JPH05105996A - 高耐食アモルフアス合金 - Google Patents
高耐食アモルフアス合金Info
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- JPH05105996A JPH05105996A JP3267542A JP26754291A JPH05105996A JP H05105996 A JPH05105996 A JP H05105996A JP 3267542 A JP3267542 A JP 3267542A JP 26754291 A JP26754291 A JP 26754291A JP H05105996 A JPH05105996 A JP H05105996A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C45/10—Amorphous alloys with molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, or zirconium or Hf as the major constituent
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超高耐食性、高耐高温腐食性、耐摩耗性な
どの優れた特性を備え、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使用可能な新しいアモルファス
合金を提供する。 【構成】 Ta,Nbの少なくとも１種を含み、その他Al,
Ti,Zr,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Wの適宜組合せからなる成分元素
とCrとからなる高耐食アモルファス合金である。 【効果】 本発明は酸化力の乏しい濃塩酸のような激
しい腐食性環境においても安定な保護皮膜を形成して自
己不働態化する超耐食合金である。
どの優れた特性を備え、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使用可能な新しいアモルファス
合金を提供する。 【構成】 Ta,Nbの少なくとも１種を含み、その他Al,
Ti,Zr,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Wの適宜組合せからなる成分元素
とCrとからなる高耐食アモルファス合金である。 【効果】 本発明は酸化力の乏しい濃塩酸のような激
しい腐食性環境においても安定な保護皮膜を形成して自
己不働態化する超耐食合金である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高耐食性、高耐高温
腐食性、耐摩耗性などの優れた特性を備え、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。
腐食性、耐摩耗性などの優れた特性を備え、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、結晶質合金では実現し得
ない高耐食性を備えた各種アモルファス合金を見いだし
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、高耐食性は、Cr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、C
o、Ni、CuなどVIII族およびIb族の元素とTa、Nb、Zr、T
i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、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。
ない高耐食性を備えた各種アモルファス合金を見いだし
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、高耐食性は、Cr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、C
o、Ni、CuなどVIII族およびIb族の元素とTa、Nb、Zr、T
i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、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】上述のように、高耐食
性に有効な量のCrを含むアモルファス合金は、アモルフ
ァス化に半金属元素を必要とし、また、アモルファス金
属−金属合金は、周期律表で比較的離れた族に属する元
素からなるものしか実現していなかった。これら二つの
系統の合金の耐食性を担う、CrとTaあるいはNbとの単相
合金が得られれば、これらは理想の超耐食合金と見なす
ことができる。
性に有効な量のCrを含むアモルファス合金は、アモルフ
ァス化に半金属元素を必要とし、また、アモルファス金
属−金属合金は、周期律表で比較的離れた族に属する元
素からなるものしか実現していなかった。これら二つの
系統の合金の耐食性を担う、CrとTaあるいはNbとの単相
合金が得られれば、これらは理想の超耐食合金と見なす
ことができる。
【０００４】本発明は鉄族元素を主体とするアモルファ
ス合金の高耐食性に欠かせないＶＩａ族のＣｒと超耐食
金属−金属系アモルファス合金の実現に有効なVa族のTa
あるいはNbという周期律表で隣あう族に属する元素から
なるアモルファス合金およびこれらに種々の元素を添加
した超高耐食アモルファス合金を提供するものである。
ス合金の高耐食性に欠かせないＶＩａ族のＣｒと超耐食
金属−金属系アモルファス合金の実現に有効なVa族のTa
あるいはNbという周期律表で隣あう族に属する元素から
なるアモルファス合金およびこれらに種々の元素を添加
した超高耐食アモルファス合金を提供するものである。
【０００５】
【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。
