JP2677721B2 - 高耐食アモルファス合金 - Google Patents
高耐食アモルファス合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高耐食性、耐摩耗性な
ど優れた特性を備え、化学プラントを始め産業及び民生
上の種々の分野に利用可能な新しいアモルファス合金に
関するものである。
ど優れた特性を備え、化学プラントを始め産業及び民生
上の種々の分野に利用可能な新しいアモルファス合金に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、結晶質合金には見られないような
優れた耐食性を発揮するアモルファス合金が種々報告さ
れている。これらのアモルファス合金を大別すると金属
−半金属系、金属−金属系アモルファス合金の２種類に
分類できる。前者は耐食性を担う元素としてＣｒを含
み、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの遷移金属を主元素とし、さ
らにアモルファス化するためにＰやＣなどの半金属を１
５〜２０原子％含む合金系であり、後者は耐食性に有効
な元素としてＴｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａなど周期律表
でIVa、Ｖa族とＮｉ（VIII族）あるいはＣｕ（Ｉb族）
の組合せからなる合金である。
優れた耐食性を発揮するアモルファス合金が種々報告さ
れている。これらのアモルファス合金を大別すると金属
−半金属系、金属−金属系アモルファス合金の２種類に
分類できる。前者は耐食性を担う元素としてＣｒを含
み、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの遷移金属を主元素とし、さ
らにアモルファス化するためにＰやＣなどの半金属を１
５〜２０原子％含む合金系であり、後者は耐食性に有効
な元素としてＴｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａなど周期律表
でIVa、Ｖa族とＮｉ（VIII族）あるいはＣｕ（Ｉb族）
の組合せからなる合金である。
【０００３】これらの例からも明らかなように、従来報
告されている高耐食性アモルファス合金は、Ｃｒを含む
場合は半金属を添加することが必要であり、また、Ｔｉ
を含む金属−金属系合金の場合は、周期律表において離
れた位置にある族同士の元素の組合せでしか実現し得な
かった。
告されている高耐食性アモルファス合金は、Ｃｒを含む
場合は半金属を添加することが必要であり、また、Ｔｉ
を含む金属−金属系合金の場合は、周期律表において離
れた位置にある族同士の元素の組合せでしか実現し得な
かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｔｉ
あるいはＺｒとＣｒからなる合金、およびそれらの合金
にＭで表される元素（Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ）を含む合金を化学的に不均一な結晶質
合金としてではなく、高耐食性、高耐摩耗性を備えた均
一なアモルファス合金として提供するものである。
あるいはＺｒとＣｒからなる合金、およびそれらの合金
にＭで表される元素（Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ）を含む合金を化学的に不均一な結晶質
合金としてではなく、高耐食性、高耐摩耗性を備えた均
一なアモルファス合金として提供するものである。
【０００５】通常、合金は固体状態では結晶化している
が合金組成を限定して溶融状態から超急冷凝固させるな
ど、固体形成の過程で原子配列に長周期的規則性を形成
させない方法を適用すると、結晶構造を持たず、液体に
類似したアモルファス構造が得られ、このような合金を
アモルファス合金という。アモルファス合金は、多くは
過飽和固溶体の均一な単相合金であって、従来の実用金
属に比べて著しく高い強度を保有し、かつ組成に応じて
異常に高い耐食性はじめ種々の特性を示す。
が合金組成を限定して溶融状態から超急冷凝固させるな
ど、固体形成の過程で原子配列に長周期的規則性を形成
させない方法を適用すると、結晶構造を持たず、液体に
類似したアモルファス構造が得られ、このような合金を
アモルファス合金という。アモルファス合金は、多くは
過飽和固溶体の均一な単相合金であって、従来の実用金
属に比べて著しく高い強度を保有し、かつ組成に応じて
異常に高い耐食性はじめ種々の特性を示す。
【０００６】本発明者らは、未知のアモルファス合金に
ついてその特性に関する研究を広く行った結果、合金形
成過程で、溶融を必要としないスパッター法を用いるこ
とにより、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、ＮｂなどIVa、Ｖa族元素
とＡｌ、Ｃｕとのアモルファス化が可能であること、こ
れらの合金が優れた耐食性を有していることを見出し、
すでにその一部は、特願６３−５１５６７、特願６３−
５１５６８および特願昭６３−２６００２０号として出
願した。特願昭６３−２６００２０号は以下の２つの発
明からなる。
ついてその特性に関する研究を広く行った結果、合金形
成過程で、溶融を必要としないスパッター法を用いるこ
とにより、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、ＮｂなどIVa、Ｖa族元素
とＡｌ、Ｃｕとのアモルファス化が可能であること、こ
れらの合金が優れた耐食性を有していることを見出し、
すでにその一部は、特願６３−５１５６７、特願６３−
５１５６８および特願昭６３−２６００２０号として出
願した。特願昭６３−２６００２０号は以下の２つの発
明からなる。
【０００７】（１）Ｔｉを２５から６０原子％含み残部
は実質的にＡｌからなる高耐食アモルファスアルミニウ
ム合金。 （２）Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＮｂのいずれか一種または二
種以上を５原子％未満とＴｉとの合計で２５から６０原
