JP2965805B2 - 耐高温腐食性アモルファス合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温の硫化雰囲気および
酸化雰囲気に共に耐える耐高温腐食性に優れ、化学プラ
ントをはじめ産業およ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】本発明者らは、これまで高温の濃厚な酸
中など結晶質合金では耐え得ない激しい腐食性環境にお
いて、高耐食性を示す各種アモルファス合金を見出して
きた。これらのアモルファス合金は金属−半金属合金お
よび金属−金属合金に大別される。金属−半金属合金
は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの鉄族元素とアモルファス化
に必要な１０〜２５原子％程度のＰ，Ｃ，Ｂ，Ｓｉなど
の半金属元素からなり、水溶液中における高耐食性はＣ
ｒを添加することによって実現されている。これに対
し、金属−金属系合金はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ
などの元素とＴａ，Ｎｂ，Ｚｒ，ＴｉなどIVａ族および
Ｖａ族のバルブメタルとからなるものである。この場
合、水溶液中における耐食性はアモルファス合金を構成
するバルブメタルによるものであって、なかでもＶａ族
のＴａあるいはＮｂを含む合金の耐食性がきわめて高
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高温の酸化性気体環境
において、最も安定な酸化物スケールを形成する合金元
素はアルミニウムであり、ついでクロムであるため、こ
れらを含む合金が耐高温酸化性合金として用いられてき
た。しかし、これらの元素の高温硫化に対する耐食性は
高くない。一方、高温の硫化性環境において優れた保護
性を備えた硫化物スケールを形成する合金元素は、モリ
ブデン、タングステン、ニオブ、タンタルなどである。
しかし、耐硫化性の高い元素は酸化性環境ではモリブデ
ン、タングステンのように酸化物が昇華したり、ニオ
ブ、タンタルのように金属よりはるかに大きな体積の酸
化物が生じて割れて保護能力がないため、硫化性と酸化
性が共存する高温気体の環境で用い得る金属材料は見出
されていない。

【０００４】しかし、実際の高温腐食環境では、硫黄と
酸素の分圧は大きく変動する。したがって、高温の硫化
性および酸化性環境にともに耐える金属材料の出現が切
望されている。

【０００５】本発明は単相固溶体を形成するアモルファ
ス合金の特性とスパッター法によるアモルファス化が合
金化に溶融を必要としないことを活用して、低沸点の耐
酸化性金属と高融点の耐硫化性金属からなる耐高温腐食
性アモルファス合金を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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
急冷凝固させたり、所定のターゲットを用いてスパッタ
ーデポジットさせるなど、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、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をはじめ種々の特性
を示す。

【０００７】本発明者らは新しいアモルファス合金を創
製し、その性質に関する研究を広く行った結果、合金生
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
によって、低融点金属と高融点金属とのアモルファス合
金を作製し得ることを見いだし、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，ＷなどのIVａ族、Ｖａ族およびVIａ族元素と
Ｃｕ，ＡｌなどのＩｂ族およびIIIｂ族元素とからなる
アモルファス合金を作製することに成功した。これらの
１部は特願昭６２−１０３２９６号、特願昭６３−５１
５６７号、特願昭６３−５１５６８号および特願昭６３
−２６００２０号として出願した。これらの研究をさら
に継続し、周期率表における近接族間の元素からなる高
耐食金属−金属系アモルファス合金の作製を試みた結
果、IVａ族元素のＴｉ，ＺｒとVIａ族元素のＣｒとから
なるアモルファス合金およびＶａ族元素のＴａ，Ｎｂと
VIａ族元素のＣｒとからなるアモルファス合金の作製に
成功し、さきに特願平３−１３８５７５号および特願平
３−２６７５４２号として、それぞれ出願した。本発明
者らは、さきにこれらの研究を継続し、合金生成条件な
どを検討した結果、低融点軽元素であるＡｌとＣｒから
なる高耐食アモルファスアルミニウム合金およびこれに
さらに耐食性を向上させる種々の元素を含むアモルファ
スアルミニウム合金の作製に成功し、特願平４−２９３
６２および特願平４−２９３６５として出願した。

