DE3814444A1 - Hochkorrosionsbestaendige amorphe legierung - Google Patents
Hochkorrosionsbestaendige amorphe legierungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue
amorphe Legierung, die verschiedene überlegene Merkmale
aufweist, beispielsweise eine außergewöhnlich hohe
Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit
zusammen mit beachtlicher Festigkeit, die für industrielle
Anlagen, beispielsweise für chemische Anlagen, so gut wie
für verschiedene Gebiete des menschlichen Lebens verwendet
werden kann.
Es ist allgemein bekannt, daß eine herkömmlich
hergestellte Legierung im festen Zustand eine kristalline
Struktur aufweist. Eine Legierung mit einer spezifischen
Zusammensetzung wird durch Verhindern der Bildung von
ausgedehnten geordneten Strukturen während des Erstarrens
amorph, beispielsweise durch schnelles Erstarren aus dem
flüssigen Zustand, Zerstäubungs- bzw. Spritzabscheidung
oder Plattieren unter spezifischen Bedingungen; oder durch
Zerstörung der ausgedehnten geordneten Strukturen der
festen Legierung durch Ionenimplantation, die ebenso für
die Übersättigung mit Elementen, die für die Bildung der
amorphen Struktur notwendig sind, wirksam ist.
Die so gebildete amorphe Legierung ist eine
außergewöhnlich homogene, übersättigte feste Lösung, die
ausreichende Mengen von verschiedenen Zusatzelementen
enthält, die für das Bereitstellen spezifischer Merkmale
vorteilhaft sind. Die amorphen Legierungen, die durch
schnelles Abkühlen aus dem flüssigen Zustand hergestellt
werden, haben im allgemeinen eine weit höhere mechanische
Stärke im Vergleich zu den gegenwärtig verwendeten
gebräuchlichen kristallinen Metallen. Einige der amorphen
Legierungen weisen eine außergewöhnlich hohe
Korrosionsbeständigkeit auf.
Auf der anderen Seite haben unter den Ventilmetallen, wie
beispielsweise Ti, Zr, Nb und Ta, Ta und Nb besonders hohe
Schmelzpunkte. Insbesondere Ta ist selbst am Siedepunkt
von Cu nicht geschmolzen. Es ist daher schwierig, auf Cu
basierende Legierungen, die Ta und/oder Nb enthalten, die
einen hohen Schmelzpunkt haben, durch gebräuchliche
Schmelzverfahren gleichmäßig im kristallinen Zustand
herzustellen. Amorphe binäre Cu-Ta- und Cu-Nb-Legierungen
sind schwieriger herzustellen und werden daher nicht
gefunden. Bekannten amorphe Legierungen, die Cu und Nb
enthalten, sind nur Ti-Nb-Cu- und Zr-Nb-Cu-Legierungen,
die durch schnelles Abkühlen aus dem flüssigen Zustand
hergestellt werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten
Verfahren zum Herstellen von außergewöhnlich
korrosionsbeständigen amorphen, auf Cu basierenden
Legierungen, die Ta und/oder Nb enthalten. Sie waren
erfolgreich bei der Herstellung von kristallinen rohen,
auf Cu basierenden Legierungen, die Ta und/oder Nb
enthielten, beispielsweise Cu-Ti-Ni-Ta- und
Cu-Ti-Ni-Nb-Legierungen, durch erneutes Schmelzen einer
Cu-Ti-Legierung mit einer Ni-Ta- oder Ni-Nb-Legierung. Sie
verwendeten das Schmelzspinnverfahren für diese
Legierungen und stellten erfolgreich außergewöhnlich
korrosionsbeständige amorphe, auf Cu basierende
Legierungen her, die Ta und/oder Nb enthalten (japanische
Patentanmeldung Nr. 2 25 677/86).
