JP2000247605A - 水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法 - Google Patents
水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法Info
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- JP2000247605A JP2000247605A JP11051715A JP5171599A JP2000247605A JP 2000247605 A JP2000247605 A JP 2000247605A JP 11051715 A JP11051715 A JP 11051715A JP 5171599 A JP5171599 A JP 5171599A JP 2000247605 A JP2000247605 A JP 2000247605A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】真空蒸着装置により多孔質支持体の表面に所
望、所定の組成比に制御した水素透過用Ｐｄ合金膜を得
る。 【解決手段】多孔質支持体の表面に形成されたＰｄとＰ
ｄと合金化する金属とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜で
あって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄ
を蒸発させる蒸発源とＰｄと合金化する金属を蒸発させ
る蒸発源との２つ以上の蒸発源を有する真空蒸着装置を
用いて作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水
素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法。
望、所定の組成比に制御した水素透過用Ｐｄ合金膜を得
る。 【解決手段】多孔質支持体の表面に形成されたＰｄとＰ
ｄと合金化する金属とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜で
あって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄ
を蒸発させる蒸発源とＰｄと合金化する金属を蒸発させ
る蒸発源との２つ以上の蒸発源を有する真空蒸着装置を
用いて作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水
素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｐｄの蒸発源とＰ
ｄと合金化する金属の蒸発源との２つ又は３つ以上の蒸
発源を有する真空蒸着装置により多孔質支持体の表面に
作製された水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法に関
する。
ｄと合金化する金属の蒸発源との２つ又は３つ以上の蒸
発源を有する真空蒸着装置により多孔質支持体の表面に
作製された水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】水素ガスは不飽和結合への水素添加用、
酸水素炎用その他各種用途に供される基礎原料であり、
燃料電池用の燃料としても利用される。水素ガスの工業
的製造方法としては水の電解法、固体燃料である石炭や
コークスのガス化法、液体燃料のガス化法、気体燃料変
成法、コークス炉ガスの分離法、さらにはメタノールや
アンモニアの分解法など各種の方法が知られている。
酸水素炎用その他各種用途に供される基礎原料であり、
燃料電池用の燃料としても利用される。水素ガスの工業
的製造方法としては水の電解法、固体燃料である石炭や
コークスのガス化法、液体燃料のガス化法、気体燃料変
成法、コークス炉ガスの分離法、さらにはメタノールや
アンモニアの分解法など各種の方法が知られている。
【０００３】一例として上記気体燃料変成法は通常水蒸
気改質により行われるが、得られる改質ガスには主成分
である水素のほか、副生成分としてＣＯやＣＯ2、また余
剰Ｈ 2Ｏなどが含まれている。このような改質ガスを例
えば燃料電池にそのまま使用したのでは電池性能を阻害
してしまう。燃料電池のうち例えばＰＡＦＣで用いる水
素ガス中のＣＯは１％、ＰＥＦＣでは１００ｐｐｍが限
度であり、これらを越えると電池性能が著しく劣化す
る。
気改質により行われるが、得られる改質ガスには主成分
である水素のほか、副生成分としてＣＯやＣＯ2、また余
剰Ｈ 2Ｏなどが含まれている。このような改質ガスを例
えば燃料電池にそのまま使用したのでは電池性能を阻害
してしまう。燃料電池のうち例えばＰＡＦＣで用いる水
素ガス中のＣＯは１％、ＰＥＦＣでは１００ｐｐｍが限
度であり、これらを越えると電池性能が著しく劣化す
る。
【０００４】このため、それら副生成分は水素を燃料電
池へ導入する前に除去する必要がある。また、不飽和結
合への水素添加用あるいは酸水素炎用の水素は通常ボン
ベに詰めたものが使用されており、純度は５Ｎ以上が要
求されている。このような高純度の水素を得るための水
素の精製法としては各種あり得るが、その例としてＰＳ
Ａ法、高分子膜法、Ｐｄ膜等による水素透過膜法などが
研究されている。
池へ導入する前に除去する必要がある。また、不飽和結
合への水素添加用あるいは酸水素炎用の水素は通常ボン
ベに詰めたものが使用されており、純度は５Ｎ以上が要
求されている。このような高純度の水素を得るための水
素の精製法としては各種あり得るが、その例としてＰＳ
Ａ法、高分子膜法、Ｐｄ膜等による水素透過膜法などが
研究されている。
【０００５】これらのうち水素透過膜法では、Ｐｄ膜等
の水素透過膜が水素のみを選択的に透過させる特性を利
用するものである。水素透過膜の製造方法として幾つか
の提案がなされている。特開昭６３ー２９４９２５号で
は、多数の小孔を有する耐熱性多孔体の表面にＰｄ薄
膜、その上に銅薄膜を共に化学メッキ法により形成し、
次いで熱処理して製造している。特開平１ー１６４４１
９号ではＰｄ薄膜上に銀薄膜を形成する点以外は上記特
開昭６３ー２９４９２５号の場合と同様である。これら
化学メッキ法はメッキ溶液を用いる１種のウェットプロ
セスである。
の水素透過膜が水素のみを選択的に透過させる特性を利