【０００８】本発明者らは、さらにこのようにして作製
した合金の特性を研究した結果、これまで実現しなかっ
た高温における酸化と硫化の両方に耐える耐高温腐食性
アモルファス合金の作製に成功し、特願平４−２９３６
２号および特願平４−２９３６５号として出願した。

【０００９】本発明者らは、さらにこのようにして作製
した合金の特性を研究した結果、これまで実現しなかっ
た高温における酸化と硫化の両方に耐える耐高温腐食性
アモルファス合金を見出し、特願平４−８５５２９号お
よび特願平４−８５５３０号として出願した。

【００１０】本発明者らは、特願平４−８５５２９号お
よび特願平４−８５５３０号に出願した材料についてさ
らに性能の向上を図った結果、これらにＳｉを添加する
ことによって、耐酸化性がさらに著しく向上をすること
を見いだし、本発明を達成した。

【００１１】本発明は、特許請求の範囲第１項ないし第
１４項に示す１４の発明からなるものであるが、次の表
１に本発明の構成元素および含有率を示す。

【００１２】

【表１】 （＊１） Ｍｏ，Ｗの少なくとも１種 （＊２） Ｔａ，Ｎｂの少なくとも１種 （＊３） Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも１種 （＊４） Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも１種 （＊５） 実質的残部 （＊６） 実質的残部ＡｌとＣｒの少なくとも１種 （＊７） Ｍｏ，Ｗの少なくとも１種とＣｒとの合計 （＊８） 但し、ＡｌとＳｉの合計で３０原子％以上 （＊９） Ｍｏ，Ｗの少なくとも１種５０原子以下とＴ
ａ，Ｎｂの少なくとも１種との合計 （＊１０）Ｍｏ，Ｗの少なくとも１種７原子％以上とＺ
ｒ，Ｔｉの少なくとも１種との合計 （＊１１）Ｔａ，Ｎｂの少なくとも１種７原子％以上と
Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも１種との合計 （＊１２）Ｍｏ，Ｗの少なくとも１種５０原子％以下と
Ｔａ，Ｎｂの少なくとも１種との合計で７原子％以上と
Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも１種との合計 （＊１３）但しＡｌとＣｒの少なくとも１種１０原子％
以上とＳｉの合計で２５原子％以上

【００１３】スパッター法はアモルファス合金を作る一
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
したものを用いたりしてアモルファス合金は作られる。

【００１４】本発明は、この方法を活用ならびに改良し
たものであって以下のとおりである。Ａｌ−Ｍｏ−Ｓｉ
合金ターゲットを溶融法などで作製することはさほど容
易ではないが、Ａｌ板にＭｏ塊およびＳｉ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、高耐高温腐食性を備えたアモルファスＡｌ−Ｍｏ−
Ｓｉ合金を得ることができる。この場合、生成するアモ
ルファス合金に場所による不均一性の発生を避けるため
に、例えば図１に示すようにスパッター装置チャンバー
６内で複数のサブストレイト２をチャンバーの中心軸１
の回りに回転させる公転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。更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
示すように一つのターゲット４はＭｏ板とし、もう一つ
のターゲット５はＡｌ−Ｓｉ合金板として、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
に抑制しながら同時に作動させる。この方法によって生
成するアモルファス合金中の合金元素の濃度を自由に変
えたり、更にこのバリエーションとしてＡｌ板あるいは
Ｃｒ板にＳｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ，Ｃｕ，ＭｏおよびＷを埋め込んだターゲットを用
いるなどいろいろなターゲットと方法を組合せることに
よって、種々の高耐高温腐食アモルファス合金が得られ
る。２つのターゲットを用いる方法においては、均一な
アモルファス合金を作成するために特にサブストレイト
の公転と自転が必要である。

