向に増すこともできる。
【００３６】
より具体的には、微小表面領域のサイズが１００μｍ×１００μｍ以上の場合、窒化領域４とステンレス基材２との面積比を８０：２０〜５０：５０とし、窒化領域４の面積を大きくすることで、溶融はんだによる浸食（エロージョン）を抑制することができる。更に、溶融はんだの反応性が高い場合は、微小表面領域のサイズを１００μｍ×１００μｍ未満とし、窒化領域４とステンレス基材２との面積比を８０：２０〜５０：５０とすることで、より効果的に浸食（エロージョン）を抑制することができる。また、浸食（エロージョン）を抑制しつつ、溶融はんだの流動性を所定の方向に増進するには、流動性を増加させる部分において、微小表面領域のサイズを１００μｍ×１００μｍ以下とし、窒化領域４とステンレス基材２との面積比を８０：２０〜５０：５０とすればよい。
【００３７】
図２に、本発明の一実施形態に係る窒化ステンレス鋼材の概略断面図を示す。なお、当該断面図は、図１におけるＡＡ’断面に対応するものである。窒化領域４はステンレス基材２の表面近傍に形成されていればよく、窒化領域４の深さ（図２のｈ）は本発明の効果を損なわない範囲で適宜決定すればよいが、窒化ステンレス鋼材１の表面から深さ方向に１ｎｍ以上形成していることが好ましく、５０ｎｍ以上形成していることがより好ましく、１μｍ以上形成していることが最も好ましい。
【００３８】
窒化ステンレス鋼材１の表面エネルギー及び濡れ性は窒化ステンレス鋼材１の最表面で決定されるが、窒化領域４を厚く形成させることで、例えば、溶融はんだと接触するような状況においても、窒化ステンレス鋼材１の耐食性を長時間維持することができる。
【００３９】
ステンレス基材２には、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々のステンレス鋼材を用いることができるが、耐食性の観点から、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼を用いることが好ましい。
【００４０】
窒化ステンレス鋼材１は溶融はんだに対して優れた耐性を有するのみならず、上述の手法により表面エネルギーを適宜調整することにより、各種溶融金属（錫、水銀、ガリウム等）、水溶液、有機溶媒、溶融ポリマーに対して、それらとの反応性を低下させることができる。加えて、表面エネルギーの調整により、窒化ステンレス鋼材１の表面における上記種々の材料の流動性を制御することもできる。
【００４１】
（２）窒化ステンレス鋼材の製造方法（窒化処理方法）
本発明の窒化ステンレス鋼材の製造方法は、ステンレス基材２の表面にマスクを所定のパターンで配置する工程と、ステンレス基材２の表面に窒化処理を施し、マスクを配置していない領域に窒化領域４を形成する工程と、マスクを除去する工程と、を有し、ステンレス基材２の略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域において、窒化領域４と非窒化領域とを混在させること、を特徴とする。微小表面領域における窒化領域４と非窒化領域との面積比は、８０：２０〜５０：５０とすることが好ましい。
【００４２】
ステンレス基材２の略１ｍｍ２未満の任意の微小表面領域について、より具体的な面積は、当該領域の形成（窒化領域４と非窒化領域の形成に資する、窒化処理前のマスキング処理）を金属マスク又はマスクテープによって行う場合は１００μｍ×１００μｍ以上、ディスペンサーによる描画によって行う場合は１０μｍ×１０μｍ以上、ドットプリンター又はインクジェットによる描画によって行う場合は１０μｍ×１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
ステンレス基材２への窒化処理は、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の窒化処理方法を用いることができるが、窒化物を形成させることなく窒素を大量に固溶させるために、プラズマ窒化処理を用いることが好ましく、高圧力下で窒化を行うことができるＲＦ（高周波）−ＤＣ（直流放電）低温プラズマ窒化処理を用いることがより好ましい。
【００４４】
