HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft neue amorphe Aluminium-
Sperrmetall-Legierungen mit speziellen Eigenschaften wie
hoher Korrosionsfestigkeit, hoher Abriebbeständigkeit und
beträchtlicher Zähigkeit, welche in industriellen Anlagen,
wie chemischen Anlagen, wie auch auf verschiedenen Gebieten
des menschlichen Lebens eingesetzt werden können.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Da Ti und Zr korrosionsfeste Metalle sind, ist zu erwarten,
daß Al-Legierungen mit Ti und/oder Zr hohe
Korrosionsfestigkeit besitzen. Jedoch können verschiedene Verbindungsphasen
in ihren kristallinen Legierungen bestehen, die nach
konventionellen Gießmethoden hergestellt wurden, und daher ist der
Löslichkeitsbereich von Ti und/oder Zr in Al schmal.
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Andererseits gehören Ti, Zr, Nb, Ta, Mo und W zu
hochtemperaturbeständigen Metallen. Die Schmelzpunkte von Nb, Ta, Mo und
w sind höher als der Siedepunkt von Al. Daher ist es
schwierig, konventionelle Gießmethoden zur Herstellung von Al-Ti,
Al-Zr- und Al-Ti-Zr-Legierungen mit Nb, Ta, Mo und W
anzuwenden. Falls diese Legierungen erfolgreich nicht als
heterogene kristalline Legierungen, sondern als homogene amorphe
Legierungen hergestellt werden, haben die Legierungen
glänzende Zukunftsaussichten als neue metallische Materialien.
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Die meisten der passiven Filme, welche metallische
Materialien in milden Umgebungen schützen können, weisen den
Nachteil des Zusammenbrechens in Chlorwasserstoffsäuren auf.
Wegen der starken korrodierenden Eigenschaften von
Chlorwasserstoffsäuren gibt es keine metallischen Materialien,
welche in Chlorwasserstoffsäuren korrosionsbeständig sind.
Derzeit verwendete Aluminiumlegierungen bilden keine
Ausnahme.
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Unter Berücksichtigung der zuvor gemachten Ausführungen
bestand ein starkes Bedürfnis für weitere, neue, metallische
Materialien, welche unter harten Umgebungsbedingungen,
welche fast alle derzeit verwendeten metallischen Materialien
korrodieren, eingesetzt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung einer Aluminium-Sperrmetall-Legierung, welche nur
schwierig nach konventionellen Methoden einschließlich durch
Schmelzen hergestellt werden kann, und welche keine heterogene,
kristalline Legierung, sondern eine amorphe Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine amorphe
Al-Legierung mit Ti und/oder Zr als essentiellen Bestandteilen
gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden
Legierungen bereitgestellt:
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(1) Eine amorphe Aluminium-Sperrmetall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher
Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit, welche
aus 40-60 Atom-% Titan besteht, wobei der Rest Al plus
zufällige Verunreinigungen ist.
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(2) Eine amorphe Aluminium-Sperrmetall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus weniger als 5 Atom-% wenigstens eines
Elementes, ausgewählt aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb,
und 40-60 Atom-% der Summe von Ti und dem wenigstens
einen Element aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb
besteht, wobei der Rest Al plus zufällige
Verunreinigungen ist.
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(3) Eine amorphe Aluminium-Sperrmetall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher
Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit, welche
aus 40-75 Atom-% Zr besteht, wobei der Rest Aluminium
plus zufällige Verunreinigungen ist.
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(4) Eine amorphe Aluminium-Sperrmetall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher
Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit, welche
aus wenigstens 5 Atom-% Zr und 40-75 Atom-% der Summe
von Zr und Ti besteht, wobei der Rest Aluminium plus
zufällige Verunreinigungen ist.
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(5) Eine amorphe Aluminium-Sperrmetall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher
Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit, welche
aus weniger als 5 Atom-% wenigstens eines Elementes,
ausgewählt aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb, und
40-75 Atom-% der Summe von Zr und dem wenigstens einen
Element aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb besteht,
wobei der Rest Al plus zufällige Verunreinigungen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Fig. 1 und 2 zeigen Apparaturen zur Herstellung einer
Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bereitstellung von
neuen amorphen Aluminiumlegierungen mit spezifischen
Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher
Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit.