【００１５】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。環境の硫化性と酸化性が変化するような環
境で金属材料を使用するためには、安定な硫化物あるい
は酸化物皮膜を形成する能力を金属材料に付与する必要
がある。これは有効元素を必要量含む合金を作ることに
よって実現される。しかし結晶質金属の場合、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、高耐高温腐食性を保証する保護皮膜が
均一には生成せず、所定の耐食性が実現し得ないことが
ある。また、化学的不均一性の発生はむしろ耐食性に有
害である。

【００１６】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要
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、均一な保護皮膜が生じ、十分に
高い耐食性を発揮する。すなわち、激しい腐食性環境に
耐える金属材料が備えるべき条件は、それぞれの腐食環
境に応じた安定な保護皮膜が材料に均一に生じる高い保
護皮膜形成能力を持つことである。これは本発明の合金
組成で実現され、また合金がアモルファス構造を有する
ことは、複雑な組成の合金を単相固溶体として作成する
ことを可能にし、均一な保護皮膜形成を保証するもので
ある。

【００１７】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。ＡｌおよびＣｒは酸化性雰囲気において
安定なアルミナおよびクロミア保護スケ−ルを形成する
元素であるため、本発明において、合金の実質的残部と
して、ＡｌおよびＣｒの少なくとも１種を１０原子％以
上含まれなければならない。また、Ｓｉは酸化性雰囲気
においてシリカスケ−ルを形成して保護性を発揮すると
共に、アルミナおよびクロミアスケ−ルの生成を促進す
るため有効な元素である。耐硫化性は、Ｍｏ，Ｗ，Ｔ
ａ，Ｎｂとの合金化によって保証される。したがって、
本発明の合金は、Ｍｏ，Ｗ，ＴａおよびＮｂの少なくと
も１種を含まなければならない。

【００１８】Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ
はＡｌと共存するとアモルファス構造を形成する元素で
あり、Ａｌの一部をＳｉで置換してもアモルファス構造
の生成には、なんら支障はない。この場合、Ｍｏおよび
Ｗは多すぎても少なすぎてもアモルファス構造にならな
いため、本発明の第１項におけるＭｏおよびＷの少なく
とも１種とＡｌおよびＳｉとの合金では、ＭｏおよびＷ
の少なくとも１種を７−５０原子％とする必要がある。
また、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの少なくとも１種を添加
する本発明の第３項において、ＭｏおよびＷの少なくと
も１種を７原子％以上５０原子％未満とする必要があ
る。しかしながら、ＣｒはＭｏおよびＷと同族の金属で
あるためＭｏおよびＷの少なくとも１種とＣｒを含み、
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａを含まない本発明の第２項およ
び第４項においては、ＭｏおよびＷの少なくとも１種と
Ｃｒの合計を５０原子以下にとどめる必要がある。いず
れにおいてもＭｏおよびＷの下限は２０ａｔ％であれ
ば、又より好ましい結果が得られる。一方、Ｔａ，Ｎ
ｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＡｌはＣｒと共存するとアモルファス
構造を形成する元素であり、Ｃｒの一部をＳｉで置換し
てもアモルファス構造の生成にはなんら支障はない。し
たがって、Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも１種を
含む本発明の第３項ないし第１４項においては、Ｍｏ，
Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも１種を７−７
５原子％含めばアモルファス構造の形成を保証し、Ａｌ
およびＣｒは、少なくとも１種を含めば、耐酸化性およ
びアモルファス構造の形成を保証することができる。

【００１９】一方、高融点金属の一部をＦｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕで置換することもできる。しかし、これらの元
素の多量添加は、耐硫化性を低下させるので、本発明の
第３項、第４項および第１０項ないし第１４項におい
て、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕから選ばれる１種以上の元
素は、２０原子％以下としなければならない。本発明の
合金はスパッター法で作られる。通常、スパッター法に
は焼結あるいは合金化した多相からなるターゲットが用
いられる。しかし、本発明の合金のように低沸点のＡｌ
と高融点金属の合金を溶融を含む通常の方法で作製する
ことはきわめて困難である。これに対し、本発明者らは
さきに、アモルファス合金を構成する元素の板上に、合
金化用の元素の小片を載せたターゲットを用いることに
よって、アモルファス合金が得られることを見出してい
る。