子％含み残部は実質的にＡｌからなる高耐食アモルファ
スアルミニウム合金。
は実質的にＡｌからなる高耐食アモルファスアルミニウ
ム合金。 （２）Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＮｂのいずれか一種または二
種以上を５原子％未満とＴｉとの合計で２５から６０原
子％含み残部は実質的にＡｌからなる高耐食アモルファ
スアルミニウム合金。
【０００８】また、同様にスパッター法を用いることに
より、ＡｌはＺｒとともにアモルファス合金を作製する
ことができること、ＺｒおよびＴｉを含むＡｌ合金も均
一なアモルファス合金として得られること、また主たる
合金元素としてＺｒを含む合金は、さらにＭｏ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ｎｂのような高融点金属をも含む合金をアモルファ
ス合金として作製することができ、これらの合金はいず
れも塩酸や塩素イオンを含む溶液のような過酷な腐食性
環境中でも安定な保護皮膜を形成して自己不働態化する
高耐食性を備えたアモルファス合金であることを見出
し、特願平１−１０１７６８として出願した。特願平１
−１０１７６８は以下の３つの発明からなる。
より、ＡｌはＺｒとともにアモルファス合金を作製する
ことができること、ＺｒおよびＴｉを含むＡｌ合金も均
一なアモルファス合金として得られること、また主たる
合金元素としてＺｒを含む合金は、さらにＭｏ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ｎｂのような高融点金属をも含む合金をアモルファ
ス合金として作製することができ、これらの合金はいず
れも塩酸や塩素イオンを含む溶液のような過酷な腐食性
環境中でも安定な保護皮膜を形成して自己不働態化する
高耐食性を備えたアモルファス合金であることを見出
し、特願平１−１０１７６８として出願した。特願平１
−１０１７６８は以下の３つの発明からなる。
【０００９】（１）Ｚｒを１０〜７５原子％含み残部は
実質的にＡｌからなるアモルファスアルミニウム合金。 （２）５原子％以上のＺｒとＴｉとの合計で１０〜７５
原子％含み残部が実質的にＡｌからなる高耐食アモルフ
ァスアルミニウム合金。 （３）Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＮｂのいずれかの一種または
二種以上を５原子％未満とＺｒの合計で１０〜７５原子
％含み残部は実質的にＡｌからなる高耐食アモルファス
アルミニウム合金。
実質的にＡｌからなるアモルファスアルミニウム合金。 （２）５原子％以上のＺｒとＴｉとの合計で１０〜７５
原子％含み残部が実質的にＡｌからなる高耐食アモルフ
ァスアルミニウム合金。 （３）Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＮｂのいずれかの一種または
二種以上を５原子％未満とＺｒの合計で１０〜７５原子
％含み残部は実質的にＡｌからなる高耐食アモルファス
アルミニウム合金。
【００１０】上に述べたアモルファス合金は、いずれも
耐食性の劣るＡｌと高耐食性を担うＴｉおよびＺｒから
なるアモルファス合金であるが、耐食性の優れた元素の
組合せからなるアモルファス合金が実現できればさらに
優れた特性が期待できる。
耐食性の劣るＡｌと高耐食性を担うＴｉおよびＺｒから
なるアモルファス合金であるが、耐食性の優れた元素の
組合せからなるアモルファス合金が実現できればさらに
優れた特性が期待できる。
【００１１】ＴｉならびにＺｒは中性環境ならびに酸化
性の環境においては優れた耐食性を示し、特にＴｉは塩
素イオンを含む環境では耐孔食性の改善に効果を発揮す
る。一方、Ｃｒは、アモルファス化した場合、塩酸のよ
うな酸化力の乏しい環境においても優れた耐食性を発揮
することが知られている。これらの耐食性に優れた元素
同士を、化学的に不均一な結晶質合金としてではなく、
アモルファス合金として作製に成功することは、多くの
環境に適合する新しい耐食性合金として広い実用が期待
できる。
性の環境においては優れた耐食性を示し、特にＴｉは塩
素イオンを含む環境では耐孔食性の改善に効果を発揮す
る。一方、Ｃｒは、アモルファス化した場合、塩酸のよ
うな酸化力の乏しい環境においても優れた耐食性を発揮
することが知られている。これらの耐食性に優れた元素
同士を、化学的に不均一な結晶質合金としてではなく、
アモルファス合金として作製に成功することは、多くの
環境に適合する新しい耐食性合金として広い実用が期待
できる。
【００１２】しかし、ＴｉあるいはＺｒとＣｒは、周期
律表ではIVａ族とVIａ族に属し、きわめて近い位置にあ
るため、金属−金属系ではもちろん、半金属を添加して
もアモルファス化は困難であると言われていた。本発明
は、これらの問題を解決し、ＴｉあるいはＺｒとＣｒか
らなるアモルファス合金、ならびにこの合金に様々な金
属元素を添加したアモルファス合金を提供するものであ
る。
律表ではIVａ族とVIａ族に属し、きわめて近い位置にあ
るため、金属−金属系ではもちろん、半金属を添加して
もアモルファス化は困難であると言われていた。本発明
は、これらの問題を解決し、ＴｉあるいはＺｒとＣｒか
らなるアモルファス合金、ならびにこの合金に様々な金
属元素を添加したアモルファス合金を提供するものであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
観点から研究を継続し、耐食性の優れた元素同士からな
るアモルファス合金を探索した結果、スパッター法を用
いることにより、上に述べたＴｉやＺｒと、耐食性元素
として知られるＣｒとの組合せからなるアモルファス合
金が作製できること、さらにこれらの合金に２０原子％
以下のＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ
を添加することによりアモルファス形成範囲が広がるこ
とを見いだした。またこれらのアモルファス合金はいず
れも塩酸や塩素イオンを含むような腐食性環境中でも安
定な保護皮膜を形成して自己不働態化する高耐食性を備
えたアモルファス合金であることを見いだし、下記本発