用するものである。水素透過膜の製造方法として幾つか
の提案がなされている。特開昭６３ー２９４９２５号で
は、多数の小孔を有する耐熱性多孔体の表面にＰｄ薄
膜、その上に銅薄膜を共に化学メッキ法により形成し、
次いで熱処理して製造している。特開平１ー１６４４１
９号ではＰｄ薄膜上に銀薄膜を形成する点以外は上記特
開昭６３ー２９４９２５号の場合と同様である。これら
化学メッキ法はメッキ溶液を用いる１種のウェットプロ
セスである。
【０００６】これに対して、ドライプロセスによる成膜
法としては、スパッタリング法などによるＰｄーＡｇ合
金膜の作製については以前から報告されている。ドライ
プロセスによる成膜法は複雑な形状品の表面に均一に成
膜でき、不純物の混入がしにくい成膜法として適用でき
るが、例えばスパッタリング法では堆積する合金膜の組
成はターゲットにより決ってしまう。一方、真空蒸着法
は蒸着物質の加熱速度をそれぞれ変えることにより、形
成される膜の組成を制御できるという特徴を持ってい
る。ところがこれまで、真空蒸着法によるＰｄーＡｇ合
金膜等の報告はされていない。
法としては、スパッタリング法などによるＰｄーＡｇ合
金膜の作製については以前から報告されている。ドライ
プロセスによる成膜法は複雑な形状品の表面に均一に成
膜でき、不純物の混入がしにくい成膜法として適用でき
るが、例えばスパッタリング法では堆積する合金膜の組
成はターゲットにより決ってしまう。一方、真空蒸着法
は蒸着物質の加熱速度をそれぞれ変えることにより、形
成される膜の組成を制御できるという特徴を持ってい
る。ところがこれまで、真空蒸着法によるＰｄーＡｇ合
金膜等の報告はされていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、真空蒸着法によるＰｄとＡｇ等のＰｄと合金化する
金属との合金膜の作製について追求し検討たところ、Ｐ
ｄ源とＰｄと合金化する金属源とを別々に加熱する多源
真空蒸着法により、これにより形成されるＰｄとＰｄと
合金化する金属との合金膜の組成を容易に制御でき、所
望、所定の組成比のＰｄ合金膜を作製できることを見い
出した。
は、真空蒸着法によるＰｄとＡｇ等のＰｄと合金化する
金属との合金膜の作製について追求し検討たところ、Ｐ
ｄ源とＰｄと合金化する金属源とを別々に加熱する多源
真空蒸着法により、これにより形成されるＰｄとＰｄと
合金化する金属との合金膜の組成を容易に制御でき、所
望、所定の組成比のＰｄ合金膜を作製できることを見い
出した。
【０００８】すなわち、本発明は多孔質支持体の表面に
ＰｄとＡｇ等のＰｄと合金化する金属との合金膜をＰｄ
とＰｄと合金化する金属との２つ又は３つ以上の蒸発源
を有する真空蒸着装置により作製された水素透過用Ｐｄ
合金膜を提供することを目的とし、またその作製方法を
提供することを目的とする。
ＰｄとＡｇ等のＰｄと合金化する金属との合金膜をＰｄ
とＰｄと合金化する金属との２つ又は３つ以上の蒸発源
を有する真空蒸着装置により作製された水素透過用Ｐｄ
合金膜を提供することを目的とし、またその作製方法を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１）多孔質
支持体の表面に形成されたＰｄとＰｄと合金化する金属
とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金
膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄを蒸発させる蒸発源
とＰｄと合金化する金属を蒸発させる蒸発源との２つの
蒸発源を有する真空蒸着装置を用いて作製されたＰｄ合
金膜であることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜及び
その作製方法を提供する。
支持体の表面に形成されたＰｄとＰｄと合金化する金属
とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金
膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄを蒸発させる蒸発源
とＰｄと合金化する金属を蒸発させる蒸発源との２つの
蒸発源を有する真空蒸着装置を用いて作製されたＰｄ合
金膜であることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜及び
その作製方法を提供する。
【００１０】本発明は、（２）多孔質支持体の表面に形
成されたＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透
過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支
持体の表面にＰｄを電子ビーム加熱により蒸発させる蒸
発源とＰｄと合金化する金属を抵抗加熱により蒸発させ
る蒸発源との２つの蒸発源を有する真空蒸着装置を用い
て作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水素透
過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法を提供する。
成されたＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透
過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支
持体の表面にＰｄを電子ビーム加熱により蒸発させる蒸
発源とＰｄと合金化する金属を抵抗加熱により蒸発させ
る蒸発源との２つの蒸発源を有する真空蒸着装置を用い
て作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水素透
過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法を提供する。
【００１１】本発明は、（３）多孔質支持体の表面に形
成されたＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透
過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支
持体の表面にＰｄを抵抗加熱により蒸発させる蒸発源と
