KR101657722B1

KR101657722B1 - Ａｌ합금 부재, 전자 장치 제조 장치, 및 양극 산화막이 형성된 Ａｌ합금 부재의 제조 방법

Info

Publication number: KR101657722B1
Application number: KR1020117001431A
Authority: KR
Inventors: 다다히로 오미; 마사후미 기타노; 미노루 다하라; 히사카즈 이토; 고타 시라이; 마사유키 사에키
Original assignee: 고쿠리츠 다이가쿠 호진 도호쿠 다이가쿠; 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2016-09-19
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: EP2314728A1; TWI507568B; US20110177355A1; JPWO2010013705A1; WO2010013705A1; EP2314728A4; JP5487510B2; TW201016892A; US8679640B2; CN102105612A; KR20110036738A

Abstract

대형 제조 장치에 사용될 수 있을 정도로 기계적 강도가 우수한 Al 합금 부재를 제공한다. Al 합금 부재는, 질량% 로, Mg 농도가 5.0 % 이하, Ce 농도가 15 % 이하, Zr 농도가 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이며, 30 보다 큰 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

Ａｌ합금 부재, 전자 장치 제조 장치, 및 양극 산화막이 형성된 Ａｌ합금 부재의 제조 방법{Al ALLOY MEMBER, ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING DEVICE, AND MANUFACTURING METHOD FOR Al ALLOY MEMBER WITH ANODIC OXIDE FILM}

본 발명은, Al (알루미늄) 합금 부재에 관한 것으로, 특히 경량이며 기계적 강도가 우수한 Al 합금 부재에 관한 것이다. 본 발명은, 또, 그 Al 합금 부재를 사용한 전자 장치 제조 장치에 관한 것이다.

반도체 장치, 플랫 디스플레이 패널, 그 밖의 각종 전자 장치의 제조 장치는, 통상은 스테인리스 스틸로 구성되어 있는데, 예를 들어 대형 디스플레이를 제조하기 위해서 대형 기판 (2.88 m × 3.08 m) 을 처리하는 장치가 되면, 중량이 너무 커지기 때문에, 경량의 금속 예를 들어 Al 합금을 사용하는 것이 검토되고 있다. 그러나 상기와 같은 대형 기판용 제조 장치에서는 자중에 의해 Al 합금이 변형되어 버려 기밀 (氣密) 을 유지하기 위한 O 링 등이 작용하지 않게 된다. 따라서, 강도가 우수한 Al 합금이 요구되고 있다.

한편, 각종 전자 장치의 제조 장치는 그 내면이 부식성 약액이나 부식성 가스, 플라즈마 등에 노출되기 때문에, Al 합금으로 구성했다고 하더라도 그 내면은 강고한 부동태 보호막으로 덮여 있을 필요가 있다. 따라서, 강도가 우수하고 또한 표면이 강고한 부동태 보호막으로 덮여질 수 있는 Al 합금이 특히 요구되고 있다.

기계적 강도를 올리고 또한 강고한 부동태 보호막으로 표면을 덮을 수 있는 Al 합금으로서, 예를 들어 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 평9-176772호) 에 나타내는 것이 알려져 있다. 그러나, 최근의 대형 제조 장치에 적용하기에는 이 특허문헌 1 에 개시된 재료로는 강도가 불충분하고, 또 이 특허문헌 1 에 개시된 불화 부동태막은 각종 부식성 가스·플라즈마에는 불충분하다.

Mg 및 Zr 을 첨가한 Al 합금을 이용하고, 그 표면을 비수용액으로 양극 산화시켜 부동태 보호막을 얻는 것도 본 발명자들은 제안하고 있는데 (특허문헌 2 : 국제 공개 제WO2006/134737호 팜플렛), 최근의 대형 제조 장치에 적용하기에는 이 특허문헌 2 에 개시된 재료로는 강도가 불충분하고, 또 이 특허문헌 2 에 개시된 양극 산화막도 염소 가스에 대한 내부식성이 불충분하다.