明を達成した。
観点から研究を継続し、耐食性の優れた元素同士からな
るアモルファス合金を探索した結果、スパッター法を用
いることにより、上に述べたＴｉやＺｒと、耐食性元素
として知られるＣｒとの組合せからなるアモルファス合
金が作製できること、さらにこれらの合金に２０原子％
以下のＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ
を添加することによりアモルファス形成範囲が広がるこ
とを見いだした。またこれらのアモルファス合金はいず
れも塩酸や塩素イオンを含むような腐食性環境中でも安
定な保護皮膜を形成して自己不働態化する高耐食性を備
えたアモルファス合金であることを見いだし、下記本発
明を達成した。
【００１４】（１）Ｃｒを３０〜７５原子パーセント含
み残部は実質的にＴｉあるいはＺｒの一種もしくは二種
からなる高耐食アモルファス合金。 （２）一般式；ＸaＣｒbＭc ［ただし、ＸはＴｉ、Ｚｒから選ばれる一種もしくは二
種の元素、ＭはＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも一種の元素。
み残部は実質的にＴｉあるいはＺｒの一種もしくは二種
からなる高耐食アモルファス合金。 （２）一般式；ＸaＣｒbＭc ［ただし、ＸはＴｉ、Ｚｒから選ばれる一種もしくは二
種の元素、ＭはＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも一種の元素。
【００１５】ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで、ａ＞２
０、２０≦ｂ＜７５、０＜ｃ≦２０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１０
０］からなる高耐食アモルファス合金。
０、２０≦ｂ＜７５、０＜ｃ≦２０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１０
０］からなる高耐食アモルファス合金。
【００１６】スパッター法はアモルファス合金を作る１
つの方法であって、作製しようとするアモルファス合金
と平均組成が等しいが単相ではない複数の結晶相からな
るターゲットを焼結や溶融によって作製して用いたり、
作製しようとするアモルファス合金の主成分からなる金
属板に合金化しようとする元素を載せたり埋め込んだり
したターゲットを用いたりしてアモルファス合金は作ら
れる。
つの方法であって、作製しようとするアモルファス合金
と平均組成が等しいが単相ではない複数の結晶相からな
るターゲットを焼結や溶融によって作製して用いたり、
作製しようとするアモルファス合金の主成分からなる金
属板に合金化しようとする元素を載せたり埋め込んだり
したターゲットを用いたりしてアモルファス合金は作ら
れる。
【００１７】本発明は、この方法を活用ならびに改良す
ることによって得られたものであって以下のとおりであ
る。Ｔｉ板あるいはＺｒ板にＣｒを載せたり埋め込んだ
りしたターゲット、あるいはＴｉ板にＣｒとＺｒを載せ
たり埋め込んだりしたターゲット、Ｔｉ板あるいはＺｒ
板にＣｒと共にＭで表わされる元素（Ｍｇ、Ａｌ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ）のうち少なくとも１
種を載せたり埋め込んだりしたターゲットを用いるスパ
ッター法によって、所定の組成のアモルファス合金を得
ることができる。この場合、生成するアモルファス合金
の場所による不均一性を避けるために、たとえば図１に
示すように、スパッタ装置チャンバー６内で複数のサブ
ストレイト２をチャンバー内の中心軸１の回りに回転さ
せると共にサブストレイト自体も自転させることが望ま
しい。さらに生成するアモルファス合金の組成を広い範
囲で変化させるために、例えば図２に示すように、１つ
のターゲット４はＴｉ板にＣｒを埋め込んだものとし、
もう１つのターゲットはＺｒ板にＭで表わされる元素を
埋め込んだものとして、これら２つのターゲットを互い
に傾斜させて２つのターゲットの垂線の交わる付近にサ
ブストレイト２を置くように設置し、これら２つのター
ゲットを２つの電源で出力を互いに制御しながら同時に
作動させることも可能である。さらにターゲットとし
て、あらかじめ合金組成となるように各元素を調合した
焼結ターゲットを用いるなど、いろいろなターゲットと
方法を組み合わせることによって、上述の種々の高耐食
アモルファス合金が得られる。
ることによって得られたものであって以下のとおりであ
る。Ｔｉ板あるいはＺｒ板にＣｒを載せたり埋め込んだ
りしたターゲット、あるいはＴｉ板にＣｒとＺｒを載せ
たり埋め込んだりしたターゲット、Ｔｉ板あるいはＺｒ
板にＣｒと共にＭで表わされる元素（Ｍｇ、Ａｌ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ）のうち少なくとも１
種を載せたり埋め込んだりしたターゲットを用いるスパ
ッター法によって、所定の組成のアモルファス合金を得
ることができる。この場合、生成するアモルファス合金
の場所による不均一性を避けるために、たとえば図１に
示すように、スパッタ装置チャンバー６内で複数のサブ
ストレイト２をチャンバー内の中心軸１の回りに回転さ
せると共にサブストレイト自体も自転させることが望ま
しい。さらに生成するアモルファス合金の組成を広い範
囲で変化させるために、例えば図２に示すように、１つ
のターゲット４はＴｉ板にＣｒを埋め込んだものとし、
もう１つのターゲットはＺｒ板にＭで表わされる元素を
埋め込んだものとして、これら２つのターゲットを互い
に傾斜させて２つのターゲットの垂線の交わる付近にサ
ブストレイト２を置くように設置し、これら２つのター
ゲットを２つの電源で出力を互いに制御しながら同時に
作動させることも可能である。さらにターゲットとし
て、あらかじめ合金組成となるように各元素を調合した
焼結ターゲットを用いるなど、いろいろなターゲットと
方法を組み合わせることによって、上述の種々の高耐食
アモルファス合金が得られる。
【００１８】スパッター法で作製した本発明の組成の合