Die in der Anmeldung Nr. 2 25 677/86 beschriebenen
Legierungen sind wie folgt:
Eine hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung, die aus
Ti, Ni und ein oder zwei Elementen, ausgewählt aus der
Gruppe von Ta und Nb besteht, wobei die Differenz im
wesentlichen Cu ist, wobei entweder 5 Atom-% oder mehr Ta
oder 15 Atom-% oder mehr Nb enthalten sein sollten, und
der Gesamtgehalt von Ti und den genannten ein oder zwei
Elementen, die aus der Gruppe von Ta und Nb ausgewählt
werden, 30 bis 62,5 Atom-% beträgt, und der Gehalt von Ni
0,6 bis 4mal den Gehalt von Ta und/oder Nb und der Gehalt
von Cu 0,6 bis 4mal den Gehalt von Ti beträgt.
Die Herstellung neuer amorpher, auf Cu basierender
Legierungen mit Ta und/oder Nb wird zu einem neuen
Verfahren führen, um neue Legierungen mit unbekannten
Eigenschaften herzustellen, weil diese Legierungen kaum
durch gebräuchliche Schmelzverfahren gleichmäßig im
kristallinen Zustand hergestellt werden.
Es wird daher dringend erwartet, neue amorphe, auf Cu
basierende Legierungen mit Ta und/oder Nb herzustellen.
Andererseits sind bis jetzt keine anderen metallischen
Materialien mit Ausnahme von Ta-Metall in konzentrierten
Salzsäuren, die eine geringe Oxidationskraft haben und
sofort passive Filme abbauen, die metallische Materialien
in milden Umgebungen schützen, beständig. Angesichts des
voranstehend Erwähnten hat ein starker Bedarf für ein
weiteres neues metallisches Material bestanden, das in
solchen harten Umgebungen verwendet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, amorphe, auf Cu
basierende Legierungen zur Verfügung zu stellen, die Ta
und/oder Nb enthalten und eine außergewöhnlich hohe
Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Verschleißfestigkeit
und beträchtliche Festigkeit aufweisen, trotz der
Tatsache, daß die Herstellung der auf Cu basierenden
Verbindungen, die Ta und/oder Nb enthalten, selbst im
kristallinen Zustand recht schwierig ist.
Die vorliegende Erfindung setzt sich aus folgenden
drei Ansprüchen zusammen:
- 1. Eine hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 15 bis 85 Atom-% von mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe aus Ta und Nb, umfaßt, wobei die Differenz im wesentlichen aus Cu besteht.
- 2. hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt 15 bis 85 Atom-% von mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ti und Zr, und mindestens 1 Atom-% Ta umfaßt, wobei die Differenz im wesentlichen aus Cu besteht.
- 3. hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt 15 bis 85 Atom-% von mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ti und Zr, und mindestens 1 Atom-% der Summe von Ta und Nb umfaßt, wobei die Differenz im wesentlichen aus Cu besteht.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Vorrichtungen zum Herstellen
einer erfindungsgemäßen Legierung. Dabei bedeuten
1:die zentrale Achse der Kammer,2:Substrat,3, 4 und 5:Targets,
6:Spritzabscheidungs (Sputter)-Kammer
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine amorphe,
auf Cu basierende Legierung mit außergewöhnlich hoher
Korrosionsbeständigkeit, hoher Verschleißfestigkeit und
beträchtlicher Festigkeit zur Verfügung zu stellen, die Ta
und/oder Nb enthält, trotz der Tatsache, daß die
Herstellung von auf Cu basierenden Verbindungen, die Ta
und/oder Nb enthalten, selbst im kristallinen Zustand
recht schwierig ist.
Wie zuvor erwähnt, waren die Erfinder der vorliegenden
Erfindung bei der Erforschung von korrosionsbeständigen
amorphen Legierungen dahingehend erfolgreich, daß sie
außergewöhnlich korrosionsbeständige amorphe Cu-Ti-Ni-Ta-
und Cu-Ti-Ni-Nb-Legierungen durch Schmelzspinnen
herstellten und die japanische Patentanmeldung Nr.