【００２０】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。

【００２１】実施例１ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＡｌ−１５ａｔ％Ｓｉ合
金円板上の中心から半径２９ｍｍの円周上に、直径２０
ｍｍ厚さ１．５ｍｍのＴａ円板を３個と１５ｍｍ×１５
ｍｍのＳｉ片３個を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１×１０^-3Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならび
に公転しているステンレス鋼および石英板のサブストレ
イトに約６４０Ｗ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、その組成はＡｌ−３３原子％Ｍｏ−
１６原子％Ｓｉ合金であることが明らかになった。この
合金を９００℃の大気中に曝した際の重量変化は放物線
則に従い、緻密な酸化物スケールが生じていることを示
した。酸化速度常数は、７．３×１０^-14ｇ²ｃｍ^-4ｓ^-1
ときわめて小さく、耐酸化性が著しく高いことが判明し
た。この合金を９００℃、１０^-2気圧の硫黄蒸気に曝し
た際の重量変化は放物線則に従い、緻密な硫化物スケー
ルが生じていることを示した。硫化速度常数は４．３×
１０^-12ｇ²ｃｍ^-4ｓ^-1ときわめて小さく、耐硫化性が著
しく高いことが判明した。したがって、本アモルファス
合金は、きわめて高い耐高温腐食性を備えていることが
判明した。

【００２２】実施例２ 直径１００ｍｍ、厚さ６ｍｍのＮｂ円板とＡｌ−１５原
子％Ｓｉ合金円板に１５ｍｍ×１５ｍｍのＳｉ片３個を
載せたものをターゲットとし、図２に示す装置に取付
け、Ａｒを５ｍｌ／ｍｉｎの速度で流しながら１×１０
^-3Ｔｏｒｒの真空に保ち、自転ならびに公転しているス
テンレス鋼および石英板のサブストレイトにスパッター
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。Ｘ線マイクロア
ナライザーを用いた分析の結果、この合金はＡｌ−２８
原子％Ｎｂ−１４原子％Ｓｉ合金であることが判明し
た。この合金を９００℃の大気中に曝した際の重量変化
は放物線則に従い、緻密な酸化物スケールが生じている
ことを示した。酸化速度常数は１．７×１０^-11ｇ²ｃｍ
^-4ｓ^-1ときわめて小さく、耐酸化性が著しく高いことが
判明した。この合金を９００℃、１０^-2気圧の硫黄蒸気
に曝した際の重量変化は放物線則に従い、緻密な硫化物
スケールが生じていることを示した。硫化速度常数は
２．３×１０^-12ｇ²ｃｍ^-4ｓ^-1ときわめて小さく、耐硫
化性が著しく高いことが判明した。したがって、本アモ
ルファス合金は、きわめて高い耐高温腐食性を備えてい
ることが判明した。

【００２３】実施例３ 実施例１と同様に図１の装置を用い、種々の組合せのタ
ーゲットを取り付けステンレス鋼および石英板のサブス
トレイトに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
て求められた組成は、表２の通りである。これらの合金
はいずれもきわめて高い耐高温腐食性を備えている。