金は、前記各元素が均一に固溶した単相のアモルファス
合金である。均一固溶体である本発明のアモルファス合
金には、きわめて均一で高耐食性を保証する保護皮膜が
形成される。
金は、前記各元素が均一に固溶した単相のアモルファス
合金である。均一固溶体である本発明のアモルファス合
金には、きわめて均一で高耐食性を保証する保護皮膜が
形成される。
【００１９】酸化力が乏しく激しい腐食環境である塩
酸、あるいは塩素イオンを含む溶液中では、結晶質合金
は、その不均一性のため、しばしば不働態皮膜の弱い部
分が破れ、耐食性を損なう恐れがある。このような環境
で、合金を使用するためには、安定な保護皮膜を均一に
形成する能力を合金に付与する。これは有効元素を必要
量含み、しかもそれらが合金中に均一に存在することに
よって実現される。しかし、結晶質合金の場合、多種多
量の合金元素を添加すると、しばしば化学的性質の異な
る多相構造となり、所定の耐食性が実現し得ないことが
ある。また化学的不均一性はむしろ耐食性に有害であ
る。
酸、あるいは塩素イオンを含む溶液中では、結晶質合金
は、その不均一性のため、しばしば不働態皮膜の弱い部
分が破れ、耐食性を損なう恐れがある。このような環境
で、合金を使用するためには、安定な保護皮膜を均一に
形成する能力を合金に付与する。これは有効元素を必要
量含み、しかもそれらが合金中に均一に存在することに
よって実現される。しかし、結晶質合金の場合、多種多
量の合金元素を添加すると、しばしば化学的性質の異な
る多相構造となり、所定の耐食性が実現し得ないことが
ある。また化学的不均一性はむしろ耐食性に有害であ
る。
【００２０】これに対し、本発明のアモルファス合金は
均一固溶体であり、安定な保護皮膜を形成させ得る所定
量の有効元素を均一に含むものであるため、このような
アモルファス合金には、強固で均一な保護皮膜が生じ、
十分に高い耐食性を発揮する。
均一固溶体であり、安定な保護皮膜を形成させ得る所定
量の有効元素を均一に含むものであるため、このような
アモルファス合金には、強固で均一な保護皮膜が生じ、
十分に高い耐食性を発揮する。
【００２１】次に本発明における各成分組成を限定する
理由を述べる。Ｃｒは、ＴｉあるいはＺｒの少なくとも
一種と共にアモルファス構造を形成する元素であって、
スパッター法でアモルファス構造を形成するためには、
本発明の請求項１において３０〜７５原子％含む必要が
ある。また、請求項２において、請求項１の合金に第３
の元素としてＭで表したＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗを添加する場合、第３の元素が２０
原子％を超えると均一なアモルファス合金が形成できな
くなるため、その上限を２０原子％とする必要がある。
一方、第３の元素を添加することにより、アモルファス
合金となり得るＣｒ量の下限は、請求項１で示した３０
原子％から、２０原子％と広がることが確認できた。し
かも、第３の元素を添加しても第３の元素の量が２０原
子％以下であれば耐食性は損なわれない。ＴｉおよびＺ
ｒはＣｒと共存してアモルファス構造を形成する元素で
あるが、本発明の請求項１においてＴｉおよびＺｒのい
ずれか１種あるいは２種の合計は、２５原子％以上必要
であり、また、請求項２においては、２０原子％を超え
る量が必要である。Ｔｉ、ＺｒならびにＣｒは保護皮膜
を形成して耐食性を担う元素であり、本発明の合金はこ
れら耐食性の優れた元素同士の組合せからアモルファス
合金であり、酸化力の乏しい塩酸をはじめ、塩素イオン
を含む溶液中など多くの腐食性環境で十分な耐食性を示
す。
理由を述べる。Ｃｒは、ＴｉあるいはＺｒの少なくとも
一種と共にアモルファス構造を形成する元素であって、
スパッター法でアモルファス構造を形成するためには、
本発明の請求項１において３０〜７５原子％含む必要が
ある。また、請求項２において、請求項１の合金に第３
の元素としてＭで表したＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗを添加する場合、第３の元素が２０
原子％を超えると均一なアモルファス合金が形成できな
くなるため、その上限を２０原子％とする必要がある。
一方、第３の元素を添加することにより、アモルファス
合金となり得るＣｒ量の下限は、請求項１で示した３０
原子％から、２０原子％と広がることが確認できた。し
かも、第３の元素を添加しても第３の元素の量が２０原
子％以下であれば耐食性は損なわれない。ＴｉおよびＺ
ｒはＣｒと共存してアモルファス構造を形成する元素で
あるが、本発明の請求項１においてＴｉおよびＺｒのい
ずれか１種あるいは２種の合計は、２５原子％以上必要
であり、また、請求項２においては、２０原子％を超え
る量が必要である。Ｔｉ、ＺｒならびにＣｒは保護皮膜
を形成して耐食性を担う元素であり、本発明の合金はこ
れら耐食性の優れた元素同士の組合せからアモルファス
合金であり、酸化力の乏しい塩酸をはじめ、塩素イオン
を含む溶液中など多くの腐食性環境で十分な耐食性を示
す。
【００２２】
【実施例】次に実施例によって本発明を具体的に説明す
る。 実施例１ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＴｉ円板上の中心から半
径２９ｍｍの円周上に直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒ
と直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒを任意に選択し、３
〜９個載せたものをターゲットとし、図１に示した装置
を用い、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら２×
１０-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転してい
るガラスのサブストレイトに５６０〜２００Ｗの出力で
スパッターデポジションを行った。これらの合金の組成
はＸ線マイクロアナライザーデポジションを行った。こ
れらの合金の組成はＸ線マイクロアナライザーを用い分
析した。図３にこれらの合金のＸ線回折の結果を示す。