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Es ist allgemein bekannt, daß eine Legierung eine kristalline
Struktur im festen Zustand besitzt. Jedoch wird eine
Legierung, welche eine spezifische Zusammensetzung besitzt, durch
Verhütung der Ausbildung einer Struktur mit weitreichender
Ordnung während der Verfestigung durch beispielsweise rasches
Verfestigen aus dem flüssigen Zustand, Sputterablagerung
oder Plattieren unter spezifischen Bedingungen, oder durch
Zerstörung der Struktur der festen Legierung mit
weitreichender Ordnung durch Ionenimplantation, welche ebenfalls für
eine Übersättigung mit erforderlichen Elementen effektiv ist,
amorph. Die so gebildete, amorphe Legierung ist eine
homogene, übersättigte, feste Einphasenlösung, welche
ausreichende Mengen an verschiedenen legierenden Elementen enthält, die
zur Bereitstellung von spezifischen Eigenschaften wie hoher
Korrosionsfestigkeit, hoher mechanischer Festigkeit und
hoher Zähigkeit vorteilhaft sind.
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Von den vorliegenden Erfindern wurden eine Reihe von
Untersuchungen durchgeführt, und ihre Aufmerksamkeit richtete
sich auf die überragenden Eigenschaften von amorphen
Legierungen. Sie haben gefunden, daß amorphe Legierungen,
bestehend aus Metallen mit hohen Schmelzpunkten und Metallen
mit niedrigen Schmelzpunkten nach der
Sputterablagerungsmethode, welche kein Vermischen von metallischen Elementen
durch Schmelzen erfordert, hergestellt werden können.
Weiterhin haben die vorliegenden Erfinder gefunden, daß solche
Legierungen extrem hohe Korrosionsfestigkeit als Folge der
Bildung von schützenden Oberflächenfilmen durch spontane
Passivierung besitzen, selbst in sehr korrodierenden Säuren
mit einer geringen Oxidationskraft wie Chlorwasserstoffsäuren.
Daher wurde von den vorliegenden Erfindern die
US-Patentanmeldung Serien-No. 07/183 981 hinterlegt, welche als
Bestätigungsanmeldung (Confirmation application) Nr. 07/454 412,
erneut hinterlegt wurde, ausgegeben als US-Patent 5 303 300.
Die US-Patentanmeldung Serien-No. 07/183 981 besteht aus den
folgenden sechs Ansprüchen:
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1. Amorphe Aluminium-hochschmelzendes Metall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus 7-75 Atom-% wenigstens eines Elementes,
ausgewählt aus der Gruppe von Ta und Nb, besteht, wobei der
Rest im wesentlichen Al ist.
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2. Amorphe Aluminium-hochschmelzendes Metall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus wenigstens 5 Atom-% wenigstens eines Elementes,
ausgewählt aus der Gruppe von Ta und Nb, und 7-75 Atom-%
der Summe des wenigstens einen Elementes, ausgewählt aus
der Gruppe von Ta und Nb, und wenigstens einem Element,
ausgewählt aus der Gruppe von Ti und Zr, besteht, wobei
der Rest im wesentlichen Al ist.
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3. Amorphe Aluminium-hochschmelzendes Metall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus 7-50 Atom-% wenigstens eines Elementes,
ausgewählt aus der Gruppe von Mo und W, besteht, wobei der Rest
im wesentlichen Al ist.
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4. Amorphe Aluminium-hochschmelzendes Metall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus wenigstens 5 Atom-% wenigstens eines
Elementes, ausgewählt aus der Gruppe von Mo und W, und 7-70
Atom-% der Summe von dem wenigstens einen Element,
ausgewählt aus der Gruppe von Mo und W, und dem wenigstens
einen Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ti und Zr
besteht, wobei der Rest im wesentlichen Al ist.