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。
【０００６】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,Ta,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63-51567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、周期律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、IV
a族元素のTi,Zr とVIa族元素のCrとからなるアモルファ
ス合金の作製に成功し、さきに特願平3-138575号として
出願した。
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,Ta,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63-51567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、周期律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、IV
a族元素のTi,Zr とVIa族元素のCrとからなるアモルファ
ス合金の作製に成功し、さきに特願平3-138575号として
出願した。
【０００７】本発明者らは、さら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、Va族元素のNb,T
aとVIa族元素のCrという隣接族に属する元素同士で、し
かも耐食性に最も有効である元素同士からなるアモルフ
ァス合金の作製に成功し、本発明を達成した。
し、合金生成条件などを検討した結果、Va族元素のNb,T
aとVIa族元素のCrという隣接族に属する元素同士で、し
かも耐食性に最も有効である元素同士からなるアモルフ
ァス合金の作製に成功し、本発明を達成した。
【０００８】本発明は、特許請求の範囲請求項１ないし
請求項８に示す８つ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。
請求項８に示す８つ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。
【０００９】
【表１】 本発明合金の組成（原子％） Ta,Nb Ti,Zr Fe,Co,Ni,Cu,Mo,W Al Cr (*1) (*2) (*3) １ 25-70 残部(*4) ２ 25-70 45以下 30以上(*4) ３ 25-70(*5) 70未満 残部(*4) ４ 25-70(*5) 70未満 45以下 30以上(*4) ５ 20以上((20-70)(*6)) 20以下 残部(*4) ６ 25-70(*7) 70未満 20以下 残部(*4) ７ 20以上((25-70)(*6)) 20以下 45以下 30以上(*4) ８ 25-70(*7) 70未満 20以下 45以下 30以上(*4) ＊１ ＴａおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種 *2 TiおよびZrの群から選ばれた少なくとも１種 *3 Fe,Co,Ni,Cu,MoおよびWの群から選ばれた少なくと
も１種 *4 実質的残部 *5 TaおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種と70原
子％未満のTiおよびZrの群から選ばれた少なくとも１種
との２群の合計 *6 TaおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種20原子
％以上とFe,Co,Ni,Cu,MoおよびWの群から選ばれた少な
くとも１種20原子％以下との２群の合計 *7 TaおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種とFe,C
o,Ni,Cu,MoおよびW の群から選ばれた少なくとも１種20
原子％以下とTiおよびZrの群から選ばれた少なくとも１
種70原子％未満との３群の合計 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。
も１種 *4 実質的残部 *5 TaおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種と70原
子％未満のTiおよびZrの群から選ばれた少なくとも１種
との２群の合計 *6 TaおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種20原子
％以上とFe,Co,Ni,Cu,MoおよびWの群から選ばれた少な
くとも１種20原子％以下との２群の合計 *7 TaおよびNbの群から選ばれた少なくとも１種とFe,C
o,Ni,Cu,MoおよびW の群から選ばれた少なくとも１種20
原子％以下とTiおよびZrの群から選ばれた少なくとも１
種70原子％未満との３群の合計 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。
【００１０】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通りである。Cr-TaあるいはCr-Nb
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、Cr板にTaおよびMoの何れかあるいはこの
両者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、高耐食性を備えたアモルファスCr
-Ta、Cr-NbおよびCr-Ta-Nb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Cr板にTaおよびNbの何れかあるいはこの両者を埋め
込んだものとし、もう一つのターゲット５はTa、Nbおよ