Ｐｄと合金化する金属を電子ビーム加熱により蒸発させ
る蒸発源との２つの蒸発源を有する真空蒸着装置を用い
て作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水素透
過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法を提供する。
成されたＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透
過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支
持体の表面にＰｄを抵抗加熱により蒸発させる蒸発源と
Ｐｄと合金化する金属を電子ビーム加熱により蒸発させ
る蒸発源との２つの蒸発源を有する真空蒸着装置を用い
て作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水素透
過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法を提供する。
【００１２】本発明は、（４）多孔質支持体の表面に形
成されたＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透
過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支
持体の表面にＰｄを蒸発させる蒸発源と、Ｐｄと合金化
する２種以上の金属をそれぞれ蒸発させる各蒸発源とを
有する真空蒸着装置を用いて作製されたＰｄ合金膜であ
ることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製
方法を提供する。
成されたＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透
過用Ｐｄ合金膜であって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支
持体の表面にＰｄを蒸発させる蒸発源と、Ｐｄと合金化
する２種以上の金属をそれぞれ蒸発させる各蒸発源とを
有する真空蒸着装置を用いて作製されたＰｄ合金膜であ
ることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製
方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の水素透過用Ｐｄ合金膜
は、多孔質支持体上に真空蒸着法により形成される。こ
こでＰｄとＰｄと合金化する金属とをそれぞれ別個の２
つ又は３つ以上の蒸発源から蒸発させてＰｄとＰｄと合
金化する金属との合金膜として蒸着させる。Ｐｄと合金
化する金属が１種であるときは、Ｐｄの蒸発源とＰｄと
合金化する金属の蒸発源を用い、Ｐｄと合金化する金属
が２種以上であるときは、Ｐｄの蒸発源とＰｄと合金化
する２種以上の金属をそれぞれ蒸発させる各蒸発源を用
いる。
は、多孔質支持体上に真空蒸着法により形成される。こ
こでＰｄとＰｄと合金化する金属とをそれぞれ別個の２
つ又は３つ以上の蒸発源から蒸発させてＰｄとＰｄと合
金化する金属との合金膜として蒸着させる。Ｐｄと合金
化する金属が１種であるときは、Ｐｄの蒸発源とＰｄと
合金化する金属の蒸発源を用い、Ｐｄと合金化する金属
が２種以上であるときは、Ｐｄの蒸発源とＰｄと合金化
する２種以上の金属をそれぞれ蒸発させる各蒸発源を用
いる。
【００１４】その際、蒸発源における蒸発手段として
は、電気抵抗による加熱でもよく、電子ビームによる加
熱でもよく、両者を併用してもよい。例えばＰｄとＰｄ
と合金化する金属のうち一方の蒸発手段として電気抵抗
による加熱を用い、他の一方の蒸発手段として電子ビー
ムによる加熱を用いてもよい。またＰｄと合金化する金
属が２種以上であるときは、ともに電気抵抗による加熱
又は電子ビームによる加熱を用いてもよく、そのうちの
一部の金属の蒸発手段として電気抵抗による加熱を用
い、他の金属の蒸発手段として電子ビームによる加熱を
用いてもよい。
は、電気抵抗による加熱でもよく、電子ビームによる加
熱でもよく、両者を併用してもよい。例えばＰｄとＰｄ
と合金化する金属のうち一方の蒸発手段として電気抵抗
による加熱を用い、他の一方の蒸発手段として電子ビー
ムによる加熱を用いてもよい。またＰｄと合金化する金
属が２種以上であるときは、ともに電気抵抗による加熱
又は電子ビームによる加熱を用いてもよく、そのうちの
一部の金属の蒸発手段として電気抵抗による加熱を用
い、他の金属の蒸発手段として電子ビームによる加熱を
用いてもよい。
【００１５】また、本発明においては、（１）Ｐｄを一
定の電子ビーム電流量で加熱し、Ｐｄと合金化する金属
の抵抗加熱電流量を変化させることにより、また（２）
Ｐｄと合金化する金属を一定の電子ビーム電流量で加熱
し、Ｐｄの抵抗加熱電流量を変化させることにより、Ｐ
ｄとＰｄと合金化する金属との二成分の組成比を制御し
た合金を得ることができる。すなわち、通電する各電流
量、すなわち各蒸発源からの蒸発量を制御することによ
り、得られるＰｄ合金膜の組成を制御することができ
る。また本発明においては、それら各蒸発源からの蒸発
時間、すなわち成膜時間を制御することにより、得られ
るＰｄ合金膜の厚さを制御することができる。そしてこ
れらの点は、Ｐｄと合金化する金属が２種以上である場
合についても同様である。
定の電子ビーム電流量で加熱し、Ｐｄと合金化する金属
の抵抗加熱電流量を変化させることにより、また（２）
Ｐｄと合金化する金属を一定の電子ビーム電流量で加熱
し、Ｐｄの抵抗加熱電流量を変化させることにより、Ｐ
ｄとＰｄと合金化する金属との二成分の組成比を制御し
た合金を得ることができる。すなわち、通電する各電流
量、すなわち各蒸発源からの蒸発量を制御することによ
り、得られるＰｄ合金膜の組成を制御することができ
る。また本発明においては、それら各蒸発源からの蒸発
時間、すなわち成膜時間を制御することにより、得られ
るＰｄ合金膜の厚さを制御することができる。そしてこ
れらの点は、Ｐｄと合金化する金属が２種以上である場
合についても同様である。
【００１６】本発明において、Ｐｄと合金化する金属と
しては、Ａｇのほか、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、