2 25 677/86 verfaßten. Auf der Grundlage dieser
Untersuchungen fuhren die Erfinder fort,
Herstellungsverfahren für amorphe Legierungen und ihre
Merkmale zu untersuchen. Durch das Verwenden des
Spritzabscheidungsverfahrens, das kein Mischen von
Legierungsbestandteilen durch Schmelzen erfordert, waren
sie bei der Herstellung amorpher binärer Cu-Nb-Legierungen
und anderer amorpher Cu-Ventilmetallegierungen, die Ta als
unverzichtbares Element enthielten, erfolgreich, und
stellen fest, daß diese Legierungen eine außergewöhnlich
hohe Korrosionsbeständigkeit infolge der Bildung eines
schützenden passiven Films aufweisen, selbst in sehr
aggressiven Säuren von schwacher Oxidationskraft,
beispielsweise konzentrierter Salzsäure. So kam die
vorliegende Erfindung zustande.
Tabelle 1 zeigt die Bestandteile und Zusammensetzungen der
in den Ansprüchen erwähnten Legierungen.
Spritzabscheiden ist eines der Verfahren für die
Herstellung von amorphen Legierungen. Die Herstellung der
erfindungsgemäßen Legierungen wird durch Spritzabscheiden
durchgeführt. Spritzabscheiden wird oft durchgeführt,
indem ein gesintertes oder legiertes kristallines Target
aus vielfachen Phasen, deren durchschnittliche
Zusammensetzung die gleiche ist, wie die Zusammensetzung
der herzustellenden amorphen Legierung, verwendet wird.
Spritzabscheiden wird ebenso durchgeführt, indem ein
Target verbunden wird, das aus einer Metallplatte aus
einem der Bestandteile in der amorphen Legierung, die
hergestellt werden soll, und anderen Metallbestandteilen,
die auf der Metallplatte oder in die Metallplatte
eingebettet sind, besteht.
In der vorliegenden Erfindung ist es schwierig,
Legierungstargets von Cu mit Ventilmetallen zu bilden, und
daher werden Targets, die aus einer Cu-Scheibe bestehen,
die kleine Stückchen mindestens eines Elementes,
ausgewählt aus der Gruppe von Ta und Nb, tragen,
verwendet. Auf diese Weise werden außergewöhnlich
korrosionsbeständige amorphe Cu-Ta-, Cu-Nb- und
Cu-Ta-Nb-Legierungen unter Verwendung von auf
Cu-Scheibentargets plazierten Ventilmetallen hergestellt.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung kann verwendet werden.
Um eine lokale zusammensetzungsmäßige Heterogenität der
abgeschiedenen Legierungen zu vermeiden, ist es
wünschenswert, eine Drehung der Substratscheibe 2 um eine
zentrale Achse 1 der Spritzabscheidungskammer 6 zusätzlich
zur Drehung der Substratscheibe selber um das Zentrum der
Substratscheibe durchzuführen. Die Kreisbahn der
Substratscheibe ist direkt über dem Zentrum des Targets 3.
Um die Zusammensetzung der gebildeten amorphen Legierung
weitreichend zu verändern, kann die in Fig. 2 gezeigte
Vorrichtung verwendet werden. Beispielsweise wird, wenn
eine Cu-Scheibe als Target 4 verwendet wird, eine
Cu-Scheibe mit Ta-Einlagerung als Target 5 verwendet.
Diese beiden Ziele werden in der Spritzabscheidungskammer
6 schräg installiert, in einer solchen Weise, daß die
Schnittpunkte der Senkrechten auf die Zentren dieser
beiden Targets auf der Kreisbahn des Zentrums der
Substratscheibe 2, die sich um eine zentrale Achse 1 der
Spritzabscheidungskammer 6 zusätzlich zur Drehung der
Substratscheibe selber um das Zentrum der Substratscheibe
dreht, liegt. Wenn diese beiden Targets unabhängig
voneinander durch zwei unabhängige Spannungsquellen
betrieben werden, werden amorphe Cu-Ta-Legierungen
gebildet, deren Zusammensetzungen von den relativen
Leistungen der beiden Targets abhängig ist. Auf diese Art
und Weise werden unter Verwendung verschiedener
Einzeltargets oder unter Verwendung verschiedener
unterschiedlicher Kombinationen von zwei Targets
außergewöhnlich korrosionsbeständige verschiedene amorphe
Legierungen verschiedener Zusammensetzung hergestellt,
beispielsweise Cu-Ta-, Cu-Nb-, Cu-Ta-Nb-, Cu-Ta-Ti-,
Cu-Ta-Zr-, Cu-Ta-Ti-Zr-, Cu-Ta-Nb-Ti-, Cu-Ta-Nb-Zr- und
Cu-Ta-Nb-Ti-Zr-Legierungen.