図３に、ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置に関する構造の一例を示す。ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置１０は、真空チャンバ１２と、その内部に配置されたＤＣバイアス１４と、ＤＣバイアス１４上に載置されたステンレス製の加工対象物１６と、ＤＣバイアス１４内に装着されたヒータ１８と、一対のＲＦ電極２０と、真空チャンバ１２の外部に配置された出力２ＭＨｚのＲＦ発振器２２とを備えている。なお、図示を省略しているが、真空チャンバ１２の外部には、ＲＦ発振器２２の制御装置と、ＤＣバイアスの制御装置と、冷却装置が設置されている。
【００４５】
真空チャンバ１２の給気口（図示省略）から原料となるＮ２とＨ２の混合ガスを内部に導入し、ＲＦ電極２０，２０間に高周波を印加すると同時にＤＣバイアス用電圧を印加し、さらにヒータ１８に給電して真空チャンバ１２内を４５０℃以下に加熱すると、混合ガスがプラズマ化し、高密度の窒素イオン及びＮＨラディカルが発生し、窒素原子が加工対象物１６の表面に浸透する。
【００４６】
ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置１０においては、ＲＦプラズマとＤＣプラズマとを独立に制御できるため、２０Ｐａ〜１ｋＰａの広い高圧力範囲（メゾ圧力領域）で窒化を行うことができる。メゾ圧力範囲での窒素イオン、ＮＨラディカルの密度は、５×１０１７ｍ−３以上であり、高窒素イオン・高ＮＨラディカル状態で窒化を行うため、低い保持温度でも加工対象物１６中に窒素原子を溶質原子として投入できる。また、従来のプラズマ装置と異なり、入出力パワーのマッチングを周波数領域で行うため、投入エネルギーは無駄なく、迅速にプラズマに投入される。この結果、加工対象物１６の表面にムラなく安定的に窒素を固溶させることができる。
【００４７】
ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置１０を用いた上述の処理を所定時間継続すると、加工対象物１６の表面に窒素が高濃度で固溶される。ここで、クロム及び鉄の窒化物は形成されず、窒素は殆ど全てがステンレス鋼中に固溶する。その結果、クロムや鉄の窒化物が析出しないため、ステンレス鋼本来の特性（耐食性等）に悪影響を及ぼすことがない。
【００４８】
耐熱性テープ、耐熱塗料、耐熱インク、メタルマスク、各種コーティング等を用いて任意の表面領域をマスキングしたステンレス基材２に対して窒化処理を施すことにより、窒化領域４及び非窒化領域（ステンレス基材２）で構成される所望のパターンを形成することができる。
【００４９】
なお、上述のとおり、マスキングを金属マスク又はマスクテープによって行う場合は１００μｍ×１００μｍ以上、ディスペンサーによる描画によって行う場合は１０μｍ×１０μｍ以上、ドットプリンター又はインクジェットによる描画によって行う場合は１０μｍ×１０μｍ以下、の面積を有する微小領域に窒化領域４及び非窒化領域を好適に形成させることができる。
【００５０】
（３）はんだ装置用部材
図４及び図５に、本発明の一実施形態に係るはんだ槽及びはんだ装置用ノズルの外観写真をそれぞれ示す。溶融はんだと接触するはんだ槽の内面及びはんだ装置用ノズルの先端部分に、本発明の窒化ステンレス鋼材が使用されている。
【００５１】
溶融はんだと接触する領域において、窒化領域（表面エネルギーが低い領域）と非窒化領域（表面エネルギーが高い領域）との面積比によってトータルの表面エネルギー状態を制御し、当該領域における溶融はんだの接触角を７０〜９０°とすることで、はんだ槽及びはんだ装置用ノズルを長寿命化することができる。
【００５２】
本発明のはんだ槽及びはんだ装置用ノズルにおいては、当該はんだ槽及びはんだ装置用ノズルから溶融はんだへの溶け込みが少ないため、当該溶け込みによる経時的なはんだ品質の悪化を抑制することができる。
【００５３】
本発明のはんだ装置用部材は、はんだ槽及びはんだ装置用ノズルに限定されず、例えば、カスカキ板、ポンプケース、プロペラ、回転センサー、半田材吸入板、温度センサーシース等も含まれる。
