JPH0356281B2 - - Google Patents

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JPH0356281B2
JPH0356281B2 JP62022268A JP2226887A JPH0356281B2 JP H0356281 B2 JPH0356281 B2 JP H0356281B2 JP 62022268 A JP62022268 A JP 62022268A JP 2226887 A JP2226887 A JP 2226887A JP H0356281 B2 JPH0356281 B2 JP H0356281B2
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    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
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    • B22F2009/041Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by mechanical alloying, e.g. blending, milling

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少くとも2種の粉末状で少くとも部
分的に結晶性の出発成分を粉砕工程により機械的
に合金化する形式の粉末状無定形材料を製造する
方法に関する。
〔従来の技術〕
この種の無定形合金を製造する方法は例えば文
献「アプライド・フイジクス・レターズ
(Applied Physics Letters)」第43巻、第1号、
1983年12月1日発行、第1017頁〜第1019頁に記載
されている。
“金属ガラス”又は“ガラス状金属”としても
記載される無定形材料はかなり以前から一般に公
知である(例えば「ツアイトシユリフト・フユ
ア・メタルクンデ(Zeitschriff fu¨r
Metallkunde)」第69巻、1978年、第4版、第212
頁〜第220頁、又は「エレクトロテヒニク・ウン
ト・マシーネンバウ(Electrotechnik und
Maschinenbau)」第97巻、1980年9月、第9版、
第378頁〜第385頁参照)。これらの材料は一般に、
少くとも2種の予め規定された合金成分とも称さ
れる出発元素又は出発化合物から特殊な方法によ
り製造された特殊合金として重要である。その組
成に対応してこれらの合金は元素の周期表に基づ
き一般に2種類に分類される。
1 金属−非金属系:この場合金属元素として
は、鉄、コバルト、ニツケル、クロム、モリブ
デン、ジルコニウム、チタンその他が、また非
金属としてはホウ素、ケイ素、炭素、窒素、リ
ン、ゲルマニウムその他が挙げられる。
2 金属−金属系:この場合第1金属元素は例え
ば鉄、ニツケル、コバルト、銅その他のような
後期遷移金属類から、また第2金属元素はジル
コニウム、チタン、ニオブその他のような前期
遷移元素類からか又は希土類又はアクチニド類
の群から選択することができる。
この種の無定形合金は結晶構造の代わりにガラ
ス状の無定形構造を有し、また一連のきわ立つた
特性又は組合わされた特性、例えば高い耐摩耗性
又は耐腐食性、高い硬度及び引つ張り強さと同時
に良好な延性並びに特別な磁気特性を有する。更
に無定形状態を介して有意義な特性を有する微結
晶材料を製造することができる(例えば西ドイツ
国特許第2834425号明細書参照)。
新しい材料を工業的に製造するための以前から
公知の方法はいわゆる“機械的合金化法”である
(例えば「メタルルジカル・トランサクシヨンズ
(Metallurgical Transactions)」第5巻、1974年
8月、第1929頁〜第1934頁又は「サイエンテイフ
イツク・アメリカン(Scientific American)」第
234巻、1976年、第40頁〜第48頁参照)。この方法
では所望の合金の出発元素又は出発化合物の粉末
をボールミル中で一緒に混合粉末に粉砕する。こ
の、場合粉砕工程は、関与する成分の均質な合金
が生じるまで行う。
最初に挙げた刊行物(Appl.Phys.Lett.)から、
この機械的合金化法は前記の第2類、特に遷移金
属−遷移金属系の無定形金属を粉末の形で製造す
るのに使用し得ることも公知である。これによれ
ば例えば無定形のNiNbからなる粉末を製造する
ことも可能であつた。機械的合金化法により製造
された無定形金属は一般にその特性に関して、い
わゆる溶融性紡糸法(melt spinning)により製
造される無定形金属と一致する(例えば前記文献