びCrの何れかとして、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CrにTaやNbと共にTi、Zr、Fe、Co、N
i、Cu、Mo、WおよびAl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、Cr-Ta,Cr-Nb,Cr-Ta-Nb,Cr-Ta-Al,Cr-Nb-Al,Cr-Ta-N
b-Al,Cr-Ta-Ti,Cr-Ta-Zr,Cr-Nb-Ti,Cr-Nb-Zr,Cr-Ta-Nb-
Ti,Cr-Ta-Nb-Zr,Cr-Ta-Nb-Ti-Zr,Cr-Ta-Ti-Al,Cr-Ta-Zr
-Al,Cr-Nb-Ti-Al,Cr-Nb-Zr-Al,Cr-Ta-Nb-Ti-Al,Cr-Ta-N
b-Zr-Al,Cr-Ta-Nb-Ti-Zr-Al,Cr-Ta-Fe,Cr-Ta-Co,Cr-Ta-
Ni,Cr-Ta-Cu,Cr-Ta-Mo,Cr-Ta-W,Cr-Nb-Fe,Cr-Nb-Co,Cr-
Nb-Ni,Cr-Nb-Cu,Cr-Nb-Mo,Cr-Nb-W,Cr-Ta-Nb-Ti-Zr-Fe-
Co-Ni-Cu-Mo-W-Alなどの超高耐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。
たものであって以下の通りである。Cr-TaあるいはCr-Nb
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、Cr板にTaおよびMoの何れかあるいはこの
両者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、高耐食性を備えたアモルファスCr
-Ta、Cr-NbおよびCr-Ta-Nb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Cr板にTaおよびNbの何れかあるいはこの両者を埋め
込んだものとし、もう一つのターゲット５はTa、Nbおよ
びCrの何れかとして、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CrにTaやNbと共にTi、Zr、Fe、Co、N
i、Cu、Mo、WおよびAl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、Cr-Ta,Cr-Nb,Cr-Ta-Nb,Cr-Ta-Al,Cr-Nb-Al,Cr-Ta-N
b-Al,Cr-Ta-Ti,Cr-Ta-Zr,Cr-Nb-Ti,Cr-Nb-Zr,Cr-Ta-Nb-
Ti,Cr-Ta-Nb-Zr,Cr-Ta-Nb-Ti-Zr,Cr-Ta-Ti-Al,Cr-Ta-Zr
-Al,Cr-Nb-Ti-Al,Cr-Nb-Zr-Al,Cr-Ta-Nb-Ti-Al,Cr-Ta-N
b-Zr-Al,Cr-Ta-Nb-Ti-Zr-Al,Cr-Ta-Fe,Cr-Ta-Co,Cr-Ta-
Ni,Cr-Ta-Cu,Cr-Ta-Mo,Cr-Ta-W,Cr-Nb-Fe,Cr-Nb-Co,Cr-
Nb-Ni,Cr-Nb-Cu,Cr-Nb-Mo,Cr-Nb-W,Cr-Ta-Nb-Ti-Zr-Fe-
Co-Ni-Cu-Mo-W-Alなどの超高耐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。
【００１１】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。酸化力の乏しく激しい腐食性環境である塩
酸などの溶液中で金属材料は、容易に溶解するため、こ
のような環境で金属材料を使用するためには、安定な保
護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。
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。酸化力の乏しく激しい腐食性環境である塩
酸などの溶液中で金属材料は、容易に溶解するため、こ
のような環境で金属材料を使用するためには、安定な保
護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。
【００１２】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、非酸化性環境でも
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。
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、非酸化性環境でも
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。
【００１３】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。
る理由を述べる。
【００１４】CrはTaおよびNbの少なくとも１種と共存す
ると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Taおよび
Nbの何れか１種あるいは２種を25〜70原子％含む必要が
ある。したがって、本発明の請求項１においてTaおよび
Nbの何れか１種または２種を25〜70原子％含む必要があ
る。またこれらの合金のTaおよびNbの一部をTiおよびZr
の何れか１種または２種で置換することができるが、超
耐食性を保証するためには、必ずTaおよびNbの少なくと
も１種は含まれなければならず、アモルファス構造の形
成のためには、これら２群の元素の合計は、本発明の請
求項３および請求項４において、25〜70原子％の範囲で
なければならない。
ると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Taおよび
Nbの何れか１種あるいは２種を25〜70原子％含む必要が
ある。したがって、本発明の請求項１においてTaおよび
Nbの何れか１種または２種を25〜70原子％含む必要があ
る。またこれらの合金のTaおよびNbの一部をTiおよびZr