Ｃｅ、Ｙ又はＧｄが用いられる。Ｐｄと合金化する金属
が２種以上である水素透過用Ｐｄ合金膜の例としてはＰ
ｄとＡｇとＡｕとからなる３元合金膜などが挙げられ
る。
しては、Ａｇのほか、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、
Ｃｅ、Ｙ又はＧｄが用いられる。Ｐｄと合金化する金属
が２種以上である水素透過用Ｐｄ合金膜の例としてはＰ
ｄとＡｇとＡｕとからなる３元合金膜などが挙げられ
る。
【００１７】本発明における電気抵抗加熱は従来知られ
た手法が用いられる。また本発明で電子ビームによる加
熱に利用する電子ビームは従来知られた手法により形成
される。例えば陰極フィラメントからの熱電子放射、中
空陰極内での不活性ガスの電離、陰極表面の電子衝撃に
よる２次電子放射等で形成される電子を必要に応じて陽
極電圧により加速して用いる。
た手法が用いられる。また本発明で電子ビームによる加
熱に利用する電子ビームは従来知られた手法により形成
される。例えば陰極フィラメントからの熱電子放射、中
空陰極内での不活性ガスの電離、陰極表面の電子衝撃に
よる２次電子放射等で形成される電子を必要に応じて陽
極電圧により加速して用いる。
【００１８】多孔質支持体（基板）としては特に限定は
ないが、好ましくはステンレス鋼製又はセラミックス製
の多孔質支持体が用いられる。多孔質支持体は例えば湾
曲面を有するなど複雑な形状であってもよい。ステンレ
ス鋼製の多孔質支持体の例としては、エッチングで孔を
あけたステンレス鋼製多孔質体やステンレス鋼粉を成形
し焼結した多孔質体が挙げられる。セラミックスにはア
ルミナ等の酸化物系、窒化珪素等の窒化物系、炭化珪素
等の炭化物系など各種あるが、これらは適宜選定して用
いられる。
ないが、好ましくはステンレス鋼製又はセラミックス製
の多孔質支持体が用いられる。多孔質支持体は例えば湾
曲面を有するなど複雑な形状であってもよい。ステンレ
ス鋼製の多孔質支持体の例としては、エッチングで孔を
あけたステンレス鋼製多孔質体やステンレス鋼粉を成形
し焼結した多孔質体が挙げられる。セラミックスにはア
ルミナ等の酸化物系、窒化珪素等の窒化物系、炭化珪素
等の炭化物系など各種あるが、これらは適宜選定して用
いられる。
【００１９】本発明においては、それら多孔質支持体の
表面にＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透過
用合金膜、すなわち水素を選択的に透過する合金膜が形
成される。本発明における水素透過用Ｐｄ合金膜の膜厚
は、水素透過用Ｐｄ合金膜として必要な厚さ、すなわち
水素以外の成分が透過しないか実質上透過せず、水素の
みを選択的に透過させ得る厚さであれば特に限定はない
が、好ましくは０．１〜２０μｍ程度の厚さに形成され
る。
表面にＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水素透過
用合金膜、すなわち水素を選択的に透過する合金膜が形
成される。本発明における水素透過用Ｐｄ合金膜の膜厚
は、水素透過用Ｐｄ合金膜として必要な厚さ、すなわち
水素以外の成分が透過しないか実質上透過せず、水素の
みを選択的に透過させ得る厚さであれば特に限定はない
が、好ましくは０．１〜２０μｍ程度の厚さに形成され
る。
【００２０】本発明における蒸着時の真空の程度は、特
に限定はなく、各金属の蒸発温度と真空度とは相対関係
にあり、真空度を大きくすれば蒸発温度を下げることが
できるが、好ましくは１０-4Ｔｏｒｒ程度以下、より好
ましくは１０-5Ｔｏｒｒ程度以下である。本発明によれ
ば、Ｐｄ蒸発源からのＰｄ蒸発量とＰｄと合金化する金
属の蒸発源からの金属蒸発量を容易に制御することがで
き、これにより所望組成比のＰｄ合金膜が形成される。
に限定はなく、各金属の蒸発温度と真空度とは相対関係
にあり、真空度を大きくすれば蒸発温度を下げることが
できるが、好ましくは１０-4Ｔｏｒｒ程度以下、より好
ましくは１０-5Ｔｏｒｒ程度以下である。本発明によれ
ば、Ｐｄ蒸発源からのＰｄ蒸発量とＰｄと合金化する金
属の蒸発源からの金属蒸発量を容易に制御することがで
き、これにより所望組成比のＰｄ合金膜が形成される。
【００２１】図１は、本発明において好適に適用される
真空蒸着装置の態様例を示す図である。装置容器には真
空形成用のポンプ類や弁が配管を介して連結されてい
る。容器内には、下方部にＰｄ蒸発源及びＰｄと合金化
する金属の蒸発源が配置され、上方部に基板が配置さ
れ、その間にシャッターが配置されている。Ｐｄ蒸発源
とＰｄと合金化する金属の蒸発源は、その一方を抵抗加
熱による加熱蒸発装置で行い、他方を電子ビームによる
加熱蒸発装置で行うようにする。図１ではＰｄの加熱蒸
発を電子ビームで行い、Ｐｄと合金化する金属の例とし
てＡｇを抵抗加熱で行う場合を示しているが、Ｐｄと合
金化する他の金属についても同様である。
真空蒸着装置の態様例を示す図である。装置容器には真
空形成用のポンプ類や弁が配管を介して連結されてい
る。容器内には、下方部にＰｄ蒸発源及びＰｄと合金化
する金属の蒸発源が配置され、上方部に基板が配置さ
れ、その間にシャッターが配置されている。Ｐｄ蒸発源
とＰｄと合金化する金属の蒸発源は、その一方を抵抗加
熱による加熱蒸発装置で行い、他方を電子ビームによる
加熱蒸発装置で行うようにする。図１ではＰｄの加熱蒸
発を電子ビームで行い、Ｐｄと合金化する金属の例とし
てＡｇを抵抗加熱で行う場合を示しているが、Ｐｄと合
金化する他の金属についても同様である。
【００２２】操作に際しては、図１中メインバルブを閉
とし、油回転ポンプを作動させて装置容器内を例えば１
０-2Ｔｏｒｒ程度とした後、メインバルブを開とし、油
拡散ポンプを作動させて装置容器内を例えば５×１０-6
Ｔｏｒｒ程度とする。この状態で、Ｐｄを電子ビームに
より加熱するとともに、Ａｇを抵抗加熱により加熱し
て、それぞれ蒸発させる。これらの蒸発を継続しながら
シャッターを開いて基板面上にＰｄとＡｇを同時に堆積
させる。所望膜厚まで堆積させた後、それら加熱及び減
圧を解除する。
とし、油回転ポンプを作動させて装置容器内を例えば１
０-2Ｔｏｒｒ程度とした後、メインバルブを開とし、油
拡散ポンプを作動させて装置容器内を例えば５×１０-6
Ｔｏｒｒ程度とする。この状態で、Ｐｄを電子ビームに
より加熱するとともに、Ａｇを抵抗加熱により加熱し