특허문헌 3 (일본 공개특허공보 평1-272739호) 에는, 발색성 원소를 첨가 함유한 발색용 알루미늄 합금이 기재되어 있는데, 알루미늄 합금의 경도를 높이는 원소만을 첨가 함유시킨 불가피 불순물 함유량이 매우 작은 고순도 Al 합금으로, 비커스 경도로 30 보다 큰 고경도 부재를 얻는 것은 개시되어 있지 않다. 특허문헌 3 (일본 공개특허공보 평1-272739호) 에 실시예로서 나타낸, 제 1 표의 시료 No.8 의 알루미늄 합금은, 발색성 원소로서 Ce, Mg, 및 Zr 뿐만 아니라 Zn 을 4.90 wt% 함유하고 있다.

일본 공개특허공보 평9-176772호 국제 공개 제WO2006/134737호 팜플렛 일본 공개특허공보 평1-272739호

따라서, 본 발명의 목적은, 대형 제조 장치에 사용될 수 있을 정도로 기계적 강도가 우수한 Al 합금 부재를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은, 내부식성이 우수한 양극 산화막으로 표면의 적어도 일부를 덮은 Al 합금 부재를 제공하는 것에 있다.

또 본 발명의 목적은, 상기 Al 합금 부재를 적어도 일부에 사용한 전자 장치 제조 장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은, 내부식성이 우수한 양극 산화막으로 표면의 적어도 일부를 덮은 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 Al 합금 부재, 그것을 적어도 일부에 사용한 전자 장치 제조 장치, 및 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법은, 이하와 같다.

(1) 질량% 로, Mg 농도가 5.0 % 이하, Ce 농도가 15 % 이하, Zr 농도가 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이며, 30 보다 큰 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 Al 합금 부재.

(2) 질량% 로, Mg 농도가 0.01 % 초과이며 5.0 % 이하, Ce 농도가 0.01 % 초과이며 5.0 % 이하, Zr 농도가 0.01 % 초과이며 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이며, 30 보다 큰 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 Al 합금 부재.

(3) 표면의 적어도 일부가 비수용액에 의한 양극 산화막으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 Al 합금 부재.

(4) 상기 비수용액에 의한 양극 산화막의 두께가 0.1 ㎛ ∼ 0.6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 상기 (3) 에 기재된 Al 합금 부재.

(5) 상기 비수용액에 의한 양극 산화막이 비정질의 Al₂O₃ 막인 것을 특징으로 하는 상기 (3) 또는 (4) 에 기재된 Al 합금 부재.

(6) 상기 (1) ∼ (5) 의 하나에 기재된 Al 합금 부재를 용기 또는 기판 탑재 스테이지의 적어도 일부에 사용한 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 장치.

(7) 질량 % 로, Mg 농도가 5.0 % 이하, Ce 농도가 15 % 이하, Zr 농도가 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이며, 30 보다 큰 비커스 경도를 갖는 Al 합금 부재를 얻는 단계와,

상기 Al 합금 부재의 표면의 적어도 일부를 비수용액에 의한 양극 산화막으로 덮는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법.

(8) 질량 % 로, Mg 농도가 0.01 % 초과이며 5.0 % 이하, Ce 농도가 0.01 % 초과이며 5.0 % 이하, Zr 농도가 0.01 % 초과이며 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이며, 30 보다 큰 비커스 경도를 갖는 Al 합금 부재를 얻는 단계와,

(9) 상기 비수용액에 의한 양극 산화막의 두께가 0.1 ㎛ ∼ 0.6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법.

(10) 상기 비수용액에 의한 양극 산화막이 비정질의 Al₂O₃ 막인 것을 특징으로 하는 상기 (7) ∼ (9) 의 하나에 기재된 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법.

본원에서 말하는 「비수용액에 의한 양극 산화」 란, 특허문헌 2 에 개시된 양극 산화를 말하며, 본원에서의 「비수용액에 의한 양극 산화막」 이란, 「비수용액에 의한 양극 산화」 를 실시하여 얻어진 양극 산화막으로서, 내부식성이 우수하고 사용 중에 수분 방출량이 적은 등의 특성을 갖는 양극 산화막이다.