Ｃｒ量が２５原子％及び７７原子％では結晶に起因する
鋭い回折線が認められるが３０〜７５原子％の範囲では
アモルファス特有のハローパターンを示しておりアモル
ファス化したことがわかる。
る。 実施例１ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＴｉ円板上の中心から半
径２９ｍｍの円周上に直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒ
と直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒを任意に選択し、３
〜９個載せたものをターゲットとし、図１に示した装置
を用い、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら２×
１０-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転してい
るガラスのサブストレイトに５６０〜２００Ｗの出力で
スパッターデポジションを行った。これらの合金の組成
はＸ線マイクロアナライザーデポジションを行った。こ
れらの合金の組成はＸ線マイクロアナライザーを用い分
析した。図３にこれらの合金のＸ線回折の結果を示す。
Ｃｒ量が２５原子％及び７７原子％では結晶に起因する
鋭い回折線が認められるが３０〜７５原子％の範囲では
アモルファス特有のハローパターンを示しておりアモル
ファス化したことがわかる。
【００２３】実施例２ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＴｉ円板上の中心から半
径２９ｍｍの円周上に直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒ
を４個載せたものをターゲットとし、図１に示した装置
に取り付け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら
２×１０-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転し
ているガラスのサブストレイトに、４４０Ｗの出力でス
パッターデポジションを行った。Ｘ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によって、この合金の組成はＴｉ−３
０原子％Ｃｒであることが確認された。Ｘ線回折の結
果、図３に示したようにこの合金はアモルファスであ
る。このアモルファス合金を３０℃の１Ｍ ＨＣｌ溶液
中での分極曲線を、金属Ｔｉの分極曲線と併せて図４に
示す。金属Ｔｉの自然浸漬電位が約−０．５Ｖと低いの
に対し、アモルファスＴｉ−３０原子％Ｃｒ合金では約
−０．１５Ｖに上昇し、しかも約＋０．５Ｖまでの電位
域では不働態保持電流密度が金属Ｔｉに比べ著しく低
く、耐食性が向上したことがわかる。
径２９ｍｍの円周上に直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒ
を４個載せたものをターゲットとし、図１に示した装置
に取り付け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら
２×１０-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転し
ているガラスのサブストレイトに、４４０Ｗの出力でス
パッターデポジションを行った。Ｘ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によって、この合金の組成はＴｉ−３
０原子％Ｃｒであることが確認された。Ｘ線回折の結
果、図３に示したようにこの合金はアモルファスであ
る。このアモルファス合金を３０℃の１Ｍ ＨＣｌ溶液
中での分極曲線を、金属Ｔｉの分極曲線と併せて図４に
示す。金属Ｔｉの自然浸漬電位が約−０．５Ｖと低いの
に対し、アモルファスＴｉ−３０原子％Ｃｒ合金では約
−０．１５Ｖに上昇し、しかも約＋０．５Ｖまでの電位
域では不働態保持電流密度が金属Ｔｉに比べ著しく低
く、耐食性が向上したことがわかる。
【００２４】実施例３ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＴｉ円板上の中心から半
径２９ｍｍの円周上に直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒ
を８個載せたものをターゲットとし、図１に示した装置
に取り付け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら
２×１０-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転し
ているガラスのサブストレイトに４８０Ｗの出力でスパ
ッターデポジションを行った。Ｘ線マイクロアナライザ
ーを用いた分析によって、この合金の組成はＴｉ−７５
原子％Ｃｒであることが確認された。Ｘ線回折の結果、
図３に示したようにこの合金はアモルファスである。こ
のアモルファス合金を３０℃の１Ｍ ＨＣｌ溶液中での
分極曲線を図５に示す。アモルファスＴｉ−７５原子％
Ｃｒ合金は自己不働態化しており、その自然浸漬電位
は、＋０．１８Ｖと図５に示したアモルファスＴｉ−３
０原子％Ｃｒ合金よりさらに高くなっており、自然浸漬
電位近傍の不働態保持電流密度も１０-4Ａ／ｍ2ときわ
めて低く優れた耐食性を示すことが明らかとなった。
径２９ｍｍの円周上に直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｒ
を８個載せたものをターゲットとし、図１に示した装置
に取り付け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら
２×１０-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転し
ているガラスのサブストレイトに４８０Ｗの出力でスパ
ッターデポジションを行った。Ｘ線マイクロアナライザ