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5. Amorphe Aluminium-hochschmelzendes Metall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus weniger als 50 Atom-% wenigstens eines
Elementes, ausgewählt aus der Gruppe von Mo und W, und 7-75
Atom-% der Summe von dem wenigstens einen Element,
ausgewählt aus der Gruppe von Mo und W, und dem wenigstens
einen Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ta und Nb
besteht, wobei der Rest im wesentlichen Al ist.
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6. Amorphe Aluminium-hochschmelzendes Metall-Legierung mit
speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit,
hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit,
welche aus weniger als 50 Atom-% wenigstensn eines
Elementes, ausgewählt aus der Gruppe von Mo und W, wenigstens
5 Atom-% der Summe von dem wenigstens einen Element,
ausgewählt aus Ta und Nb, und dem wenigstens einen
Element, ausgewählt aus Mo und W, und 7-75 Atom-% insgesamt
der Elemente in drei Gruppen, d.h. wenigstens dem einen
Element, ausgewählt aus der Gruppe von Ta und Nb,
wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe von Mo
und W und wenigstens einem Element, ausgewählt aus der
Gruppe von Ti und Zr, besteht, wobei der Rest im
wesentlichen Al ist.
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Die vorliegenden Erfinder führten die Untersuchungen weiter
fort und richteten ihre Aufmerksamkeit auf die überragenden
Eigenschaften von amorphen Legierungen. Sie fanden, daß
die Sputterablagerung die Herstellung von amorphen
Al-Legierungen, die Ti und/oder Zr als hauptsächliche
Legierungselemente enthalten, und weiterhin der amorphen
Al-Legierungen, die Ti und/oder Zr als hauptsächliche
Legierungselemente und hochschmelzende Metalle wie Mo, W, Tr und Nb als
in geringeren Anteilen vorliegende Legierungselemente
enthalten, ermöglichen, ohne daß ein Mischen dieser metallischen
Elemente durch Schmelzen erforderlich wäre. Weiterhin haben
die vorliegenden Erfinder gefunden, daß diese Legierungen
extrem hohe Korrosionsbeständigkeit als Folge der Ausbildung
von schützenden Oberflächenfilmen durch spontane Passivierung
besitzen, selbst in sehr korrodierenden Säuren, welche eine
geringe Oxidationskraft besitzen wie Chlorwasserstoffsäuren.
Die Legierungen der vorliegenden Erfindung wurden auf
Grundlage dieser Ergebnisse hergestellt.
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Tabelle 1 zeigt die Bestandteile und Zusammensetzungen der
in den Ansprüchen aufgeführten Legierungen.
Tabelle 1
Atom-%
wenigstens
weniger als
Rest
*1: Wenigstens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe von
Mo, W, Ta und Nb.
*2: Im wesentlichen Al.
*3: Die Summe von Ti und wenigstens einem Element,
ausgewählt aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb.
*4: Summe von Ti und Zr.
*5: Summe von Zr und wenigstens einem Element, ausgewählt
aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb.
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Die durch Sputterablagerung hergestellten, amorphen
Legierungen sind Einphasenlegierungen, in welchen die legierenden
Elemente in dem Zustand einer gleichförmigen festen Lösung
existieren. Daher bilden sie einen extrem gleichförmigen und
hochkorrosionsfesten, schützenden, passiven Film in einer
schwach oxidierenden Umgebung.
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Metallische Materialien werden in schwach oxidierender,
sehr aggressiver Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) rasch
aufgelöst. Daher sollten metallische Materialien, welche
zur Verwendung in solch einer Umgebung vorgesehen sind,
eine Fähigkeit aufweisen, einen stabilen, schützenden,
passiven Film zu bilden. Dieses Ziel wird durch eine Legierung
erreicht, welche soviel wirksame Elemente wie erforderlich
enthält. Jedoch ist es nicht wünschenswert, verschiedene
Legierungselemente in großen Mengen zu einem kristallinen
Metall zuzusetzen, da die erhaltene Legierung aus einer
Vielphasenmischung besteht, wobei jede Phase verschiedene
chemische Eigenschaften besitzt, und nicht so
zufriedenstellend hinsichtlich der Korrosionsfestigkeit ist, wie
beabsichtigt. Darüber hinaus ist chemische Heterogenität für
Korrosionsfestigkeit ziemlich schädlich.