본 발명에 의하면, 대형 제조 장치에 사용될 수 있을 정도로 기계적 강도가 우수한 Al 합금 부재가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 내부식성이 우수한 비수용액에 의한 양극 산화막으로 표면의 적어도 일부를 덮은 Al 합금 부재가 얻어진다.

또 본 발명에 의하면, 상기 Al 합금 부재를 적어도 일부에 사용한 전자 장치 제조 장치가 얻어진다.

또한 본 발명에 의하면, 내부식성이 우수한 비수용액에 의한 양극 산화막으로 표면의 적어도 일부를 덮은 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법이 얻어진다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 의한 Al 합금 부재에 있어서의 수치 한정의 임계적 의의를 설명하기 위한 그래프로, Al 합금 중 Mg 농도와 경도의 관계 (실온) 를 나타낸 그래프이다.
도 2 는 상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재에 있어서의 수치 한정의 임계적 의의를 설명하기 위한 그래프로, 첨가한 Ce 농도와 비커스 경도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은 Ce 첨가 Al 합금 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 의 기계 가공 후 외관을 나타내는 사진이다.
도 4 는 Al-Mg-Zr-Ce 합금의 미크로 조직 (주조 상태 그대로) 의 표면을 나타내는 사진으로, 상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재의 표면을 나타내는 사진이다.
도 5 는 Al-Mg-Zr-Ce 합금의 미크로 조직 (주조 상태 그대로) 의 표면을 나타내는 사진으로, 상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재의 표면을 나타내는 사진이다.
도 6 은 Ce 첨가 Al 합금 부재 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 및 Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재의 표면에 형성한 비수용액에 의한 양극 산화 피막의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 사진으로, 오른쪽 2 열의 사진이 Ce 첨가 Al 합금 부재 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 의 표면의 비수용액에 의한 양극 산화 피막의 사진이며, 왼쪽 2 열의 사진이 Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재의 표면의 양극 산화 피막의 사진이다.
도 7 은 Ce 첨가 Al 합금 부재 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 및 Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재의 표면에 비수용액에 의한 양극 산화에 의해 양극 산화 피막을 얻을 때의 전압 및 전류의 경과 시간 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8 은 Ce 첨가 Al 합금 부재 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 및 Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재의 표면의 상기 양극 산화 피막을 염소 가스 (Cl₂ 가스) 에 대해 노출시켰을 때의 상기 양극 산화 피막의 내성을 나타내는 그래프이다.
도 9 는 Ce 첨가 Al 합금 부재 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 및 Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재의 표면의 상기 양극 산화 피막을 염소 가스 (Cl₂ 가스) 에 대해 노출시켰을 때의 상기 양극 산화 피막의 내성을 나타내는 다른 그래프이다.
도 10 은 Ce 첨가 Al 합금 부재 (상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재) 및 Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재 (S4M) 의 인장 강도, 0.2 % 내력, 신장을 나타내는 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 본 발명의 일 실시형태에 의한 Al 합금 부재에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 Al 합금 부재는, 질량% 로, Mg 농도가 5.0 % 이하, Ce 농도가 15 % 이하, Zr 농도가 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하인 Al-Mg-Zr-Ce 합금이다. 이 실시형태에 있어서, 상기 불가피 불순물의 원소는, 주로 Si, Fe, Cu 이며, 그 외, Mn, Cr, Zn 등이 합금의 용제시의 원료 지금 (地金), 스크랩, 공구 등으로부터 불가피적으로 혼입된다. 이와 같은 순도의 합금을 얻으려면, 예를 들어, 편석법 혹은 3 층 전해법 등에 의해 얻어지는 Al 순도 99.98 질량% 이상의 고순도 Al 로 이루어지는 지금을 이용하여 용제하는 것이 바람직하다.