ーを用いた分析によって、この合金の組成はＴｉ−７５
原子％Ｃｒであることが確認された。Ｘ線回折の結果、
図３に示したようにこの合金はアモルファスである。こ
のアモルファス合金を３０℃の１Ｍ ＨＣｌ溶液中での
分極曲線を図５に示す。アモルファスＴｉ−７５原子％
Ｃｒ合金は自己不働態化しており、その自然浸漬電位
は、＋０．１８Ｖと図５に示したアモルファスＴｉ−３
０原子％Ｃｒ合金よりさらに高くなっており、自然浸漬
電位近傍の不働態保持電流密度も１０-4Ａ／ｍ2ときわ
めて低く優れた耐食性を示すことが明らかとなった。
【００２５】実施例４ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＴｉ円板上の中心から半
径２９ｍｍの円周上に、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣ
ｒを５個と、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｕを２個載
せたものをターゲットとし、図１に示した装置に取り付
け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら２×１０
-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転しているガ
ラスのサブストレイトに、５２０Ｗの出力でスパッター
デポジションを行った。Ｘ線回折の結果、生じた合金は
アモルファスであることが確認され、またＸ線マイクロ
アナライザーを用いた分析によって、この合金の組成は
Ｔｉ−４０原子％Ｃｒ−１５原子％Ｃｕであることが明
らかとなった。このアモルファス合金を３０℃の１Ｍ
ＨＣｌ溶液中での分極曲線を図６に示す。アモルファス
Ｔｉ−４０原子％Ｃｒ−１５原子％Ｃｕ合金は自己不働
態化しており、その自然浸漬電位は、約−０．１Ｖと図
３に示した金属Ｔｉに比べて０．４Ｖ以上高く、優れた
耐食性を示すことが明らかとなった。
径２９ｍｍの円周上に、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣ
ｒを５個と、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣｕを２個載
せたものをターゲットとし、図１に示した装置に取り付
け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら２×１０
-4Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転しているガ
ラスのサブストレイトに、５２０Ｗの出力でスパッター
デポジションを行った。Ｘ線回折の結果、生じた合金は
アモルファスであることが確認され、またＸ線マイクロ
アナライザーを用いた分析によって、この合金の組成は
Ｔｉ−４０原子％Ｃｒ−１５原子％Ｃｕであることが明
らかとなった。このアモルファス合金を３０℃の１Ｍ
ＨＣｌ溶液中での分極曲線を図６に示す。アモルファス
Ｔｉ−４０原子％Ｃｒ−１５原子％Ｃｕ合金は自己不働
態化しており、その自然浸漬電位は、約−０．１Ｖと図
３に示した金属Ｔｉに比べて０．４Ｖ以上高く、優れた
耐食性を示すことが明らかとなった。
【００２６】実施例５ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＴｉ円板上の中心から半
径２９ｍｍの円周上に、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣ
ｒを４個と、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＺｒを４２個
埋め込んだものをはじめ、第３元素を埋め込んだ様々な
ターゲットとを用い、図２に示した装置に取り付け、Ａ
ｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら２×１０4Ｔｏ
ｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転しているガラスの
サブストレイトに、それぞれのターゲットの出力を変え
てスパッターデポジションを行った。Ｘ線回折の結果、
生じた合金はアモルファスであることが確認された。ま
たＸ線マイクロアナライザーを用いた分析によって得ら
れた合金の組成を表３に示す。これらの合金は３０℃の
１Ｍ ＨＣｌ溶液中で自己不働態化しており、自然浸漬
電位は表３のようであって、高耐食アモルファス合金で
あることが判明した。
径２９ｍｍの円周上に、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＣ
ｒを４個と、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのＺｒを４２個
埋め込んだものをはじめ、第３元素を埋め込んだ様々な
ターゲットとを用い、図２に示した装置に取り付け、Ａ
ｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら２×１０4Ｔｏ
ｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転しているガラスの
サブストレイトに、それぞれのターゲットの出力を変え
てスパッターデポジションを行った。Ｘ線回折の結果、
生じた合金はアモルファスであることが確認された。ま
たＸ線マイクロアナライザーを用いた分析によって得ら
れた合金の組成を表３に示す。これらの合金は３０℃の
１Ｍ ＨＣｌ溶液中で自己不働態化しており、自然浸漬
電位は表３のようであって、高耐食アモルファス合金で
あることが判明した。
【００２７】なお、表３には比較試料として金属Ｔｉの
結果、ならびに実施例１に示すアモルファス合金の結果
をあわせて示す。
結果、ならびに実施例１に示すアモルファス合金の結果
をあわせて示す。
【００２８】