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Im Gegensatz dazu bestehen die amorphen Legierungen der
Erfindung aus einer homogenen festen Lösung. Daher
enthalten sie homogen soviel effektive Elemente, wie zur
gleichförmigen Ausbildung eines stabilen, passiven Films
erforderlich ist. Dank der Ausbildung dieses gleichförmigen,
passiven Filmes zeigen die amorphen Legierungen der Erfindung
eine ausreichend hohe Korrosionsfestigkeit.
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Anders ausgedrückt, sollten metallische Materialien, um
schwach oxidierenden Chlorwasserstoffsäuren zu widerstehen,
einen gleichförmigen, stabilen, passiven Film in einer
solchen Umgebung ausbilden. Legierungen mit amorpher Struktur
ermöglichen die Existenz vieler Legierungselemente in der
Form einer einphasigen, festen Lösung, und sie ermöglichen
ebenfalls die Bildung eines gleichförmigen passiven Filmes.
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Die Bestandteile und Zusammensetzungen der Legierungen der
Erfindung sind aus den folgenden Gründen wie zuvor angegeben:
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Ti, Zr, Ta, Nb, Mo und W sind in der Lage, die amorphe
Struktur auszubilden, wenn sie mit Al koexistieren. Für die
Ausbildung der amorphen Struktur durch Sputtern ist es
erforderlich, daß die Al-Legierungen, welche aus Al und Ti bestehen,
25-60 Atom-% Ti enthalten, und die Al-Legierung, welche
aus Al und Zr bestehen, müssen 10-75 Atom-% Zr enthalten.
Die amorphe Struktur für die ternären Al-Zr-Ti-Legierungen
wird durch Sputtern ausgebildet, falls die Summe von Ti und
wenigstens 5 Atom-% Zr 10-75 Atom-% beträgt. Unter diesen
amorphen Legierungen besitzen Al-Legierungen, welche
wenigstens 40 Atom-% Ti und/oder Zr enthalten, besonders hohe
Korrosionsfestigkeit. Konsequenterweise sollen die
Legierungen in der vorliegenden Erfindung wenigstens 40 Atom-% Ti
und/oder Zr enthalten.
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Die Al-Legierungen mit Mo, W, Ta und/oder Nb bilden die
amorphe Struktur in weiten Zusammensetzungsbereichen aus,
und die Zugabe von Mo, W, Ta und/oder Nb zu den
Al-Legierungen, welche Ti und/oder Zr als hauptsächliche
Legierungselemente enthalten, ergibt die Bildung der amorphen Struktur
in breiten Zusammensetzungsbereichen. Jedoch sind die Al-
Legierungen, welche wenigstens 5 Atom-% wenigstens eines
Elementes, ausgewählt aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb,
enthalten, in der US-Patentanmeldung Nr. 07/183 981
eingeschlossen. Daher ist bei der vorliegenden Erfindung der Gehalt von
wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe von
Mo, W, Ta und Nb, auf weniger als 5 Atom-% beschränkt.
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Ti, Zr, Mo, W, Ta und Nb sind in der Lage, einen schützenden,
passiven Film in einer schwach oxidierenden Säure auszubilden,
und daher haben die amorphen Legierungen der vorliegenden
Erfindung eine ausreichend hohe Korrosionsfestigkeit in
korrodierenden Umgebungen wie Chlorwasserstoffsäuren.
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Die Herstellung der Legierung der vorliegenden Erfindung wird
nach der Sputterablagerungsmethode durchgeführt. Das Sputtern
wird unter Verwendung eines gesinterten oder legierten,
kristallinen Targets von Mehrfachphasen, dessen
durchschnittliche Zusammensetzung dieselbe wie diejenige der
herzustellenden amorphen Legierungen ist, durchgeführt. Das Sputtern
wird ebenfalls unter Verwendung eines Targets durchgeführt,
das aus einem Metallblech eines der Bestandteile in der
herzustellenden amorphen Legierung besteht, und anderen
Metallbestandteilen, welche auf dem Metallblech angeordnet sind.