【００２４】

【表２】アモルファス合金の９００℃の空気中における
酸化の放物線速度定数（ｇ²ｃｍ~⁴ｓ~¹）と９００℃、
硫黄分圧１０~²ａｔｍの雰囲気における硫化の放物線速
度定数（ｇ²ｃｍ~⁴ｓ~¹） 合 金 酸化 硫化 Al-50Si-3Mo-4W 1x10~¹⁴ 4x10~¹¹ Al-40Si-25Mo-25W 8x10~¹⁴ 2x10~¹² Al-30Si-43Cr-3Mo-4W 1x10~¹⁴ 9x10~¹⁰ Al-30Si-10Cr-20Mo-20W 4x10~¹⁴ 2x10~¹² Al-50Si-3Mo-4W-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 2x10~¹⁴ 8x10~¹⁰ Al-30Si-25Mo-25W-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 9x10~¹⁴ 4x10~¹¹ Al-15Si-43Cr-3Mo-4W-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 2x10~¹⁴ 9x10~¹⁰ Al-15Si-10Cr-20Mo-20W-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 9x10~¹⁴ 8x10~¹¹ Al-50Si-3Nb-4Ta 3x10~¹² 3x10~¹¹ Al-20Si-35Nb-35Ta 8x10~¹¹ 2x10~¹² Cr-50Si-13Nb-12Ta 1x10~¹² 3x10~⁹ Al-20Cr-20Si-20Nb-20Ta 3x10~¹² 5x10~¹⁰ Al-50Si-2Mo-1W-2Nb-2Ta 1x10~¹⁴ 5x10~¹¹ Al-10Si-25Mo-25W-12Nb-13Ta 2x10~¹² 9x10~¹³ Cr-20Si-20Mo-20W-12Nb-13Ta 7x10~¹² 4x10~¹⁰ Al-10Cr-20Si-20Mo-20W-12Nb-13Ta 2x10~¹² 1x10~¹⁰ Al-50Si-3Mo-4W-2Ti-3Zr 1x10~¹⁴ 4x10~¹¹ Al-10Si-3Mo-4W-34Ti-34Zr 9x10~¹³ 7x10~¹¹ Al-10Si-25Mo-25W-12Ti-13Zr 3x10~¹³ 8x10~¹³ Cr-30Si-4Mo-5W-12Ti-13Zr 2x10~¹² 1x10~⁹ Cr -15Si-4Mo-5W-30Ti-30Zr 5x10~¹² 8x10~ ¹⁰ Al-10Cr-5Si-22Mo-22W-12Ti-13Zr 9x10~¹³ 3x10~¹⁰ Al-30Si-3Nb-4Ta-2Ti-3Zr 5x10~¹² 1x10~¹¹ Al-15Si-3Nb-4Ta-34Ti-34Zr 6x10~¹¹ 3x10~¹¹ Al-15Si-30Nb-30Ta-7Ti-8Zr 9x10~¹¹ 3x10~¹¹ Cr-50Si-4Nb-5Ta-8Ti-8Zr 2x10~¹³ 6x10~⁹ Cr-15Si-4Nb-5Ta-30Ti-30Zr 6x10~¹¹ 3x10~⁹ Al-10Cr-20Si-15Nb-15Ta-10Ti-10Zr 4x10~¹² 7x10~¹⁰ Al-30Si-2Mo-1W-2Nb-2Ta-2Ti-3Zr 1x10~¹⁴ 5x10~¹¹ Al-15Si-22Mo-23W-12Nb-13Ta-2Ti-3Zr 7x10~¹³ 8x10~¹³ Cr-20Si-10Mo-10W-12Nb-13Ta-12Ti-13Zr 5x10~¹² 7x10~¹⁰ Al-10Cr-10Si-10Mo-10W-12Nb-13Ta-12Ti-13Zr 5x10~¹³ 7x10~¹¹ Al-15Si-3Nb-4Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹² 5x10~¹⁰ Al-15Si-25Nb-30Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 1x10~¹⁸ 1x10~¹¹ Cr-45Si-13Nb-12Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 2x10~¹² 7x10~⁹ Al-10Cr-20Si-20Nb-20Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 