“Z.Mettalkde”及び“E.u.M.”も参照のこと)。
もちろんガラスが形成される濃度範囲は溶融紡糸
法による場合よりもはるかに広くてよい。更に機
械的合金化法はコスト的に極めて有利であり、ま
た相当する粉末は極めてきれいな表面、従つて著
しく良好な反応性を有し、これは例えば焼結工程
で、接触的に使用する場合に有利である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は冒頭に記載した方法を、非金属
としてホウ素を含む無定形の金属−非金属系をも
機械的合金化法により製造し得るように構成する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は本発明によれば、 (a) 出発成分からなる粉末に、元素状ホウ素から
なるか又はホウ素化合物又はホウ素合金からな
る粉末状ホウ素成分を混合し、 (b) 次いでこの混合粉末に粉砕工程を施して、出
発成分と埋設又は堆積されたホウ素成分の微細
粒子とからなる無定形合金成分を形成し、 (c) 最後にこのようにして生じた混合粉末を無定
形合金成分の結晶化温度以下で焼なまし処理し
てホウ素を無定形合金成分内に拡散させる ことによつて達成される。
〔作用効果〕
本発明にあつては、ホウ素粉末を使用した場合
機械的合金化法を利用することはできないという
公知の事実から出発する。すなわちホウ素はその
高い硬度により合金化し難いことが指摘されてい
る。従つて本発明での利点は特にこの難点にも拘
らず、粉末状出発成分に更にホウ素粉末を混入
し、かつ機械的合金化法を使用して、特殊な金属
−非金属系からなる無定形材料を製造し得ること
にある。この場合金属−非金属系は金属−金属系
に比べて、例えば更に一層高い硬度によつてまた
特殊な磁気及び腐食特性によつて特色づけられて
おり、従つてその工業上の使用可能性に関しては
特に有利である。
〔実施例〕
次に本発明を特殊な金属−金属−ホウ素
(M1M2B)合金からなる無定形粉末の製造に基
づいて更に詳述する。
この合金タイプの場合M1及びM2に関しては全
く一般的に粉末状出発成分を元素の形でか又は合
金又は化合物の形で使用することができ、その合
金M1、M2は公知の機械的合金化法により無定形
の形で得ることができる。M1及びM2では特に鉄
及びジルコニウムのような遷移金属を使用するこ
とができる。従つて実施例としてはFeZrBの三元
合金からなる金属ガラスを採りあげる。
この合金からなる無定形粉末を製造するこめに
まずFe及びZrの両出発成分の粉末並びにB粉末
を、硬化した鋼球と一緒に適当な粉砕皿に入れ
る。この場合粉末混合物の3種の粉末の量比は、
これらの粉末から製造することのできる材料の予
め規定された結果を生ずる原子濃度によつて決定
される。その際組成(Fe1-xZrx1-yByの無定形粉
末に対しては、3成分の量(原子%で)が20≦x
≦80及び4≦y≦30であるように選択するのが有
利である。従つて例えば3種の元素状粉末の重量
比は、合金化後の組成がFe60Zr20B20に相当する
ように準備する。個々の粉末の大きさは任意であ
つてよいが、両出発成分の粒径分布は5μm〜1
mm、有利には50μm〜0.5mmの範囲内にあることが
好ましい。更にB粉末は可能なかぎり微細である
べきであり、この場合粉末粒子の大きさは10μm
以下、有利には1μm以下に選択することが好ま
しい。その際十分に無定形のB粉末を使用するこ
とができる。相応する粉末粒径を有する3種の粉
末を遊星ボールミル(Mark Fritsch社製の
“Pulverisette−5”)に入れる。この場合例えば
100個の鋼球はそれぞれ直径10mmである。球の直
径及び球の数を変えることによつて粉砕強度に任
意に影響を及ぼすことができる。粉砕速度及び粉
末量に対する鋼球の割合も、無定形化に必要な粉
砕時間を定めるパラメーターである。粒子の表面
酸化を防止するためには、ミルの鋼からなる粉砕
容器を保護ガス、例えばアルゴン下に保持し、粉
砕工程終了後に初めて再開する。粉砕工程でまず
Fe及びZr層からなる微細に被覆された粉末粒子
が生じる。その際B粒子はFe/Zr境界面にもま
た元素状金属内にも蓄積される。粉砕時間が進行
するにつれてこの層構造はますます微細になり、
約10〜30時間後の粉砕工程終了時にはその粉末粒
子内又はその表面にB粒子が埋設並びに堆積され
る無定形のFeZrが存在することになる。その際
こうして生じた混合粉末の個々の粉末粒子は約10
〜200μmの直径を有する。
製造すべき三元合金の合金成分であるこのよう
にして形成された無定形FeZr材料は良好な熱安
定性を有することから、600℃までの温度での焼
なましによつて結晶化することはない。従つてこ
うして製造された混合粉末は両出発成分Fe及び