이 실시형태에 의한 Al 합금 부재는, 바람직하게는, 질량% 로, Mg 농도가 0.01 % 초과이며 5.0 % 이하, Ce 농도가 0.01 % 초과이며 5.0 % 이하, Zr 농도가 0.01 % 초과이며 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이다. 이 바람직한 예에 있어서도, 상기 불가피 불순물의 원소는, 예를 들어 Si, Fe, 및 Cu 등이다. 이들 불순물은, 통상, 범용의 Al 합금에는 0.수 % 정도 혼입되고 있는데, 그것으로는 양극 산화 처리에 의해 생성된 피막의 균일성을 손상시키는 등의 악영향을 미치므로, 0.01 % 이하로 할 필요가 있다.

이 실시형태에 의한 Al 합금 부재에 있어서의 수치 한정의 임계적 의의를 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한다.

도 1 에 있어서, Mg 첨가량 (질량%) 이 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 4.5 %, 및 5 % 인 6 개의 Al-Mg-Zr 샘플의 비커스 경도로부터 분명한 바와 같이, Mg 를 5.0 % 이하 첨가로 기계적 강도가 향상된다. Mg 첨가량이 4.5 % 및 5 % 인 2 개의 Al-Mg-Zr 샘플에 있어서는, "1100" 으로 나타낸 알루미늄에 비해 비커스 경도가 30 에서 68 정도로 2 배 이상 향상된다.

도 1 에 있어서, Mg 첨가량이 4.5 % 인 Al-Mg-Zr 샘플의 상방에 플롯된 4 개의 Al-Mg-Ce 샘플은, Mg 첨가량이 4.5 % 인 Al-Mg-Zr 샘플에, Ce 를 질량% 로 1 %, 5 %, 10 %, 및 15 % 첨가한 샘플이다. 이들 4 개의 Al-Mg-Ce 샘플은, Mg 첨가량이 4.5 % 인 Al-Mg-Zr 샘플보다 비커스 경도가 높다.

도 2 에는, Mg 첨가량이 4.5 % 이며 Zr 첨가량이 0.1 % 인 Al 합금 샘플에 대해 첨가한 Ce 농도 (질량%) 와 비커스 경도의 관계가 나타나 있다. 도 2 로부터 분명한 바와 같이, Ce 를 15.0 % 정도까지 첨가함으로써, 비커스 경도는 68 를 초과하여 105 정도까지 향상된다.

Zr 를 0.15 % 정도 이하 첨가함으로써, 350 ℃ 정도의 열처리를 실시해도 입성장이 억제되어 기계적 강도가 유지된다.

도 3 의 사진은, 상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재의 기계 가공 후 외관을 나타내고 있다.

도 4 및 도 5 의 사진은, 상기 실시형태에 의한 Al 합금 부재의 미크로 조직 (주조 상태 그대로) 의 표면을 나타내고 있다.

도 3 으로부터 분명한 바와 같이, Ce 첨가량이 5.0 % 를 초과하면 (도 3 의 왼쪽 하단 사진 및 오른쪽 하단 사진 참조), 부재에 「공동」 (공극) 이 생기므로, Ce 첨가량은 5.0 % 이하 (도 3 의 왼쪽 상단 사진 및 오른쪽 상단 사진 참조) 가 바람직하다. Ce 를 5.0 % 첨가해도 비커스 경도는 88 정도까지 향상된다 (도 1 및 도 2).

Ce 첨가량이 5.0 % 를 초과하여 부재에 「공동」 (공극) 이 생겨도, 그 부재를 350 ℃ 정도로 가열하면서 고순도 Ar 가스 분위기에서 500 ∼ 1800 기압으로 가압하는 처리를 실시함으로써 (HIP (Hot Isostatic Pressing : 가열 등방성 가압) 처리), 「공동」 (공극) 이 없는 부재를 얻을 수 있다.

이와 같이 하여 얻은 Ce 첨가 Al 합금 부재의 표면에, 비수용액 (non-aqueous solution) 을 사용한 양극 산화에 의해, 양극 산화 피막으로서 비정질의 Al₂O₃ 막을 0.1 ㎛ ∼ 0.6 ㎛ 정도 형성한다. 사용한 비수용액은, 에틸렌글리콜 또는 디에틸렌글리콜을 용매로서 함유하고, 순수 및 아디프산을 용질로서 함유하는 것이다. 양극 산화 피막의 두께가 0.1 ㎛ 미만에서는 효과가 적고, 0.6 ㎛ 를 초과해도 현저한 효과가 얻어지지 않아 경제적으로 불리해진다. 도 6 의 오른쪽 2 열에, 상기 Ce 첨가 Al 합금 부재의 표면에 형성한 상기 양극 산화 피막의 주사형 전자 현미경 사진을 나타내고, 도 6 의 왼쪽 2 열에, Ce 를 함유하지 않는 Al 합금 부재의 표면에 형성한 상기 양극 산화 피막의 주사형 전자 현미경 사진을 나타낸다.