Die durch das Spritzabscheiden hergestellten amorphen
Legierungen sind einphasige Legierungen, in denen die
obenerwähnten Zusatzelemente in einem Zustand einer
gleichmäßigen festen Lösung vorliegen. Demtentsprechend
bilden sie einen außergewöhnlich gleichmäßigen und
hochkorrosionsbeständigen schützenden passiven Film in
einer schwach oxidierenden Umgebung.
Metallische Materialien lösen sich leicht in einer schwach
oxidierenden sehr aggressiven Salzsäure. Daher sollten
metallische Materialien, die für die Verwendung in einer
solchen Umgebung vorgesehen sind, die Fähigkeit haben,
einen stabilen schützenden passiven Film zu bilden. Diese
Aufgabe wird durch eine Legierung, die so viele wirksame
Elemente wie nötig enthält, erfüllt. Es ist jedoch nicht
wünschenswert, einem kristallinen Metall verschiedene
Zusatzelemente in großen Mengen zuzusetzen, weil die
resultierende Legierung von einer vielfachen
Phasenmischung ist, wobei jede Phase unterschiedliche
chemische Eigenschaften hat, und sie daher nicht so
zufriedenstellend wie beabsichtigt hinsichtlich der
Korrosionsbeständigkeit ist. Darüber hinaus ist die
chemische Heterogenität ziemlich nachteilig für die
Korrosionsbeständigkeit.
Im Gegensatz dazu sind die erfindungsgemäßen amorphen
Legierungen von einer homogenen festen Lösung. Sie
enthalten daher soviele homogen wirkende Elemente, wie
notwendig, um gleichmäßig einen stabilen passiven Film zu
bilden. Infolge der Bildung dieses gleichmäßigen passiven
Filmes weisen die erfindungsgemäßen amorphen Legierungen
eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
Mit anderen Worten sollten metallische Materialien, die
einer schwach oxidierenden Salzsäure widerstehen sollten,
einen gleichmäßigen, stabilen passiven Film in einer
solchen Umgebung bilden. Legierungen von amorpher Struktur
erlauben vielen Zusatzelementen, in Form einer einphasigen
festen Lösung vorzuliegen, und erlauben ebenso die Bildung
eines gleichmäßigen passiven Filmes.
Die Bestandteile und Zusammensetzungen der
erfindungsgemäßen Legierungen sind wie oben angegeben aus
den folgenden Gründen spezifiziert:
Ventilmetalle, beispielsweise Ta, Nb, Ti und Zr, sind in
der Lage, amorphe Strukturen zu bilden, wenn sie mit Cu
coexistieren. Für die Bildung amorpher Strukturen durch
Spritzabscheiden erfordern die Cu-Legierungen, die aus Cu
und mindestens einem Element von Ta, Nb, Ti und Zr
bestehen, einen Ventilmetallgehalt von 15 bis 85 Atom-%.
Mit der Ausnahme von Cu-Verbindungen mit mindestens einem
Element aus der Gruppe von Ti und Zr und Cu-Nb-Legierungen
mit mindestens einem Element aus der Gruppe Ti und Zr,
beispielsweise Cu-Ti, Cu-Zr, Cu-Ti-Zr, Cu-Nb-Ti, Cu-Nb-Zr
und Cu-Nb-Ti-Zr, werden amorphe binäre Cu-Nb-Legierungen
und andere amorphe auf Cu basierende Legierungen, die Ta
enthalten, nur durch Spritzabscheiden hergestellt und sind
in die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
eingeschlossen. Die vorliegende Erfindung schließt
Legierungen mit einem Gehalt von weniger als 1 Atom-% Ta
und solche, die weniger als 1 Atom-% der Summe von Ta und
Nb enthalten, aus, weil diese Legierungen als die gleichen
betrachtet werden können wie jene, die aus Cu und
mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe aus Ti
und Zr, zusammengesetzt sind, ohne daß sie Ta enthalten,
beispielsweise Cu-Ti, Cu-Zr, Cu-Ti-Zr, Cu-Nb-Ti, Cu-Nb-Zr
und Cu-Nb-Ti-Zr.