の何れか１種または２種で置換することができるが、超
耐食性を保証するためには、必ずTaおよびNbの少なくと
も１種は含まれなければならず、アモルファス構造の形
成のためには、これら２群の元素の合計は、本発明の請
求項３および請求項４において、25〜70原子％の範囲で
なければならない。
【００１５】また、Alは、Ta、Nb、ZrおよびTiとアモル
ファス合金を作製する元素であるためCrと置換すること
ができ、耐高温腐食性を増大させる元素であるが、超高
耐食性を保証するためには、Crは30原子％以上含まれな
ければならず、45原子％を越えてCrをAlで置換してはな
らない。これが、本発明の請求項２、請求項４、請求項
７および請求項８において、Alは45原子％以下とし、Cr
を30原子％以上含まれねばならないとした理由である。
ファス合金を作製する元素であるためCrと置換すること
ができ、耐高温腐食性を増大させる元素であるが、超高
耐食性を保証するためには、Crは30原子％以上含まれな
ければならず、45原子％を越えてCrをAlで置換してはな
らない。これが、本発明の請求項２、請求項４、請求項
７および請求項８において、Alは45原子％以下とし、Cr
を30原子％以上含まれねばならないとした理由である。
【００１６】一方、Fe、Co、Ni、Cu、MoおよびW は、T
a、Nb、TiおよびZrの一部を置換しても、アモルファス
合金を形成するが、アモルファス合金を形成し、超耐食
性を保証するためには、これらの上限は20原子％にとど
めなければならない。これが、本発明の請求項５ないし
請求項８において、Fe、Co、Ni、Cu、MoおよびW 何れか
１種または２種以上の合計を20原子％以下にとどめた理
由である。さらに、TaおよびNbの何れか１種または２種
とFe、Co、Ni、Cu、MoおよびW の何れか１種または２種
以上とを合わせて含む本発明の請求項５および請求項７
の場合、Crを30原子％以上含んでいても、超耐食性のた
めには、TaおよびNbの何れか１種または２種を20原子％
以上含まなければならない。
a、Nb、TiおよびZrの一部を置換しても、アモルファス
合金を形成するが、アモルファス合金を形成し、超耐食
性を保証するためには、これらの上限は20原子％にとど
めなければならない。これが、本発明の請求項５ないし
請求項８において、Fe、Co、Ni、Cu、MoおよびW 何れか
１種または２種以上の合計を20原子％以下にとどめた理
由である。さらに、TaおよびNbの何れか１種または２種
とFe、Co、Ni、Cu、MoおよびW の何れか１種または２種
以上とを合わせて含む本発明の請求項５および請求項７
の場合、Crを30原子％以上含んでいても、超耐食性のた
めには、TaおよびNbの何れか１種または２種を20原子％
以上含まなければならない。
【００１７】
【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。
【００１８】実施例１ 直径100mm、厚さ6mmのCr円板上の中心から半径29mmの円
周上に、直径20mm、厚さ1mmのTa円板を4-9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アルミニウムおよびガラスのサブ
ストレイトに約400W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Cr-26原子％Ta、Cr-33原
子％Ta、Cr-45原子％Ta、Cr-52原子％Ta、Cr-64原子％T
aおよびCr-69 原子％Ta合金であることが明らかになっ
た。これらの合金はいずれも30℃の12 N HCl中で自己不
働態化しており、１ケ月間浸漬しても腐食による損失
は、マイクロバランスでも検出できなかった。
周上に、直径20mm、厚さ1mmのTa円板を4-9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アルミニウムおよびガラスのサブ
ストレイトに約400W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Cr-26原子％Ta、Cr-33原
子％Ta、Cr-45原子％Ta、Cr-52原子％Ta、Cr-64原子％T
aおよびCr-69 原子％Ta合金であることが明らかになっ
た。これらの合金はいずれも30℃の12 N HCl中で自己不
働態化しており、１ケ月間浸漬しても腐食による損失
は、マイクロバランスでも検出できなかった。
【００１９】実施例２ 直径100mm、厚さ6mmのCr円板とNb円板をターゲットと
し、図２に示す装置に取り付け、Arを5ml/minの速度で
流しながら1-4×10~4Torrの真空に保ち、自転ならびに
公転しているアルミニウムおよびガラスのサブストレイ
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Cr-43Nb合金であることが判明した。この合金
は30℃の12 N HCl中で自己不働態化しており、１ケ月間
浸漬して求めた平均腐食速度は、年間0.5mm と少ない高
耐食アモルファス合金であることが判明した。
し、図２に示す装置に取り付け、Arを5ml/minの速度で
流しながら1-4×10~4Torrの真空に保ち、自転ならびに
公転しているアルミニウムおよびガラスのサブストレイ
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Cr-43Nb合金であることが判明した。この合金
は30℃の12 N HCl中で自己不働態化しており、１ケ月間
浸漬して求めた平均腐食速度は、年間0.5mm と少ない高
耐食アモルファス合金であることが判明した。
【００２０】実施例３ 直径100mm、厚さ6mmのCr円板上の中心から半径29mmの円
周上に、直径20mm、厚さ1mm のTa円板をはじめ種々の金
属および合金円板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2
×10~4Torrの真空に保ち、自転ならびに公転しているア