여기서, 본 발명에 사용할 수 있는 비수용액에 대해 이하에 설명한다. 본 발명에 사용하는 비수용액은, 비수용매를 함유한다. 비수용매를 함유하는 비수용액을 사용하면, 수용액계의 화성액에 비해 정전류 화성에 필요로 하는 시간이 짧아도 되기 때문에, 높은 스루풋으로 처리할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 있어서도, 특허문헌 2 에 개시된, 이하에 설명하는 비수용액을 사용할 수 있다.

비수용매의 종류는, 양호하게 양극 산화를 할 수 있고, 용질에 대한 충분한 용해도를 갖는 것이면 특별히 제한은 없지만, 1 이상의 알코올성 수산기 및/또는 1 이상의 페놀성 수산기를 갖는 용매, 혹은 비프로톤성 유기 용매가 바람직하다. 그 중에서도, 보존 안정성면에서 알코올성 수산기를 갖는 용매가 바람직하다.

알코올성 수산기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-에틸-1-헥산올, 시클로헥산올 등의 1 가 알콜; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄-1,4-디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜 등의 2 가 알코올 ; 글리세린, 펜타에리트리톨 등의 3 가 이상의 다가 알코올 등을 사용할 수 있다. 또, 분자 내에 알코올성 수산기 이외의 관능기를 갖는 용매도, 본 발명의 소기의 효과를 저해하지 않는 한 사용할 수 있다. 그 중에서도 물과의 혼화성 및 증기압면에서 2 개 이상의 알코올성 수산기를 갖는 것이 바람직하고, 2 가 알코올이나 3 가 알코올이 보다 바람직하고, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜이 특히 바람직하다.

페놀성 수산기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어, 1 개의 수산기를 갖는 무치환 페놀이나 o-/m-/p-크레졸류, 자일레놀류 등의 알킬페놀류, 또, 2 개의 수산기를 갖는 것으로는 레조르시놀류가, 또 3 개의 수산기를 갖는 것으로는 피로갈롤류 등을 사용할 수 있다.

이들 알코올성 수산기 및/또는 페놀성 수산기를 갖는 화합물은, 본 발명의 소기의 효과를 저해하지 않는 한, 추가로 분자 내에 다른 관능기를 가지고 있어도 된다. 예를 들어, 메틸셀로솔브나 셀로솔브 등과 같이, 알코올성 수산기와 함께 알콕시기를 갖는 용매도 사용할 수 있다.

비프로톤성 유기 용매로서는, 극성 용매 또는 비극성 용매 중 어느 것을 사용해도 된다.

극성 용매로서는, 특별히 한정되지는 않지만 예를 들어, γ-부티로락톤,γ-발레로락톤, δ-발레로락톤 등의 고리형 카르복실산에스테르류 ; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 프로피온산메틸 등의 사슬형 카르복실산에스테르류 ; 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트 등의 고리형 탄산에스테르류 ; 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 사슬형 탄산에스테르류, N-메틸포름아미드, N-에틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류, 아세토니트릴, 글루타로니트릴, 아디포니트릴, 메톡시아세토니트릴, 3-메톡시프로피오니트릴 등의 니트릴류 ; 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트 등의 인산에스테르류를 들 수 있다.

비극성 용매로서는, 특별히 한정되지는 않지만 예를 들어, 헥산, 톨루엔, 실리콘 오일 등을 들 수 있다.