Ta, Nb, Ti und Zr stellen eine hohe
Korrosionsbeständigkeit infolge der Bildung eines
schützenden passiven Filmes in einer schwach oxidierenden
Säure zur Verfügung, und daher haben die erfindungsgemäßen
amorphen Legierungen einen ausreichend hohen
Korrosionswiderstand in korrodierenden Umgebungen,
beispielsweise Salzsäuren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann auch dann
gelöst werden, wenn die Legierungen maximal 5 Atom-% Mo
und/oder W enthalten.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Das Target bestand aus 6 Ta-Scheiben von 20 mm Durchmesser
und 10 mm Dicke, die symmetrisch in einer Cu-Scheibe von
100 mm Durchmesser und 6 mm Dicke angebracht waren, so daß
das Zentrum der Ta-Scheiben auf einem konzentrischen Kreis
von 58 mm Durchmesser auf der Oberfläche der Cu-Scheibe
lag. Die in Fig. 1 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung
wurde verwendet. Substrate waren eine Al-Scheibe, eine Typ
304 rostfreie Stahlscheibe und ein Stück Glas, die um die
zentrale Achse der Spritzabscheidungskammer während der
Drehung der Substrate selber um die Zentren der Substrate
gedreht wurden. Das Spritzabscheiden wurde bei einer
Leistung von 900 W unter einem gereinigten Ar-Strom von 10
ml/min bei einem Vakuum von 1 × 10-4 Torr durchgeführt.
Röntgenbeugungsmuster der so hergestellten
Spritzabscheidungsniederschläge zeigten die Bildung einer
amorphen Legierung. Die Elektronenprobenmikroanalyse
(electron probe microanalysis) zeigte, daß die amorphe
Legierung aus einer Cu-82,4 Atom-%-Ta-Legierung bestand.
Der Korrosionstest dieser Legierung wurde durchgeführt,
indem sie 100 Stunden in 12 N HCl bei 30°C eingetaucht
wurde, aber der Gewichtsverlust durch Korrosion konnte
durch eine Mikrowaage nicht festgestellt werden, da der
Gewichtsverlust durch Korrosion weniger als die
Nachweisgrenze der Mikrowaage betrug, das ist 7 × 10-4
mm/Jahr.
Die in Fig. 2 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung wurde
verwendet, in der eine Cu-Targetscheibe von 100 mm
Durchmesser und 6 mm Dicke war und das Target aus 6
Ta-Scheiben von 20 mm Durchmesser und 10 mm Dicke bestand,
die symmetrisch in einer Cu-Scheibe von 100 mm Durchmesser
und 6 mm Dicke angebracht waren, so daß die Zentren der
Ta-Scheiben auf einem konzentrischen Kreis von 58 mm
Durchmesser auf der Oberfläche der Cu-Scheibe installiert
waren. Substrate waren eine Al-Scheibe, eine Typ 304
rostfreie Stahlscheibe und ein Stück Glas, die um die
zentrale Achse der Spritzabscheidungskammer während der
Drehung der Substrate selbst um das Zentrum der Substrate
gedreht wurden. Das Spritzabscheiden wurde durchgeführt
bei einer Leistung an der Cu-Scheibe von 120 W und einer
Leistung der Ta-plazierten Cu-Scheibe von 725 W unter
einem gereinigten Ar-Strom von 10 ml/min und einem Vakuum
von 1 × 10-4 Torr.
Röntgenbeugung des so hergestellten
Spritzabscheidungsniederschlags zeigte die Bildung einer
amorphen Legierung. Die Elektronenprobenmikroanalyse
zeigte, daß die amorphe Legierung aus einer Cu-40-
Atom-%-Ta-Legierung bestand.