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In der vorliegenden Erfindung ist es schwierig,
Legierungstargets aus Aluminium mit Sperrmetallen herzustellen, und
daher werden Targets verwendet, welche aus einer Al-Scheibe
bestehen, auf welcher wenigstens ein Element, ausgewählt aus
den Sperrmetallen, angeordnet ist. Die Legierungen der
vorliegenden Erfindung können unter Verwendung des Al-Blechtargets,
auf welchem Sperrrnetalle angeordnet sind, hergestellt werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Apparatur kann verwendet werden. Um
lokale Heterogenität der Zusammensetzung der gesputterten
Legierungen zu vermeiden, ist es wünschenswert, eine Drehung
der Substratscheibe 2 rund um eine Zentralachse 1 der
Sputterkammer 6 zusätzlich zu der Umdrehung der Substratscheibe
selbst rund um den Mittelpunkt der Substratscheibe
durchzuführen. Die Bahn der Substratscheibe befindet sich
unmittelbar oberhalb des Zentrums des Targets 3.
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Um die Zusammensetzung der gebildeten, amorphen Legierungen
in breitem Maße zu verändern, kann die in Fig. 2 gezeigte
Apparatur verwendet werden. Falls beispielsweise eine
Al-Scheibe als Target 4 verwendet wird, wird eine Al-Scheibe mit
eingebettetem Ti als Target 5 verwendet. Diese zwei Targets sind
geneigt in der Sputterkammer 6 in einer solchen Weise
installiert, daß der Schnittpunkt der Senkrechten zu den
Mittelpunkten dieser zwei Targets auf der Bahn des Mittelpunktes
der Substratscheibe 2, welche sich rund um eine Mittelachse 1
der Sputterkammer 6 zusätzlich zu der Drehung der
Substratscheibe selbst um den Mittelpunkt der Substratscheibe dreht,
liegt. Wenn diese zwei Targets unabhängig voneinander durch
zwei voneinander unabhängige Energiequellen betrieben werden,
werden amorphe Al-Ti Legierungen gebildet, deren
Zusammensetzungen von den relativen Energien der zwei Targets
abhängen. Auf diese Weise werden, wenn unterschiedliche,
verschiedene Kombinationen von zwei Targets verwendet werden,
unterschiedliche amorphe Legierungen gebildet wie Al-Ti, Al-Zr,
Al-Ti-Zr, Al-Ti-Mo, Al-Ti-W, Al-Ti-Ta, Al-Ti-Nb, Al-Zr-Mo,
Al-Zr-W, Al-Zr-Ta, Al-Zr-Nb, Al-Ti-Mo-W, Al-Ti-Mo-Ta, Al-Ti-
Mo-Nb, Al-Ti-Mo-W-Ta, Al-Ti-Mo-W-Nb, Al-Ti-Mo-W-Ta-Nb, Al-Zr-
Mo-W, Al-Zr-Mo-Ta, Al-Zr-Mo-Nb, Al-Zr-Mo-W-Ta, Al-Zr-Mo-W-Nb
und Al-Zr-Mo-W-Ta-Nb.
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Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele
erläutert:
Beispiel 1
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Die Targets bestanden aus 7 und 8 Ti-Scheiben von 20 mm
Durchmesser und 1 mm Dicke, die symmetrisch auf einer Al-Scheibe
von 100 mm Durchmesser und 6 mm Dicke so angeordnet waren, daß
der Mittelpunkt der Ti-Scheiben auf einem konzentrischen Kreis
von 58 mm Durchmesser auf der Oberfläche der Al-Scheibe
vorlag. Die in Fig. 1 gezeigte Sputterapparatur wurde verwendet.
Die Substrate waren eine Al-Scheibe und zwei Gläser, welche
um die Mittelachse der Sputterkammer während der Drehung der
Substrate selbst um den Mittelpunkt des Substrates gedreht
wurden. Das Sputtern wurde bei einer Energie von 240-200 Watt
unter gereinigter Ar-Strömung von 5 ml/min bei einem Vakuum
von 2,67 x 10&supmin;&sup4; mbar (2 x 10&supmin;&sup4; Torr) durchgeführt.