이들 용매는, 1 종을 단독으로 사용해도, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 본 발명의 양극 산화 피막의 형성에 사용하는 비수용액의 비수용매로서 특히 바람직한 것은, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 또는 디에틸렌글리콜이며, 이들을 단독 또는 조합하여 사용해도 된다. 또 비수용매를 함유하고 있으면 물을 함유하고 있어도 된다.

도 7 은 상기 비수용액에 의한 상기 양극 산화에 의해 상기 양극 산화 피막을 얻을 때의 양극 산화 전압 및 양극 산화 전류의 경과 시간 특성을 나타내고 있다. 도 7 은, Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr), Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-0.1 % Zr), 다른 Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (5 % Mg-0.1 % Zr), 및 다른 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-5 % Ce-0.1 % Zr) 에 대해, 전류 밀도 1 mA/㎠ 로, 전압 200 V 에 도달할 때까지 정전류 양극 산화를 실시하고, 계속해서 그 전압 200 V 로 유지하여 정전압 양극 산화를 실시했을 때의 전압 및 전류 밀도의 경과 시간 특성이다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 상기 양극 산화 피막을 형성한 경우, Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-0.1 % Zr) 의 표면에 상기 양극 산화 피막을 형성한 경우에 비해, 경과 시간이 약 600 초를 초과하면 전류 밀도가 적어져, 양극 산화 특성 (시간에 대한 양극 산화 전류의 변화 그래프) 이 향상된다. 또, Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 상기 양극 산화 피막을 형성한 경우, 다른 Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (5 % Mg-0.1 % Zr) 의 표면에 상기 양극 산화 피막을 형성한 경우에 비해도, 경과 시간이 약 750 초를 초과하면 양극 산화 전류가 적어져, 양극 산화 특성이 향상된다.

또, Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 상기 양극 산화 피막을 형성한 경우, 다른 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-5 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 상기 양극 산화 피막을 형성한 경우에 비해, 양극 산화 전류가 적어도 된다. 이것은, 양극 산화되는 표면이 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr) 쪽이 다른 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-5 % Ce-0.1 % Zr) 보다 평탄한 (「공동」 (공극) 이 적은) 것에 의한다.

도 8 은 상기 양극 산화 피막을 염소 가스 (Cl₂ 가스) 에 대해 노출시켰을 때의 상기 양극 산화 피막의 내성을 나타내고 있다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr) 및 다른 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-5 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 형성한 상기 양극 산화 피막이, Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-0.1 % Zr) 및 다른 Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (5 % Mg-0.1 % Zr) 의 표면에 형성한 상기 양극 산화 피막에 비해, 염소 가스에 대한 내부식성이 현격히 향상된다.

Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-1 % Ce-0.1 % Zr) 및 다른 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-5 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 형성한 양극 산화 피막이, Ce 를 첨가하지 않는 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-0.1 % Zr) 의 표면에 형성한 양극 산화 피막에 비해, 부식에 의한 감량률이 0.87 % 에서 0.02 % 이하가 된다. 다른 Ce 첨가 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-5 % Ce-0.1 % Zr) 의 표면에 형성한 양극 산화 피막은, 부식에 의한 감량률이 0.01 % 이다.

도 9 는 Ce 첨가 Al 합금의 Ce 농도를 0.5 %, 1 %, 2 % 로 하고, 그 외 첨가 원소인 Mg 를 4.5 %, Zr 을 0.1 % 로 한 시험편의 표면에 형성한 상기 양극 산화 피막을, 염소 가스 (Cl₂ 가스) 에 대해 노출시켰을 때의 상기 양극 산화 피막의 내성을 나타낸 그래프이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, Ce 첨가량을 0.5 % 로 저감시키면, 염소 가스에 대한 내식성이 열화되는 것이 확인된다. 중량 감소율은, Ce 농도가 0.5 % 인 경우에는 0.07 %, Ce 농도가 1 % 인 경우에는 0.02 %, Ce 농도가 2 % 인 경우에는 0.02 % 로 Ce 농도를 늘림에 따라 내식성이 향상되는 것이 확인되었다. Ce 를 전혀 첨가하고 있지 않는 Al 합금 부재 (4.5 % Mg-0.1 % Zr) 와 비교하면, Ce 를 첨가한 것에 의한 내식성 향상의 효과가 나타나고 있지만, Ce 의 첨가량으로는 1 % 이상이 바람직하다.

