DE68908331T2 - Amorphe Aluminiumlegierungen. - Google Patents

Amorphe Aluminiumlegierungen.

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine amorphe Al-Legierung mit Ti und/oder Zr als essentiellen Bestandteilen gelöst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Legierungen bereitgestellt:
  • (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.
  • (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.
  • (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.
  • (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.
  • (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
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen Apparaturen zur Herstellung einer Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bereitstellung von neuen amorphen Aluminiumlegierungen mit spezifischen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit.
  • 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.
  • 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:
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Bestandteile und Zusammensetzungen der Legierungen der Erfindung sind aus den folgenden Gründen wie zuvor angegeben:
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele erläutert:
    • Beispiel 1
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen zeigte die Ausbildung von amorphen Legierungen. Die Zusammensetzungen dieser amorphen Legierungen, analysiert durch Elektronensondenmikroanalyse, sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • Röntgenbeugung der so hergestellten Sputterablagerungen zeigte die Ausbildung von amorphen Legierungen. Die Zusammensetzungen dieser amorphen Legierungen, analysiert durch Elektronensondenmikroanalyse, sind in Tabelle 4 gezeigt.
  • 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
  • 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.
  • 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)

Claims (5)

1. Amorphe Aluminium-Sperrmetall-Legierung mit speziellen Eigenschaften wie hoher Korrosionsfestigkeit, hoher Abriebbeständigkeit und beträchtlicher Zähigkeit, welche aus 40-60 Atom-% Ti besteht, wobei der Rest Aluminium plus zufällige Verunreinigungen ist.
2. 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 dein wenigstens einen Element aus der Gruppe von Mo, W, Ta und Nb besteht, wobei der Rest Al plus zufällige Verunreinigungen ist.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
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