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Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen
zeigten die Bildung von amorphen Legierungen.
Elektronensondenmikroanalyse zeigte, daß die amorphen Legierungen aus
Al-49 Atom-% Ti- und Al-60 Atom-% Ti-Legierungen bestanden.
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Diese Legierungen waren in 0,075 m/l Na&sub2;B&sub4;O&sub7;-0,3 M/l H&sub3;BO&sub3;-
0,5 M/l NaCl bei 25ºC spontan passiv, und die
Passivitätsdurchbruchspotentiale der Legierungen, gemessen durch
anodische Polarisation in dieser Lösung, betrugen 0,73 und 0,80
V(SCE), was sehr hoch war. Infolgedessen sind diese amorphen
Legierungen hochkorrosionsfest.
Beispiel 2
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Die in Fig. 2 gezeigte Sputterapparatur wurde verwendet, in
welcher verschiedene Arten von Al-Targetscheiben mit
verschiedenen angeordneten Metallen installiert waren. Die Substrate
waren eine Al-Scheibe und zwei Gläser, welche um die
Mittelachse der Sputterkammer während der Drehung der Substrate
selbst um das Zentrum der Substrate, gedreht wurden. Das
Sputtern wurde bei verschiedenen Energien der zwei Targets
unter gereinigter Ar-Strömung von 5 ml/min bei einem Vakuum
von 1,33 x 10&supmin;&sup4; mbar (1 x 10&supmin;&sup4; Torr) durchgeführt.
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Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen
zeigte die Ausbildung von amorphen Legierungen. Die
Zusammensetzungen dieser amorphen Legierungen, analysiert durch
Elektronensondenmikroanalyse, sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Diese Legierungen waren in 0,075 M/l Na&sub2;B&sub4;O&sub7;-0,3 M/l H&sub3;BO&sub3;-
0,5 M/l NaCl bei 25ºC spontan passiv, und die
Passivitätsdurchbruchspotentiale der Legierungen, gemessen durch
anodische
Polarisation in dieser Lösung und in 1 N HCl bei 30ºC,
sind in Tabelle 2 gezeigt. Daher sind diese amorphen
Legierungen hochkorrosionsfest.
Tabelle 2
Lochfraßpotentiale von amorphen Legierungen, gemessen in
0,075 M/l Na&sub2;B&sub4;O&sub7;-0,3M/l H&sub3;BO&sub3;-0,5M/l NaCl bei 25ºC und in
1 N HCl bei 30ºC
Lochfraßpotential mV(SCE)
Legierung (Atom-%)
Kristalline Metalle
Beispiel 3
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Die Targets bestanden aus 4 - 8 Zr-Scheiben von 20 mm
Durchmesser und 1 mm Dicke, die symmetrisch auf einer Al-Scheibe
von
100 mm Durchmesser und 6 mm Dicke so angeordnet waren,
daß der Mittelpunkt der Zr-Scheiben auf einem konzentrischen
Kreis von 58 mm Durchmesser auf der Oberfläche der Al-Scheibe
vorlag. Die in Fig. 1 gezeigte Sputterapparatur wurde
verwendet. Die Substrate waren eine Al-Scheibe und zwei Gläser,
welche um die Mittelachse der Sputterkammer während der Umdrehung
der Substrate selbst um den Mittelpunkt der Substrate gedreht
wurden. Das Sputtern wurde bei einer Energie von 560-200 Watt
unter gereinigter Ar-Strömung von 5 ml/min bei einem Vakuum
von 2,67 x 10&supmin;&sup4; mbar (2 x 10&supmin;&sup4; Torr) durchgeführt.
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Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen
zeigten die Ausbildung von amorphen Legierungen.
Elektronensondenmikroanalyse zeigte, daß die amorphen Legierungen
aus Al-40 Atom-% Zr-, Al-45 Atom-% Zr-, Al-57 Atom-% Zr-,
Al-69 Atom-% Zr- und Al-75 Atom-% Zr-Legierungen bestanden.