또한, 도 8 및 도 9 에 있어서, 세로축은, 염소 가스에 시료편을 노출시켰을 때의 상기 시료편의 초기 중량 및 노출 후 중량을 기초로 하여 산출되는

{(초기 중량 - 노출 후 중량)/초기 중량} × 100 (%)

를 나타내고 있다.

도 10 은 Ce 첨가 Al 합금의 인장 강도, 0.2 % 내력, 신장을 나타낸 그래프이다. 가로축은 4.5 % Mg-0.1 % Zr-Al 합금 (S4M) 에 대한 Ce 의 첨가량 [%], 왼쪽 세로축은 인장 강도 [N/㎟], 0.2 % 내력 [N/㎟] 을 나타내고, 오른쪽 세로축은 신장 [%] 을 나타낸다. Ce 를 첨가함으로써 인장 강도 및 0.2 % 내력의 값이 커지는 것이 확인된다. Ce 첨가량에 상관하여 이들 수치는 커져 감을 알 수 있다. 한편, 신장에 관해서는, Ce 첨가 농도 0.5 % 를 극대치로 하여 작아지는 것이 확인되었다. 압연 성능을 생각한 경우, Ce 농도는 그다지 크지 않는 편이 바람직하고, Ce 의 첨가량으로는 2 % 미만이 적합하다고 생각된다.

또한, 상기 Ce 첨가 Al 합금 부재는, 표면의 적어도 일부 (부식성 가스 또는 약액에 접하게 되는 부분) 가 상기 비수용액에 의한 양극 산화막으로 덮여 있으면 된다.

상기 Ce 첨가 Al 합금 부재 및 표면의 적어도 일부에 상기 양극 산화 피막을 형성한 상기 Ce 첨가 Al 합금 부재는, 전자 장치 제조 장치의 용기 또는 기판 탑재 스테이지의 적어도 일부에 사용할 수 있다.

이상, 실시형태를 참조하여 본원 발명을 설명했는데, 본원 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

Claims

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질량% 로, Mg 농도가 1.0 % 초과이며 5.0 % 이하, Ce 농도가 0.5 % 초과이며 5.0 % 이하, Zr 농도가 0.01 % 초과이며 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물인 Si, Cu, Fe 및 그 밖의 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하이고,
표면의 적어도 일부가 비수용액에 의한 양극 산화막으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 Al 합금 부재.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 비수용액에 의한 양극 산화막의 두께가 0.1 ㎛ ~ 0.6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 Al 합금 부재.
제 2 항에 있어서,
상기 비수용액에 의한 양극 산화막이 비정질의 Al₂O₃ 막인 것을 특징으로 하는 Al 합금 부재.
제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 Al 합금 부재를 용기 또는 기판 탑재 스테이지의 적어도 일부에 사용한 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 장치.
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질량 % 로, Mg 농도가 1.0 % 초과이며 5.0 % 이하, Ce 농도가 0.5 % 초과이며 5.0 % 이하, Zr 농도가 0.01 % 초과이며 0.15 % 이하, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 상기 불가피 불순물인 Si, Cu, Fe 및 그 밖의 상기 불가피 불순물의 원소가 각각 0.01 % 이하인 Al 합금 부재를 얻는 단계와,
상기 Al 합금 부재의 표면의 적어도 일부를 비수용액에 의한 양극 산화막으로 덮는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 비수용액에 의한 양극 산화막의 두께가 0.1 ㎛ ~ 0.6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 비수용액에 의한 양극 산화막이 비정질의 Al₂O₃ 막인 것을 특징으로 하는 양극 산화막이 형성된 Al 합금 부재의 제조 방법.
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제 4 항에 있어서,
상기 비수용액에 의한 양극 산화막이 비정질의 Al₂O₃ 막인 것을 특징으로 하는 Al 합금 부재.
제 15 항에 기재된 Al 합금 부재를 용기 또는 기판 탑재 스테이지의 적어도 일부에 사용한 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 장치.
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