6x10~¹¹ 1x10~⁹ Al-15Si-25Mo-25W-2Nb-2Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 9x10~¹⁴ 2x10~¹¹ Cr-15Si-2Mo-2W-25Nb-25Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 3x10~¹¹ 4x10~¹⁰ Al-5Cr-15Si-13Mo-13W-13Nb-13Ta-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹² 8x10~¹¹ Al-15Si-25Mo-25W-2Ti-2Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 8x10~¹⁴ 2x10~¹¹ Cr-15Si-2Mo-2W-25Ti-25Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 2x10~¹² 2x10~⁹ Al-5Cr-15Si-13Mo-13W-13Ti-13Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 1x10~¹² 9x10~¹¹ Al-15Si-3Nb-4Ta-3Ti-4Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 8x10~¹² 5x10~¹⁰ Al-15Si-3Nb-4Ta-24Ti-24Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 4x10~¹¹ 2x10~¹¹ Al-15Si-24Nb-24Ta-3Ti-4Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 7x10~¹¹ 1x10~¹¹ Al-15Si-13Nb-13Ta-13Ti-13Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 6x10~¹¹ 2x10~¹¹ Cr-45Si-4Nb-5Ta-8Ti-8Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹² 9x10~⁹ Cr-20Si-20Nb-20Ta-5Ti-5Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 6x10~¹² 4x10~⁹ Al-43Cr-15Si-3Nb-4Ta-2Ti-3Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 3x10~¹² 6x10~¹⁰ Al-10Cr-15Si-20Nb-20Ta-2Ti-3Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹¹ 3x10~¹¹ Al-15Si-3Mo-4W-3Nb-4Ta-20Ti-20Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 4x10~¹³ 7x10~¹¹ Al-15Si-3Mo-4W-20Nb-20Ta-4Ti-4Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹¹ 3x10~¹¹ Cr-20Si-10Mo-10W-12Nb-13Ta-2Ti-3Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹⁴ 2x10~⁹ Al-5Cr-15Si-20Mo-20W-3Nb-4Ta-4Ti-4Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 6x10~¹² 2x10~¹¹ Al-36Cr-15Si-2Mo-2W-2Nb-2Ta-5Ti-5Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 5x10~¹⁴ 9x10~¹⁰ Al-10Cr-15Si-10Mo-10W-10Nb-10Ta-2Ti-3Zr-5Fe-5Co-5Ni-5Cu 1x10~¹³ 4x10~¹⁰