Der Korrosionstest dieser Legierung wurde durchgeführt,
indem sie 100 Stunden bei 30°C in 12 N HCl eingetaucht
wurde, aber der Gewichtsverlust durch Korrosion wurde mit
einer Mikrowaage nicht festgestellt, da der
Gewichtsverlust durch Korrosion weniger als die
Nachweisgrenze der Mikrowaage betrug, das sind 7 × 10-4
mm/Jahr.
Die in Fig. 2 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung wurde
verwendet, in der eine Cu-Targetscheibe von 100 mm
Durchmesser und 6 mm Dicke war und das Target aus 6
Ta-Scheiben von 20 mm Durchmesser und 10 mm Dicke bestand,
die symmetrisch in eine Cu-Scheibe von 100 mm Durchmesser
und 6 mm Dicke plaziert waren, so daß die Zentren der
Ta-Scheiben auf einem konzentrischen Kreis von 58 mm
Durchmesser auf der Oberfläche der Cu-Scheibe installiert
waren. Substrate waren eine Al-Scheibe, eine Typ 304
rostfreie Stahlscheibe und ein Stück Glas, die um die
zentrale Achse der Spritzabscheidungskammer während der
Drehung der Substrate selber um die Zentren der Substrate
gedreht wurde. Das Spritzabscheiden wurde bei einer
Leistung von 120 W an dem Cu-Target bei einer Leistung des
Ta-plazierten Cu-Targets von 600 W unter einem gereinigten
Ar-Strom von 10 ml/min in einem Vakuum von 1 × 10-4 Torr
durchgeführt.
Röntgenbeugung des so hergestellten
Spritzabscheidungsniederschlags zeigte die Bildung einer
amorphen Legierung. Elektronenprobenmikroanalyse zeigte,
daß die amorphe Legierung aus einer Cu-20,4
Atom-%-Ta-Legierung bestand.
Der Korrosionstest dieser Legierung wurde durchgeführt,
indem sie 100 Stunden bei 30°C in 12 N HCl eingetaucht
wurde, aber der Gewichtsverlust durch Korrosion wurde mit
einer Mikrowaage nicht festgestellt, da der
Gewichtsverlust durch Korrosion weniger als die
Nachweisgrenze der Mikrowaage betrug, das sind 7 × 10-4
mm/Jahr.
Die in Fig. 2 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung wurde
verwendet, in der verschiedene Kombinationen von zwei
Targets installiert waren.
Die angewendeten Spritzabscheidungsbedingungen und
Verfahren waren ähnlich den in den Beispielen 2 und 3
beschriebenen. Durch dieses Verfahren wurden amorphe
Cu-62,4 Atom-%-Ta-, Cu-52,7 Atom-%-Ta-, Cu-31,8-
Atom-%-Ta-, Cu-22,0 Atom-%-Ta- und Cu-15,3 Atom-%-Ta-
Legierungen hergestellt.
Die Tatsache, daß diese Legierungen sich alle im amorphen
Zustand befanden, wurde durch Röntgenbeugung bestätigt.
Der Korrosionstest dieser Legierung wurde durchgeführt,
indem sie 100 Stunden bei 30°C in 12 N HCl eingetaucht
wurden, aber die Gewichtsverluste durch Korrosion aller
dieser Legierungen wurden mit einer Mikrowaage nicht
festgestellt, da die Gewichtsverluste durch Korrosion
weniger als die Nachweisgrenze der Mikrowaage betrugen,
das sind 7 × 10-4 mm/Jahr.
Die in Fig. 2 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung wurde
verwendet, in der die Cu- und Nb-Targetscheiben von 100 mm
Durchmesser und 6 mm Dicke installiert wurden. Substrate
waren eine Al-Scheibe, eine Typ 304 rostfreie Stahlscheibe
und ein Stück Glas, die um die zentrale Achse der
Spritzabscheidungskammer während der Drehung der Substrate
selber um die Zentren der Substrate gedreht wurden. Das
Spritzabscheiden wurde bei einer Leistung des Cu-Targets
von 200 W und einer Leistung des Nb-Targets von 600 W
unter einem gereinigten Ar-Strom von 10 ml/min in einem
akuum von 1 × 10-4 Torr durchgeführt.
Röntgenbeugung der so hergestellten Spritzabscheidungsniederschläge
zeigte die Bildung einer amorphen Legierung.