【００５４】
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００５５】
図３に記載の構成を有するＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置を用い、マルテンサイト系ステンレス基材（ＳＵＳ４２０Ｊ２）に対して窒化処理を施した。処理温度及び処理時間はそれぞれ４２５℃及び２時間とし、基材の表面は幅４ｍｍのカーボンテープでライン状のマスキングを施した。得られた窒化ステンレス鋼材の外観写真を図６に示す。基材の表面に窒化領域と非窒化領域がライン状に形成されているのが分かる。
【００５６】
図７に窒化ステンレス鋼材表面のビッカース硬度分布を示す。非窒化領域の硬度が約２００ＨＶであるのに対し、窒化領域の硬度は１４００ＨＶ前後と極めて高い値を示している。なお、ビッカース硬度測定には株式会社ミツトヨ製のＭＶＸ−Ｈ１を用い、負荷荷重は１００ｇとした。
【００５７】
図８に窒化ステンレス鋼材における窒化領域のＥＤＳ分析結果を示す。マルテンサイト系ステンレス鋼材の主成分であるＦｅとＣｒは基材成分比と同等であるが、窒素が４．１９質量％と大量に含まれている。なお、ＥＤＳ分析にはＥＤＡＸ社製のＡｐｏｌｌｏ  Ｘ（シリコンドリフト検出器）を用いた。
【００５８】
図９に窒化ステンレス鋼材における窒化領域及び非窒化領域のＸＲＤパターンを示す。非窒化領域においては、マルテンサイト系ステンレス基材（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の主ピークである、α’−Ｆｅの（１１０）面に起因するピークが確認される。これに対し、窒化領域においてはα’−Ｆｅの（１１０）面に起因するピークが消失し、γ−Ｆｅの（１１１）面に起因するピークが確認される。加えて、窒化領域において窒化物に起因するピークは認められず、窒素は基材に固溶しているものと考えられる。なお、ＸＲＤ測定にはＢｒｕｋｅｒ社製のｄ８を用いた。
【００５９】
マルテンサイト系ステンレス基材（ＳＵＳ４２０Ｊ２）においては体心立方格子結晶の最稠密面である（１１０）面に対応する主ピークが観察されるが、ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置を用いた窒化処理により、ａ軸を含む面内の歪みよりもｃ軸方向に歪み、元の（１１０）面に平行に（１１１）面を持つオーステナイト相に変態したものと考えられる。即ち、ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置を用いた窒化処理によりオーステナイト単相となることから、極めて高濃度の窒素がステンレス基材中に固溶できるものと推察される。
【００６０】
図１０に窒化ステンレス鋼材断面のＳＥＭ−ＥＤＳ分析結果を示す。窒化ステンレス鋼材の表面近傍には窒素が大量に存在しており、これに対応してビッカース硬度も上昇している。また、窒素の分布から判断すると、得られた窒化領域の深さは約１５μｍである。なお、ＳＥＭ−ＥＤＳ分析にはＥＤＡＸ社製のＡｐｏｌｌｏ  Ｘ（シリコンドリフト検出器）を備えた日立ハイテク社製のＦＥ−ＳＥＭ（ＳＵ−７０）を用いた。
【００６１】
図１１に窒化ステンレス鋼材表面における純水の外観写真を示す。また、比較として窒化処理前のステンレス基材表面における純水の外観写真も示している。窒化処理前の接触角が２５°であるのに対し、窒化領域の接触角は７５°となっており、窒化処理によって接触角が３倍以上になっている。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・窒化ステンレス鋼材、
２・・・ステンレス基材、
４・・・窒化領域、
１０・・・ＲＦ−ＤＣ低温プラズマ窒化装置、
１２・・・真空チャンバ、
１４・・・ＤＣバイアス、
１６・・・加工対象物、
１８・・・ヒータ、
２０・・・ＲＦ電極、
２２・・・ＲＦ発振器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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