て、それぞれ蒸発させる。これらの蒸発を継続しながら
シャッターを開いて基板面上にＰｄとＡｇを同時に堆積
させる。所望膜厚まで堆積させた後、それら加熱及び減
圧を解除する。
【００２３】本発明では、以上のような装置、条件によ
り多孔質支持体の表面に直接、ＰｄとＰｄと合金化する
金属とが所望組成比に制御された水素透過用Ｐｄ合金膜
が作製される。上記装置態様例は一例であるが、Ｐｄと
Ｐｄと合金化する金属との蒸発をそれぞれ別個の蒸発源
で行える真空蒸着装置であれば何れも使用される。ま
た、電気抵抗加熱と電子ビーム加熱を併用するのに代え
て、複数の電気抵抗加熱手段を配置してもよく、複数の
電子ビーム加熱手段を配置してもよい。
り多孔質支持体の表面に直接、ＰｄとＰｄと合金化する
金属とが所望組成比に制御された水素透過用Ｐｄ合金膜
が作製される。上記装置態様例は一例であるが、Ｐｄと
Ｐｄと合金化する金属との蒸発をそれぞれ別個の蒸発源
で行える真空蒸着装置であれば何れも使用される。ま
た、電気抵抗加熱と電子ビーム加熱を併用するのに代え
て、複数の電気抵抗加熱手段を配置してもよく、複数の
電子ビーム加熱手段を配置してもよい。
【００２４】上記の点、Ｐｄと合金化する金属として２
種以上の金属を用いる場合について同じである。この場
合には、真空蒸着装置内に蒸発源として合金を形成する
金属の数に対応した数の電気抵抗加熱、電子ビーム加熱
による蒸発源を配置する。例えばＰｄの蒸発用として電
子ビーム加熱手段又は電気抵抗加熱手段を配置し、Ｐｄ
と合金化する複数の金属の蒸発用としてそれぞれ電気抵
抗加熱又は電子ビーム加熱手段を配置する。また、これ
ら蒸発源に代えてスパッター法又はイオンプレーティン
グ法による蒸発源を用いてもよい。
種以上の金属を用いる場合について同じである。この場
合には、真空蒸着装置内に蒸発源として合金を形成する
金属の数に対応した数の電気抵抗加熱、電子ビーム加熱
による蒸発源を配置する。例えばＰｄの蒸発用として電
子ビーム加熱手段又は電気抵抗加熱手段を配置し、Ｐｄ
と合金化する複数の金属の蒸発用としてそれぞれ電気抵
抗加熱又は電子ビーム加熱手段を配置する。また、これ
ら蒸発源に代えてスパッター法又はイオンプレーティン
グ法による蒸発源を用いてもよい。
【００２５】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。
【００２６】〈実施例１〉使用装置としては図１に示す
ような装置を使用した。図示のように、Ｗ（タングステ
ン）製のハースライナー（皿状容器）にＰｄ薄片を入
れ、Ｗ線を狭いピッチで巻いて円錐篭状に形成しアルミ
ナでコーティングしたバスケット型フィラメント容器に
約５ｍに切ったＡｇ線を入れた。基板として、ホウケイ
酸ガラス及び単結晶Ｓｉ（１００）を使用した。これら
の基板を１５分間、アセトン中で超音波洗浄により脱脂
を行い、基板ホルダーに図示のようにセットした。基板
とＰｄ蒸発源との距離は１５ｃｍ、基板とＡｇ蒸発源と
の距離は１１ｃｍである。
ような装置を使用した。図示のように、Ｗ（タングステ
ン）製のハースライナー（皿状容器）にＰｄ薄片を入
れ、Ｗ線を狭いピッチで巻いて円錐篭状に形成しアルミ
ナでコーティングしたバスケット型フィラメント容器に
約５ｍに切ったＡｇ線を入れた。基板として、ホウケイ
酸ガラス及び単結晶Ｓｉ（１００）を使用した。これら
の基板を１５分間、アセトン中で超音波洗浄により脱脂
を行い、基板ホルダーに図示のようにセットした。基板
とＰｄ蒸発源との距離は１５ｃｍ、基板とＡｇ蒸発源と
の距離は１１ｃｍである。
【００２７】メインバルブを閉とし、油回転ポンプを作
動させて、系内すなわち容器内を１０-2Ｔｏｒｒ程度と
した後、メインバルブを開とし、油拡散ポンプを作動さ
せて５×１０-6Ｔｏｒｒとした。この状態でＰｄを電子
ビームにより加熱するとともに（電圧＝１００００Ｖ、
電流量＝１６０ｍＡ）、Ａｇを抵抗加熱により加熱して
それぞれ蒸発させた(電圧＝１．５〜２５Ｖ、電流量＝
１７.３〜１９.８Ａ)。これらの蒸発を継続しながらシ
ャッターを開いて基板面上（図１中基板の下面）にＰｄ
とＡｇを同時に堆積させた。こうして蒸着を６０秒間持
続させた後、それら加熱及び減圧を解除した。
動させて、系内すなわち容器内を１０-2Ｔｏｒｒ程度と
した後、メインバルブを開とし、油拡散ポンプを作動さ
せて５×１０-6Ｔｏｒｒとした。この状態でＰｄを電子
ビームにより加熱するとともに（電圧＝１００００Ｖ、
電流量＝１６０ｍＡ）、Ａｇを抵抗加熱により加熱して
それぞれ蒸発させた(電圧＝１．５〜２５Ｖ、電流量＝
１７.３〜１９.８Ａ)。これらの蒸発を継続しながらシ
ャッターを開いて基板面上（図１中基板の下面）にＰｄ
とＡｇを同時に堆積させた。こうして蒸着を６０秒間持
続させた後、それら加熱及び減圧を解除した。
【００２８】こうして作製した各生成膜の各試料につい
て、Ｘ線回折法により相の同定を行った。図２はＸ線回
折法の結果を示す図である。図２はホウケイ酸ガラス基
板上に形成された堆積膜の場合であるが、単結晶Ｓｉ
（１００）基板に形成された堆積膜ついても同様であっ
た。ＰｄとＡｇは互いに同じ結晶構造を持ち、全率固溶
体を形成することが知られている。図２のとおり、生成
膜のＸ線回折パターンは単成分であるＰｄ及びＡｇと同
じであり、そのピークはそれらの中間にある。このこと
から、生成膜はＰｄとＡｇとからなる固溶体合金である
ことが分かる。
て、Ｘ線回折法により相の同定を行った。図２はＸ線回
折法の結果を示す図である。図２はホウケイ酸ガラス基
板上に形成された堆積膜の場合であるが、単結晶Ｓｉ
（１００）基板に形成された堆積膜ついても同様であっ
た。ＰｄとＡｇは互いに同じ結晶構造を持ち、全率固溶
体を形成することが知られている。図２のとおり、生成
膜のＸ線回折パターンは単成分であるＰｄ及びＡｇと同
じであり、そのピークはそれらの中間にある。このこと
から、生成膜はＰｄとＡｇとからなる固溶体合金である
ことが分かる。
【００２９】〈実施例２〉図３はＡｇのみの成膜速度と
加熱電流量の関係についての試験結果である。これは図
１の装置を用い、Ｗ製のハースライナーを外して、バス
ケット型フィラメント容器に入れたＡｇ粉末を電気抵抗
加熱により蒸発させ、基板面上に蒸着させて得た結果で
ある。図３のとおりＡｇの成膜速度と加熱電流量には一
定の相関関係があることが分かる。図示していないが、
