真空炉の窒素ガスの純度99.998%は本当に必要？

Question

真空熱処理炉に使用する窒素ガスは純度も気にせず当たり前のようにメーカーから購入して使用していますが、本当にこの純度が必要なのか？純度にこだわらなければ安価に購入できるのではないか？と思いましたが、逆に純度の低いものは購入出来ない（販売されていない？）という情報もありましたので、CKDで販売されている窒素ガス精製ユニットなどを購入すればコストメリットは大きいのではないかと思いました。ちなみにCKDの製品の窒素ガスの純度は99.9%がカタログ値でした。現在の真空熱処理炉に使用される窒素ガスをこの99.9%の窒素ガスに置き換えたら何か問題有りますでしょうか。脱炭への影響は予想できますが、材質：ＳＵＪ－２、処理温度：８５０℃、油焼入れ、の場合脱炭深さはどの程度になるかも合わせてご教授お願い申し上げます。

Answer

純度は目が滑って勘違いしていました。
工業用で99.99%をうたう業者も多いのでそれよりちょっと高純度ですね。

あと、表面酸化膜での変色不許可の場合だと、高純度窒素が必要になるかもしれません。

Answer

99.998%となると半導体産業などに用いられる高純度G2グレードに該当しますね。
一般に流通する工業用窒素(純度99.9%程度)に比べ、3倍程度高価だったと思います。
(1ランク下にG3グレードがあるけどそれほど差はなかったような気がします。)
http://www.tn-specialtygases.jp/catalog/pure/
http://www.sanyoshoji.net/gas.html

具体的なデータは持っていませんが、鉄鋼の熱処理において、高純度が必要かといわれると疑問です。
半導体成長では、ppb(1000万分の1%)レベルでの不純物汚染で大きく特性が変わりますが、鉄鋼においては%レベルでの成分変動は当たり前となるわけです。ですので、0.1%以下のガス純度の影響は極めて軽微と考えます。

あと、ガスの単価ですが、窒素ガス生成装置もコンプレッサーなどの電気代が意外とかかる場合があります。
液体窒素で購入し、蒸発させながら使った方がボンベでの購入や生成装置利用より水分含有量が少なく、安価になるという事例があったと聞いた記憶もあります。
https://klchem.co.jp/blog/2011/12/post-1636.php

以下、余談

高純度グレードの窒素を使う場合だと、不純物汚染を防止するには、配管すべてを金属製にし、二重リング圧縮継手(Swagelok チューブ継手やフジキンのVlokなど)・面シール継手(Swagelok VCR継手やフジキンUJR継手など)の高純度用継手か、溶接接合にする必要があります。
高純度ガスを使っても、配管に樹脂製ホースを用いると表面やホースの壁を透過する水分、酸素などにより工業用窒素に近いレベルまで汚染されることもあります。
場合によっては高純度ガスの利用は全くの無駄という場合もよく見かけます。
http://www.kitano-seiki.co.jp/topics/pdf/presentation.pdf

真空炉の窒素ガスの純度99.998%は本当に必要？