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Diese Legierungen waren in 1 N HCl bei 30ºC spontan passiv,
und ihre Korrosionsgeschwindigkeiten sind in Tabelle 3
gezeigt. Daher sind diese amorphen Legierungen
hochkorrosionsfest.
Tabelle 3
Korrosionsgeschwindigkeiten, gemessen
in 1 N HCl bei 30ºC
Legierung (Atom-%)
Korrosionsgeschwindigkeit (mm/Jahr)
Beispiel 4
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Die in Fig. 2 gezeigte Sputterapparatur wurde verwendet, in
welcher verschiedene Arten von Al-Targetscheiben mit hierauf
angeordneten unterschiedlichen Metallen installiert waren.
Die Substrate waren eine Al-Scheibe und zwei Gläser, welche
um die Mittelachse der Sputterkammer während der Drehung der
Substrate selbst um den Mittelpunkt der Substrate, gedreht
wurden. Das Sputtern wurde bei verschiedenen Energien der
zwei Targets unter gereinigter Ar-Strömung von 5 ml/min bei
einem Vakuum von 2,67 x 10&supmin;&sup4; mbar (2 x 10&supmin;&sup4; Torr)
durchgeführt.
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Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen
zeigte die Ausbildung von amorphen Legierungen. Die
Zusammensetzungen dieser amorphen Legierungen, analysiert durch
Elektronensondenmikroanalyse, sind in Tabelle 4 gezeigt.
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Diese Legierungen waren in 1 N HCl bei 30ºC spontan passiv,
und die Korrosionsgeschwindigkeiten dieser Legierungen,
gemessen in 1 N HCl bei 30ºC, sind in Tabelle 4 gezeigt. Daher
sind diese amorphen Legierungen hochkorrosionsfest.
Tabelle 4
Korrosionsgeschwindigkeiten, gemessen
in 1 N HCl bei 30ºC
Legierung (Atom-%)
Korrosionsgeschwindigkeit (mm/Jahr)
Beispiel 5
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Die Targets bestanden aus 1-7 Zr-Scheiben von 20 mm
Durchmesser und 1 mm Dicke und 2-7 Ti-Scheiben von 20 mm
Durchmesser und 1 mm Dicke, symmetrisch angeordnet auf einer
Al-Scheibe von 100 mm Durchmesser und 6 mm Dicke, so daß 3-8 der
Summe von Zr und Ti plaziert waren. Die in Fig. 1 gezeigte
Sputterapparatur wurde verwendet. Die Substrate waren eine
Al-Scheibe und zwei Gläser, welche um die Mittelachse der
Sputterkammer während Drehung der Substrate selbst um den
Mittelpunkt der Substrate gedreht wurden. Das Sputtern wurde
bei einer Energie von 560-200 Watt unter gereinigter
Ar-Strömung von 5 ml/min bei einem Vakuum von 2,67 x 10&supmin;&sup4; mbar
(2 x 10&supmin;&sup4; Torr) durchgeführt.
-
Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen
zeigte die Bildung von amorphen Legierungen. Die
Zusammensetzungen dieser amorphen Legierungen wurden durch
Elektronensondenmikroanalyse analysiert und sind in Tabelle 5
gezeigt.
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Die Lochfraßpotentiale dieser Legierungen, gemessen in
0,075 M/l Na&sub2;B&sub4;O&sub7;-0,3 M/l H&sub3;BO&sub3;-0,5 M/l NaCl bei 25ºC und
in 1 N HCl bei 30ºC sind in Tabelle 5 gezeigt. Daher sind
diese amorphen Legierungen hochkorrosionsfest.
Tabelle 5
Lochfraßpotentiale von amorphen Legierungen, gemessen
in 0,075 M/l Na&sub2;B&sub4;O&sub7;-0,3 M/l H&sub3;BO&sub3;-0,5 M/l NaCl bei 25ºC
und in 1 N HCl bei 30ºC
Legierung (Atom-%)
Lochfraßpotential mV(SCE)