Zrからなる無定形合金成分FeZrの結晶化温度以
下で数時間焼なまし処理される。600℃で約4時
間後にB原子を無定形FeZr内に拡散導入すると、
無定形のFe60Zr20B20が生ずる。こうして形成さ
れた粉末の無定形状態はX線検査で確認すること
ができる。
本発明により製造された金属−非金属系粉末は
更に緊密化することによつてまた場合によつては
次の成形工程で公知方法により所望の形及び寸法
を有する成形品又は加工部材に処理することがで
きる。この場合成形品は無定形材料に特有の特
性、例えば高い熱安定性を有する。
上記の実施例に基づき詳述した本発明方法は、
3種又はそれ以上の成分並びに元素からなる合金
に限定される。この場合金属成分の少くとも2種
は機械的合金化法により無定形化できるものでな
ければならない。更に第1の出発成分M1は例え
ばFe、Ni、Co、Cu、Au、Re、Cr、Mnのよう
な後期遷移金属であり、第2の出発成分M2は例
えばZr、Ti、Hf、W、Nb、V、Moのような前
期遷移金属又は希土類金属又はアクチニド金属で
あるべきである。本発明方法で使用するホウ素は
常に元素状のみで準備されていなければならない
ものではなく、場合によつては部分的にSi、P、
C、Geのような他の非金属で代えられていても
よい。熱力学上の理由から非金属成分は元素の形
で付加することが有利であり、この場合ホウ素は
無定形の形で存在していてもよい。しかし特殊な
場合にはこの元素を例えば金属間相としてFe2B
又はFeBのような合金又は化合物の形でも使用す
ることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも2種の粉末状で最初は少なくとも
    部分的に結晶性の出発成分を粉砕工程により機械
    的に合金化する形式の粉末状無定形材料の製造方
    法において、 (a) 出発成分からなる粉末に元素状ホウ素からな
    るか又はホウ素化合物又はホウ素合金からなる
    粉末状ホウ素成分を混合し、 (b) 次いで混合粉末に粉砕工程を施して、出発成
    分と埋設又は堆積されたホウ素成分の微細粒子
    とからなる無定形合金成分を形成し、 (c) 最後にこうして生じた混合粉末を無定形合金
    成分の結晶化温度以下で焼なまし処理してホウ
    素を無定形合金成分内に拡散させる ことを特徴とする粉末状無定形材料の製造方法。 2 無定形の金属−金属系を形成し得る出発成分
    を選択することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 3 第1出発成分として周期表の後期遷移金属群
    からなる金属を選択することを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の方法。 4 第2出発成分として周期表の前記遷移金属又
    は希土類又はアクチニド類の群からなる金属を選
    択することを特徴とする特許請求の範囲第2項又
    は第3項記載の方法。 5 5μm〜1mmの粒径の出発成分から出発する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
    4項のいずれか1項に記載の方法。 6 10μm以下の粒径の粉末状ホウ素成分を混合
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第5項のいずれか1項に記載の方法。 7 出発成分として鉄及びジルコニウムを準備す
    るが、その際組成(Fe1-xZrx1-yByで示される無
    定形粉末中の各成分の原子%で測定すべき量が20
    ≦X≦80及び4≦y≦30を満たしていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項のい
    ずれか1項に記載の方法。 8 出発成分及びホウ素成分からなる混合粉末を
    少なくとも10時間粉砕することを特徴とする特許
    請求の範囲第7項記載の方法。 9 焼なまし処理を500℃〜600℃の間で実施する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第7項又は第8
    項記載の方法。
JP62022268A 1986-02-05 1987-02-02 粉末状無定形材料の製造方法 Granted JPS62185801A (ja)

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DE3603549 1986-02-05
DE3603549.1 1986-02-05

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