【表３】 表３ ３０℃の１Ｍ ＨＣｌ溶液中での自然浸漬電位の比較 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 合金（数字は原子％） 自然浸漬電位（ＶｖｓＳＣＥ） ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 金属Ｔｉ（比較試料） −０．５２ ──────────────────────────────── Ｔｉ−３０Ｃｒ −０．１５ Ｔｉ−５４Ｃｒ ＋０．０３ Ｔｉ−６４Ｃｒ ＋０．３５ Ｔｉ−７５Ｃｒ ＋０．１８ Ｔｉ−３５Ｚｒ−３０Ｃｒ −０．０８ Ｔｉ−５１Ｚｒ−３２Ｃｒ ＋０．０２ Ｔｉ−２２Ｚｒ−５３Ｃｒ ＋０．１１ Ｔｉ−１８Ｚｒ−７５Ｃｒ ＋０．２８ Ｚｒ−２０Ｃｒ−１７Ｍｇ −０．４５ Ｚｒ−６０Ｃｒ−８Ｍｇ ＋０．２２ Ｚｒ−３２Ｃｒ−１５Ｍｏ ＋０．０５ Ｚｒ−２２Ｃｒ−１１Ｗ −０．１０ Ｚｒ−３０Ｃｒ−５Ａｌ −０．３８ Ｔｉ−４５Ｃｒ−２０Ｃｕ −０．０２ Ｔｉ−６５Ｃｒ−１４Ｆｅ −０．２１ Ｔｉ−５０Ｃｒ−６Ｃｏ −０．０５ Ｔｉ−２０Ｃｒ−１８Ｎｉ −０．１６ Ｔｉ−７５Ｃｒ−４Ａｌ −０．３３ Ｔｉ−１２Ｚｒ−２０Ｃｒ−４Ｍｇ −０．５０ Ｔｉ−３０Ｚｒ−４２Ｃｒ−８Ａｌ −０．３８ Ｚｒ−１５Ｔｉ−３０Ｃｒ−２０Ｆｅ ＋０．１１ Ｚｒ−２６Ｔｉ−２０Ｃｒ−６Ｎｉ −０．１６ Ｚｒ−８Ｔｉ−６０Ｃｒ−１２Ｃｕ ＋０．２８ Ｔｉ−２０Ｃｒ−７Ｆｅ−１１Ａｌ −０．５０ Ｔｉ−６５Ｃｒ−４Ｎｉ−８Ｃｕ ＋０．３５ Ｔｉ−１５Ｚｒ−３０Ｃｒ−３Ｍｇ−５Ｍｏ −０．２２ Ｔｉ−８Ｚｒ−２０Ｃｒ−１１Ｃｏ−９Ｗ −０．３４ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明のアモルフ
ァス合金は、スパッター法を用いて作製した、耐食性に
優れた元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ）の組合せからなること
を特徴とする合金である。これらのアモルファス合金
は、酸化力が乏しく腐食性の激しい塩酸溶液中、さらに
塩素イオンを含む溶液中などの様々な腐食性環境におい
ても安定な保護皮膜を形成し、自己不働態化する高い耐
食性を備えた合金である。
ァス合金は、スパッター法を用いて作製した、耐食性に
優れた元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ）の組合せからなること
を特徴とする合金である。これらのアモルファス合金
は、酸化力が乏しく腐食性の激しい塩酸溶液中、さらに
塩素イオンを含む溶液中などの様々な腐食性環境におい
ても安定な保護皮膜を形成し、自己不働態化する高い耐
食性を備えた合金である。
【図１】図１は本発明アモルファス合金を作製するスパ
ッター装置の１例を示す概略図である。
ッター装置の１例を示す概略図である。
【図２】図２は他の実施例の装置の例を示す概略図であ
る。
る。
【図３】Ｘ線回折の結果を示すグラフである。
【図４】アモルファス合金、金属チタンの分極曲線を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】アモルファスＴｉ−７５Ｃｒの分極曲線を示す
グラフである。
グラフである。
【図６】アモルファスＴｉ−４０−Ｃｒ１５の溶液中で
の分極極性を示す。
の分極極性を示す。
１ サブストレイトの公転軸 ２ 自転するサブストレイト ３、４および５ ターゲット ６ スパッターチャンバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−77440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−192592（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−97827（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃｒを３０〜７５原子パーセント含み残
部は実質的にＴｉあるいはＺｒの一種もしくは二種から
なる高耐食アモルファス合金。 - 【請求項２】 一般式；ＸaＣｒbＭc ［ただし、ＸはＴｉ、Ｚｒから選ばれる一種もしくは二
種の元素、ＭはＭｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、
Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも一種の元素。ａ、ｂ、
ｃは原子パーセントで、ａ＞２０、２０≦ｂ＜７５、０
＜ｃ≦２０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００］からなる高耐食アモ
ルファス合金。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138575A JP2677721B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 高耐食アモルファス合金 |
| CA002068046A CA2068046C (en) | 1991-05-15 | 1992-05-11 | High corrosion-resistant amorphous alloys |
| FR9205780A FR2676461B1 (fr) | 1991-05-15 | 1992-05-13 | Alliages amorphes hautement resistants a la corrosion. |
| DE4216150A DE4216150C2 (de) | 1991-05-15 | 1992-05-15 | Verfahren zur Herstellung einer hochkorrosionsfesten amorphen Legierung |