【００２５】

【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、スパッター法で容易に作製されるＡｌある
いはＣｒおよびＳｉ高融点金属を必須元素として含むア
モルファス合金であって、Ａｌ、Ｃｒは酸化性環境で保
護性の優れた酸化物スケールを形成し、高融点金属は硫
化性環境で保護性の優れた硫化物スケールを形成し、耐
高温腐食性がきわめて高い合金である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明アモルファス合金を作製するスパッター
装置の一例を示す概略図である。

【図２】本発明アモルファス合金を作製するスパッター
装置の一例を示す概略図である。

【符号の説明】 １ サブストレイトの公転軸 ２ 自転するサブストレイト ３，４，５ 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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 27/04 Ｃ２２Ｃ 27/04 (56)参考文献 特開 昭51−20011（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 45/00 - 45/10 C22C 21/00 C22C 21/02 C22C 27/02 C22C 27/04

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素を７〜５０原子％と５０原子％以下のＳｉ
   を含み、残部は実質的に１０原子％以上のＡｌからなる
   スパッター法で作製した単相のアモルファス合金であっ
   て、９００℃の空気中における酸化の放物線速度定数が
   ９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧
   １０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の放物線速度定数が
   ９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする
   耐高温腐食性アモルファス合金。
2. 【請求項２】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素７原子％以上とＣｒとの合計で５０原子％
   以下と、５０原子％以下のＳｉを含み、残部は実質的に
   １０原子％以上のＡｌからなるスパッター法で作製した
   単相のアモルファス合金であって、９００℃の空気中に
   おける酸化の放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ
   ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気に
   おける硫化の放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~
   ¹ 以下であることを特徴とする耐高温腐食性アモルファ
   ス合金。
3. 【請求項３】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素を７原子％以上５０原子％未満含み、Ｆ
   ｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＣｕの群から選ばれる少なくとも
   １種の元素を２０原子％以下と５０原子％以下のＳｉを
   含み、Ｓｉと実質的残部１０原子％以上のＡｌとの合計
   で３０原子％以上からなるスパッター法で作製した単相
   のアモルファス合金であって、９００℃の空気中におけ
   る酸化の放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以
   下で、９００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気におけ
   る硫化の放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以
   下であることを特徴とする耐高温腐食性アモルファス合
   金。
4. 【請求項４】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素を７原子％以上とＣｒとの合計で５０原子
   ％未満含み、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＣｕの群から選ば
   れる少なくとも１種の元素を２０原子％以下と、５０原
   子％以下のＳｉを含み、Ｓｉと実質的残部１０原子％以
   上のＡｌとの合計で３０原子％以上からなるスパッター
   法で作製した単相のアモルファス合金であって、９００
   ℃の空気中における酸化の放物線速度定数が９×１０~
   ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００ ℃の硫黄分圧１０~ ² ａ
   ｔｍの雰囲気における硫化の放物線速度定数が９×１０
   ~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする耐高温腐
   食性アモルファス合金。
5. 【請求項５】 ＴａおよびＮｂの群から選ばれる少なく
   とも１種の元素７原子％以上７５原子％以下と５０原子
   ％以下のＳｉを含み、残部は実質的にＡｌとＣｒの少な
   くとも１種１０原子％以上からなるスパッター法で作製
   した単相のアモルファス合金であって、９００℃の空気
   中における酸化の放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ
   ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲
   気における硫化の放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~
   ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする耐高温腐食性アモル
   ファス合金。
6. 【請求項６】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素とＴａおよびＮｂの群から選ばれる少なく
   とも１種の元素との合計で７〜７５原子％と５０原子％
   以下のＳｉを含み、残部は実質的にＡｌとＣｒの少なく
   とも１種１０原子％以上からなるスパッター法で作製し
   た単相のアモルファス合金であって、９００℃の空気中
   における酸化の放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴
   ｓ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気
   における硫化の放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴
   ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする耐高温腐食性アモルフ
   ァス合金。
7. 【請求項７】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素７〜５０原子％と、ＴｉおよびＺｒの群か
   ら選ばれる少なくとも１種の元素との合計で７５原子％
   以下とし、５０原子％以下のＳｉを含み、残部は実質的
   にＡｌとＣｒの少なくとも１種１０原子％以上からなる
   スパッター法で作製した単相のアモルファス合金であっ
   て、９００℃の空気中における酸化の放物線速度定数が
   ９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧
   １０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の放物線速度定数が