この点はＰｄについても同様であった。このことから、
本発明では（１）Ｐｄを一定の電子ビーム電流量で加熱
し、Ａｇ等のＰｄと合金化する金属の抵抗加熱電流量を
変化させることにより、また（２）Ａｇ等のＰｄと合金
化する金属を一定の電子ビーム電流量で加熱し、Ｐｄの
抵抗加熱電流量を変化させることにより、ＰｄとＡｇ等
のＰｄと合金化する金属との二成分の組成を制御した合
金を得ることができることを示している。
加熱電流量の関係についての試験結果である。これは図
１の装置を用い、Ｗ製のハースライナーを外して、バス
ケット型フィラメント容器に入れたＡｇ粉末を電気抵抗
加熱により蒸発させ、基板面上に蒸着させて得た結果で
ある。図３のとおりＡｇの成膜速度と加熱電流量には一
定の相関関係があることが分かる。図示していないが、
この点はＰｄについても同様であった。このことから、
本発明では（１）Ｐｄを一定の電子ビーム電流量で加熱
し、Ａｇ等のＰｄと合金化する金属の抵抗加熱電流量を
変化させることにより、また（２）Ａｇ等のＰｄと合金
化する金属を一定の電子ビーム電流量で加熱し、Ｐｄの
抵抗加熱電流量を変化させることにより、ＰｄとＡｇ等
のＰｄと合金化する金属との二成分の組成を制御した合
金を得ることができることを示している。
【００３０】〈実施例３〉本実施例は上記点を実証する
例である。実施例１と同様にしてＰｄとＡｇを同時に堆
積させた試料（膜厚約０．１５μｍ）を作製し、ＩＣＰ
発光分析法により組成の分析を行った。本実施例では、
Ｐｄはすべての試料において電流量１６０ｍＡの電子ビ
ームで加熱し、Ａｇは表１に示す各電流量で加熱した。
表１は作製した試料のＩＣＰ発光分析法による組成分析
の結果である。表１中の理論値はＰｄとＡｇとのそれぞ
れ単独の場合の成膜速度から計算したものである。
例である。実施例１と同様にしてＰｄとＡｇを同時に堆
積させた試料（膜厚約０．１５μｍ）を作製し、ＩＣＰ
発光分析法により組成の分析を行った。本実施例では、
Ｐｄはすべての試料において電流量１６０ｍＡの電子ビ
ームで加熱し、Ａｇは表１に示す各電流量で加熱した。
表１は作製した試料のＩＣＰ発光分析法による組成分析
の結果である。表１中の理論値はＰｄとＡｇとのそれぞ
れ単独の場合の成膜速度から計算したものである。
【００３１】
【表 １】
【００３２】表１のとおり、Ｐｄに対してＡｇ量が少な
い組成の合金においては理論値と差があるが、Ａｇ量が
十数％以上の組成を持つ合金においては理論値とほぼ一
致している。このことから、本発明によれば実施例２の
ような相関関係を利用して、ＰｄとＡｇとの合金膜、ま
たＰｄとＰｄと合金化する金属との合金膜の組成制御を
容易に行えることが明らかである。
い組成の合金においては理論値と差があるが、Ａｇ量が
十数％以上の組成を持つ合金においては理論値とほぼ一
致している。このことから、本発明によれば実施例２の
ような相関関係を利用して、ＰｄとＡｇとの合金膜、ま
たＰｄとＰｄと合金化する金属との合金膜の組成制御を
容易に行えることが明らかである。
【００３３】〈実施例４〉実施例１と同様にして、エッ
チングで孔をあけたステンレス鋼製多孔質基板の表面に
ＰｄーＡｇ合金膜を作製した（膜厚約０．１５μｍ）。
この合金膜は、実施例１で得たＰｄーＡｇ合金膜と同
様、相互に固溶体化し合金化していた。
チングで孔をあけたステンレス鋼製多孔質基板の表面に
ＰｄーＡｇ合金膜を作製した（膜厚約０．１５μｍ）。
この合金膜は、実施例１で得たＰｄーＡｇ合金膜と同
様、相互に固溶体化し合金化していた。
【００３４】〈実施例５〉実施例１と同様にしてアルミ
ナ粉を成形し焼結して得られたアルミナ焼結体からなる
多孔質基板の表面にＰｄーＡｕ合金膜を作製した(膜厚
約０．１５μｍ)。この合金膜は、実施例１で得たＰｄ
ーＡｇ合金膜と同様、相互に固溶体化し合金化してい
た。
ナ粉を成形し焼結して得られたアルミナ焼結体からなる
多孔質基板の表面にＰｄーＡｕ合金膜を作製した(膜厚
約０．１５μｍ)。この合金膜は、実施例１で得たＰｄ
ーＡｇ合金膜と同様、相互に固溶体化し合金化してい
た。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、多孔質支持体の表面に
ＰｄとＰｄと合金化する金属との合金膜をＰｄとＰｄと
合金化する金属との２つ以上の蒸発源を有する真空蒸着
装置により、所望、所定の組成比に制御した水素透過用
Ｐｄ合金膜が得られる。また、真空蒸着装置はドライプ
ロセスであるため多孔質支持体が例えば湾曲面を有する
など複雑な形状であっても均一に成膜でき、また不純物
の混入がしにくいので、本発明はこれらの点でも有利で
ある。
ＰｄとＰｄと合金化する金属との合金膜をＰｄとＰｄと
合金化する金属との２つ以上の蒸発源を有する真空蒸着
装置により、所望、所定の組成比に制御した水素透過用
Ｐｄ合金膜が得られる。また、真空蒸着装置はドライプ
ロセスであるため多孔質支持体が例えば湾曲面を有する
など複雑な形状であっても均一に成膜でき、また不純物
の混入がしにくいので、本発明はこれらの点でも有利で
ある。
【図１】本発明において真空蒸着法を実施する装置態様
の一例を示す図。
の一例を示す図。
【図２】実施例１で得た生成膜の試料についてのＸ線回
折法の結果を示す図。
折法の結果を示す図。
【図３】Ａｇの成膜速度と加熱電流量の関係についての
試験結果を示す図。
試験結果を示す図。
フロントページの続き (72)発明者 明石 和夫 千葉県野田市山崎2641 東京理科大学内 Ｆターム(参考） 4D006 GA41 MA03 MA06 MA31 MC02X MC03 NA31 PA01 PB19 PB66 PC80 4G040 FA04 FB04 FC02 FD07 FE01 4K029 AA02 AA04 AA24 BA22 BC00 BD00 CA01 DB04 DB21
Claims (13)
- 【請求項１】多孔質支持体の表面に形成されたＰｄとＰ
ｄと合金化する金属とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜で
あって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄ
を蒸発させる蒸発源とＰｄと合金化する金属を蒸発させ
る蒸発源との２つの蒸発源を有する真空蒸着装置を用い
て作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とする水素透