Elektronenprobenmikroanalyse zeigte, daß die amorphe
Legierung aus einer Cu-73,2 Atom-%-Nb-Legierung bestand.
Die Korrosionstests dieser Legierung wurden durchgeführt,
indem sie 100 Stunden bei 30°C in 12 N HCl eingetaucht
wurden, aber der Gewichtsverlust durch Korrosion wurde mit
einer Mikrowaage nicht festgestellt, da der
Gewichtsverlust durch Korrosion weniger als die
Nachweisgrenze der Mikrowaage betrug, das sind 7 × 10-4
mm/Jahr.
Die in Fig. 2 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung wurde
verwendet, in der verschiedene Kombinationen von zwei
Targets installiert wurden.
Die verwendeten Spritzabscheidungsbedingungen und
Verfahren waren denen ähnlich, die im Beispiel 5
beschrieben sind. Durch dieses Verfahren wurden amorphe
Cu-67,0 Atom-%-Nb-, Cu-51,7 Atom-%-Nb-, Cu-44,8 Atom-%-Nb-
und Cu-15,5 Atom-%-Nb-Legierungen hergestellt.
Die Tatsache, daß diese Legierungen alle in einem amorphen
Zustand waren, wurden durch Röntgenbeugung bestätigt.
Der Korrosionstest für diese Legierungen wurden
durchgeführt, indem sie 100 Stunden bei 30°C in 12 N HCl
eingetaucht wurden, aber der Gewichtsverlust durch
Korrosion aller dieser Legierungen wurde mit einer
Mikrowaage nicht festgestellt, da der Gewichtsverlust
durch Korrosion weniger als die Nachweisgrenze der
Mikrowaage betrug, das sind 7 × 10-4 mm/Jahr.
Die in Fig. 2 gezeigte Spritzabscheidungsvorrichtung wurde
verwendet, in der verschiedene Kombinationen von zwei
Targets, beispielsweise ein Ta-plaziertes Cu-Target und
Nb-plaziertes Cu-Target, Ta-plaziertes Cu-Target und
Nb-Target, Ta-plaziertes Cu-Target und Ti-Target,
Ta-plaziertes Cu-Target und Zr-Target, Ta- und
Nb-plaziertes Cu-Target und Ti-Target, Ta- und
Nb-plaziertes Cu-Target und Zr-Target, und Ta- und
Nb-plaziertes Cu-Target und Ti- und Zr-plaziertes
Cu-Target installiert wurden.
Die verwendeten Spritzabscheidungsbedingungen und
Verfahren waren denen ähnlich, die in den Beispielen 2 bis
6 beschrieben sind. Durch dieses Verfahren wurden amorphe
Legierungen hergestellt. Die Zusammensetzungen der
Legierungen, die durch Elektronenprobenmikroanalyse
erhalten wurden, sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Tatsache, daß diese Legierungen alle in amorphem
Zustand sind, wurde durch Röntgenbeugung bestätigt.
Die Korrosionstests für diese Legierungen wurden
durchgeführt, indem sie 100 Stunden bei 30°C in 12 N HCl
eingetaucht wurden, aber der Gewichtsverlust durch
Korrosion für alle diese Legierungen wurde mit einer
Mikrowaage nicht festgestellt, da die Gewichtsverluste
durch Korrosion weniger als die Nachweisgrenze der
Mikrowaage betrugen, das sind 7 × 10-4 mm/Jahr.
Claims (3)
1. Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie 15 bis 85 Atom-% von mindestens einem
Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ta und Nb,
umfaßt, wobei die Differenz im wesentlichen aus Cu
besteht.
2. Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung,
dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt 15 bis 85
Atom-% von mindestens 1 Atom-% Ta und mindestens
ein Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ti und Zr,
umfaßt, wobei die Differenz im wesentlichen aus Cu
besteht.
3. Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierung,
dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt 15 bis 85
Atom-% von mindestens einem Element, ausgewählt aus
der Gruppe von Ti und Zr, und mindestens 1 Atom-%
der Summe von Ta und Nb umfaßt, wobei die Differenz
im wesentlichen aus Cu besteht.
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