   ９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする
   耐高温腐食性アモルファス合金。
8. 【請求項８】 ＴａおよびＮｂの群から選ばれる少なく
   とも１種の元素を７原子％以上と、ＴｉおよびＺｒの群
   から選ばれる少なくとも１種の元素との合計で７５原子
   ％以下と、５０原子％以下のＳｉを含み、残部は実質的
   にＡｌとＣｒの少なくとも１種１０原子％以上からなる
   スパッター法で作製した単相のアモル ファス合金であっ
   て、９００℃の空気中における酸化の放物線速度定数が
   ９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧
   １０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の放物線速度定数が
   ９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする
   耐高温腐食性アモルファス合金。
9. 【請求項９】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なくと
   も１種の元素を５０原子％以下と、さらにこれらにＴｉ
   およびＺｒの群から選ばれる少なくとも１種の元素との
   合計で７５原子％以下と、５０原子％以下のＳｉを含
   み、残部は実質的にＡｌとＣｒの少なくとも１種１０原
   子％以上からなるスパッター法で作製した単相のアモル
   ファス合金であって、９００℃の空気中における酸化の
   放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９
   ００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の
   放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下である
   ことを特徴とする耐高温腐食性アモルファス合金。
10. 【請求項１０】 ＴａおよびＮｂの群から選ばれる少な
    くとも１種の元素を７原子％以上７５原子％未満と、Ｆ
    ｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＣｕの群から選ばれる少なくとも
    １種の元素を２０原子％以下と、５０原子％以下のＳｉ
    を含み、Ｓｉと実質的残部ＡｌおよびＣｒの少なくとも
    １種１０原子％以上との合計で２５原子％以上からなる
    スパッター法で作製した単相のアモルファス合金であっ
    て、９００℃の空気中における酸化の放物線速度定数が
    ９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００℃の硫黄分圧
    １０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の放物線速度定数が
    ９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする
    耐高温腐食性アモルファス合金。
11. 【請求項１１】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なく
    とも１種の元素５０原子％以下と、ＴａおよびＮｂの群
    から選ばれる少なくとも１種の元素との合計で７原子％
    以上７５原子％未満と、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＣｕの
    群から選ばれる少なくとも１種の元素を２０原子％以下
    と、５０原子％以下のＳｉを含み、Ｓｉと実質的残部１
    ０原子％以上のＡｌおよびＣｒの少なくとも１種との合
    計で２５原子％以上からなるスパッター法で作製した単
    相のアモルファス合金であって、９００℃の空気中にお
    ける酸化の放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹
    以下で、９００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気にお
    ける硫化の放物線速度 定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹
    以下であることを特徴とする耐高温腐食性アモルファス
    合金。
12. 【請求項１２】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なく
    とも１種の元素を７〜５０原子％と、ＴｉおよびＺｒの
    群から選ばれる少なくとも１種の元素との合計で７５原
    子％未満と、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＣｕの群から選ば
    れる少なくとも１種の元素を２０原子％以下と、５０原
    子％以下のＳｉを含み、Ｓｉと実質的残部１０原子％以
    上のＡｌおよびＣｒの少なくとも１種との合計で２５原
    子％以上からなるスパッター法で作製した単相のアモル
    ファス合金であって、９００℃の空気中における酸化の
    放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９
    ００℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の
    放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下である
    ことを特徴とする耐高温腐食性アモルファス合金。
13. 【請求項１３】 ＴａおよびＮｂの群から選ばれる少な
    くとも１種の元素を７原子％以上と、ＴｉおよびＺｒの
    群から選ばれる少なくとも１種の元素との合計で７５原
    子％未満と、Ｆｅ，Ｃｏ，ＮｉおよびＣｕの群から選ば
    れる少なくとも１種の元素を２０原子％以下と、５０原
    子％以下のＳｉを含み、Ｓｉと実質的残部ＡｌおよびＣ
    ｒの少なくとも１種１０原子％以上との合計で２５原子
    ％以上からなるスパッター法で作製した単相のアモルフ
    ァス合金であって、９００℃の空気中における酸化の放
    物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９０
    ０℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲気における硫化の放
    物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下であるこ
    とを特徴とする耐高温腐食性アモルファス合金。
14. 【請求項１４】 ＭｏおよびＷの群から選ばれる少なく
    とも１種の元素５０原子％以下と、ＴａおよびＮｂの群
    から選ばれる少なくとも１種の元素７原子％以上と、Ｔ
    ｉおよびＺｒの群から選ばれる少なくとも１種の元素と
    の合計で７５原子％未満とし、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉおよび
    Ｃｕの群から選ばれる少なくとも１種の元素を２０原子
    ％以下と、５０原子％以下のＳｉを含み、Ｓｉと実質的
    残部１０原子％以上のＡｌおよびＣｒの少なくとも１種
    との合計で２５原子％以上からなるスパッター法で作製
    した単相のアモルファス合金であって、９００℃の空気
    中における酸化の放物線速度定数が９×１０~ ¹¹ ｇ ² ｃｍ
    ~ ⁴ ｓ~ ¹ 以下で、９００ ℃の硫黄分圧１０~ ² ａｔｍの雰囲
    気における硫化の放物線速度定数が９×１０~ ⁹ ｇ ² ｃｍ~
    ⁴ ｓ~ ¹ 以下であることを特徴とする耐高温腐食性アモル
    ファス合金。