過用Ｐｄ合金膜。 - 【請求項２】多孔質支持体の表面に形成されたＰｄとＰ
ｄと合金化する金属とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜で
あって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄ
を電子ビーム加熱により蒸発させる蒸発源とＰｄと合金
化する金属を抵抗加熱により蒸発させる蒸発源との２つ
の蒸発源を有する真空蒸着装置を用いて作製されたＰｄ
合金膜であることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜。 - 【請求項３】多孔質支持体の表面に形成されたＰｄとＰ
ｄと合金化する金属とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜で
あって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄ
を抵抗加熱により蒸発させる蒸発源とＰｄと合金化する
金属を電子ビーム加熱により蒸発させる蒸発源との２つ
の蒸発源を有する真空蒸着装置を用いて作製されたＰｄ
合金膜であることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜。 - 【請求項４】多孔質支持体の表面に形成されたＰｄとＰ
ｄと合金化する金属とからなる水素透過用Ｐｄ合金膜で
あって、該Ｐｄ合金膜が、該多孔質支持体の表面にＰｄ
を蒸発させる蒸発源と、Ｐｄと合金化する２種以上の金
属をそれぞれ蒸発させる各蒸発源とを有する真空蒸着装
置を用いて作製されたＰｄ合金膜であることを特徴とす
る水素透過用Ｐｄ合金膜。 - 【請求項５】上記Ｐｄと合金化する金属がＡｇ、Ａｕ、
Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｅ、Ｙ又はＧｄである請求
項１〜４の何れか１項に記載の水素透過用Ｐｄ合金膜。 - 【請求項６】上記多孔質支持体がステンレス鋼製又はセ
ラミックス製の多孔質支持体である請求項１〜４の何れ
か１項に記載の水素透過用Ｐｄ合金膜。 - 【請求項７】ＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水
素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法であって、該Ｐｄ合金膜
を、多孔質支持体の表面に、Ｐｄを蒸発させる蒸発源と
Ｐｄと合金化する金属を蒸発させる蒸発源との２つの蒸
発源を有する真空蒸着装置を用いて作製することを特徴
とする水素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法。 - 【請求項８】ＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水
素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法であって、該Ｐｄ合金膜
を、多孔質支持体の表面に、Ｐｄを電子ビーム加熱によ
り蒸発させる蒸発源とＰｄと合金化する金属を抵抗加熱
により蒸発させる蒸発源との２つの蒸発源を有する真空
蒸着装置を用いて作製することを特徴とする水素透過用
Ｐｄ合金膜の作製方法。 - 【請求項９】ＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる水
素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法であって、該Ｐｄ合金膜
を、多孔質支持体の表面に、Ｐｄを抵抗加熱により蒸発
させる蒸発源とＰｄと合金化する金属を電子ビーム加熱
により蒸発させる蒸発源との２つの蒸発源を有する真空
蒸着装置を用いて作製することを特徴とする水素透過用
Ｐｄ合金膜の作製方法。 - 【請求項１０】ＰｄとＰｄと合金化する金属とからなる
水素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法であって、該Ｐｄ合金
膜を、多孔質支持体の表面に、Ｐｄを蒸発させる蒸発源
と、Ｐｄと合金化する２種以上の金属をそれぞれ蒸発さ
せる各蒸発源とを有する真空蒸着装置を用いて作製する
ことを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法。 - 【請求項１１】上記Ｐｄと合金化する金属がＡｇ、Ａ
ｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｅ、Ｙ又はＧｄである
請求項７〜１０の何れか１項に記載の水素透過用Ｐｄ合
金膜の作製方法。 - 【請求項１２】請求項７〜１０の何れか１項に記載の水
素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法において、Ｐｄを蒸発さ
せる蒸発源からの蒸発量と、Ｐｄと合金化する金属又は
Ｐｄと合金化する２種以上の金属を蒸発させる蒸発源か
らの蒸発量を制御することにより、得られるＰｄ合金膜
の組成を制御することを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金
膜の作製方法。 - 【請求項１３】請求項７〜１０の何れか１項に記載の水
素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法において、成膜時間を制
御することにより、得られるＰｄ合金膜の厚さを制御す