| US08/207,891 US5549797A (en) | 1991-05-15 | 1994-03-07 | Highly corrosion-resistant amorphous alloys |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138575A JP2677721B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 高耐食アモルファス合金 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=15225338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3138575A Expired - Fee Related JP2677721B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 高耐食アモルファス合金 |
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|---|---|---|---|---|
| DE19614459A1 (de) * | 1996-04-12 | 1997-10-16 | Grundfos As | Elektronisches Bauelement |
| DE19614458C2 (de) * | 1996-04-12 | 1998-10-29 | Grundfos As | Druck- oder Differenzdrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE19859477B4 (de) | 1998-12-22 | 2005-06-23 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verschleißschutzschicht |
| CA2362638C (en) * | 1999-12-17 | 2009-12-15 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Hydrogen storage metal alloy and production thereof |
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| US20020162605A1 (en) * | 2001-03-05 | 2002-11-07 | Horton Joseph A. | Bulk metallic glass medical instruments, implants, and methods of using same |
| US6562156B2 (en) | 2001-08-02 | 2003-05-13 | Ut-Battelle, Llc | Economic manufacturing of bulk metallic glass compositions by microalloying |
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| FR2905707B1 (fr) * | 2006-09-08 | 2009-01-23 | Centre Nat Rech Scient | Procede pour deposer sur un substrat une couche mince d'alliage metallique et alliage metallique sous forme de couche mince. |
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| WO2015062620A1 (en) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | Inficon Gmbh | A method for preventing gases and fluids to penetrate a surface of an object |
| CN108165900A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-06-15 | 深圳大学 | 钛基非晶合金眼镜架及其制作方法 |
| CN108468001B (zh) * | 2018-04-02 | 2020-02-11 | 湘潭大学 | 纯铜增韧生物医用钛基非晶基复合材料及其制备方法 |
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| US4231816A (en) * | 1977-12-30 | 1980-11-04 | International Business Machines Corporation | Amorphous metallic and nitrogen containing alloy films |
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| US4496635A (en) * | 1980-04-09 | 1985-01-29 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Amorphous metal alloy and composite |
| JPS58153749A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-12 | Takeshi Masumoto | 小型スピ−カ用放音板 |
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| DE3616008C2 (de) * | 1985-08-06 | 1994-07-28 | Mitsui Shipbuilding Eng | Hochkorrosionsbeständige, glasartige Legierung |
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| JPH068572B2 (ja) * | 1986-08-22 | 1994-02-02 | 株式会社大林組 | コンクリ−ト構造物の構築方法並びに支持部材 |
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