ることを特徴とする水素透過用Ｐｄ合金膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11051715A JP2000247605A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11051715A JP2000247605A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000247605A true JP2000247605A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12894599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11051715A Pending JP2000247605A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 水素透過用Ｐｄ合金膜及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000247605A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045832A1 (fr) * | 2000-12-05 | 2002-06-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Structure permeable a l'hydrogene |
| WO2002064241A1 (fr) * | 2001-02-16 | 2002-08-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Structure permeable a l'hydrogene et procede de fabrication ou de reparation de cette derniere |
| JP2003034506A (ja) * | 2001-07-23 | 2003-02-07 | Toyota Motor Corp | 水素抽出装置 |
| WO2015194472A1 (ja) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | 日東電工株式会社 | 水素排出膜 |
| WO2015194470A1 (ja) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | 日東電工株式会社 | 水素排出膜 |
| RU2757296C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2021-10-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Сплав на основе палладия |
| CN115094389A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-23 | 威科赛乐微电子股份有限公司 | 一种电子束蒸镀钯的方法 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11051715A patent/JP2000247605A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045832A1 (fr) * | 2000-12-05 | 2002-06-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Structure permeable a l'hydrogene |
| US6641647B2 (en) | 2000-12-05 | 2003-11-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hydrogen-permeable structure and method of manufacturing the same |
| WO2002064241A1 (fr) * | 2001-02-16 | 2002-08-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Structure permeable a l'hydrogene et procede de fabrication ou de reparation de cette derniere |
| US6828037B2 (en) | 2001-02-16 | 2004-12-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hydrogen-permeable structure and method for manufacture thereof or repair thereof |
| JP2003034506A (ja) * | 2001-07-23 | 2003-02-07 | Toyota Motor Corp | 水素抽出装置 |
| WO2015194470A1 (ja) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | 日東電工株式会社 | 水素排出膜 |
| WO2015194472A1 (ja) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | 日東電工株式会社 | 水素排出膜 |
| JPWO2015194470A1 (ja) * | 2014-06-16 | 2017-04-20 | 日東電工株式会社 | 水素排出膜 |
| JPWO2015194472A1 (ja) * | 2014-06-16 | 2017-05-25 | 日東電工株式会社 | 水素排出膜 |
| US10439185B2 (en) | 2014-06-16 | 2019-10-08 | Nitto Denko Corporation | Hydrogen-releasing film |
| RU2757296C1 (ru) * | 2021-02-19 | 2021-10-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Сплав на основе палладия |
| CN115094389A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-23 | 威科赛乐微电子股份有限公司 | 一种电子束蒸镀钯的方法 |
| CN115094389B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-12-29 | 威科赛乐微电子股份有限公司 | 一种电子束蒸镀钯的方法 |
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