ルミニウムおよびガラス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30℃の12
NHCl中で自己不働態化しており、高耐食合金であるこ
とが明らかになった。
周上に、直径20mm、厚さ1mm のTa円板をはじめ種々の金
属および合金円板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2
×10~4Torrの真空に保ち、自転ならびに公転しているア
ルミニウムおよびガラス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30℃の12
NHCl中で自己不働態化しており、高耐食合金であるこ
とが明らかになった。
【００２１】
【表２】30℃の12 N HCl中で測定したアモルファス合金
の腐食速度 合金（原子％） 腐食速度mm/year Cr-25Nb 1.00 Cr-29Nb 0.85 Cr-34Nb 0.50 Cr-43Nb 0.29 Cr-47Nb 0.23 Cr-57Nb 0.17 Cr-63Nb 0.13 Cr-69Nb 0.13 Cr-5Ta-21Nb 0.002 Cr-43Ta-26Nb 0.001以下 Cr-44Al-30Ta 0.001以下 Cr-20Al-50Nb 0.24 Cr-5Ta-60Ti 0.007 Cr-25Nb-43Zr 0.9 Cr-15Ta-15Ti-25Al 0.01 Cr-32Nb-10Zr-10Al 0.8 Cr-33Ta-6Fe 0.001以下 Cr-51Nb-17Co 0.22 Cr-36Ta-18Ni 0.001以下 Cr-55Ta-11Cu 0.001以下 Cr-48Nb-17Mo 0.20 Cr-45Ta-19W 0.001以下 Cr-21Ta-9Mo-8W 0.001以下 Cr-45Nb-17Ti-7Mo 0.15 Cr-17Ta-6Nb-9Ti-7Zr-4Mo-3W 0.001以下 Cr-20Ta-25Nb-2Ti-3Zr-2Fe-1Co-3Ni-7Mo-6W 0.001以下 Cr-29Ta-5Fe-35Al 0.001以下 Cr-48Nb-14Co-20Al 0.24 Cr-34Ta-17Ni-31Al 0.001以下 Cr-53Ta-10Cu-25Al 0.001以下 Cr-46Nb-16Mo-18Al 0.27 Cr-42Ta-15W-40Al 0.001以下 Cr-19Ta-8Mo-7W-27Al 0.003 Cr-45Nb-16Ti-7Mo-15Al 0.24 Cr-7Ta-6Nb-8Ti-7Zr-4Mo-3W-12Al 0.023 Cr-20Ta-15Nb-2Ti-3Zr-2Fe-1Co-3Ni-7Mo-6W-5Al 0.001以下
の腐食速度 合金（原子％） 腐食速度mm/year Cr-25Nb 1.00 Cr-29Nb 0.85 Cr-34Nb 0.50 Cr-43Nb 0.29 Cr-47Nb 0.23 Cr-57Nb 0.17 Cr-63Nb 0.13 Cr-69Nb 0.13 Cr-5Ta-21Nb 0.002 Cr-43Ta-26Nb 0.001以下 Cr-44Al-30Ta 0.001以下 Cr-20Al-50Nb 0.24 Cr-5Ta-60Ti 0.007 Cr-25Nb-43Zr 0.9 Cr-15Ta-15Ti-25Al 0.01 Cr-32Nb-10Zr-10Al 0.8 Cr-33Ta-6Fe 0.001以下 Cr-51Nb-17Co 0.22 Cr-36Ta-18Ni 0.001以下 Cr-55Ta-11Cu 0.001以下 Cr-48Nb-17Mo 0.20 Cr-45Ta-19W 0.001以下 Cr-21Ta-9Mo-8W 0.001以下 Cr-45Nb-17Ti-7Mo 0.15 Cr-17Ta-6Nb-9Ti-7Zr-4Mo-3W 0.001以下 Cr-20Ta-25Nb-2Ti-3Zr-2Fe-1Co-3Ni-7Mo-6W 0.001以下 Cr-29Ta-5Fe-35Al 0.001以下 Cr-48Nb-14Co-20Al 0.24 Cr-34Ta-17Ni-31Al 0.001以下 Cr-53Ta-10Cu-25Al 0.001以下 Cr-46Nb-16Mo-18Al 0.27 Cr-42Ta-15W-40Al 0.001以下 Cr-19Ta-8Mo-7W-27Al 0.003 Cr-45Nb-16Ti-7Mo-15Al 0.24 Cr-7Ta-6Nb-8Ti-7Zr-4Mo-3W-12Al 0.023 Cr-20Ta-15Nb-2Ti-3Zr-2Fe-1Co-3Ni-7Mo-6W-5Al 0.001以下
【００２２】
【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Taおよび
Nbの少なくとも１種とCrを必須元素として含むアモルフ
ァス合金であって、酸化力の乏しい濃塩酸のような激し
い腐食性環境においても安定な保護皮膜を形成して自己
不働態化する超耐食合金である。
ァス合金は、スパッター法で容易に作製されるTaおよび
Nbの少なくとも１種とCrを必須元素として含むアモルフ
ァス合金であって、酸化力の乏しい濃塩酸のような激し
い腐食性環境においても安定な保護皮膜を形成して自己
不働態化する超耐食合金である。
【図１】本発明アモルファス合金を作製するスパッタ−
装置の一例を示す概略図である。
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他の例を示
すスパッタ−装置の概略図である。
すスパッタ−装置の概略図である。
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 (72)発明者 吉岡 英明 富山県黒部市東三日市4016 (72)発明者 幅崎 浩樹 宮城県仙台市青葉区国見２丁目13−26 (72)発明者 川嶋 朝日 宮城県仙台市太白区ひより台37−17 (72)発明者 浅見 勝彦 宮城県仙台市太白区太白２丁目５−３
Claims (8)
- 【請求項１】 TaおよびNbの群から選ばれる少なくとも
１種25〜70原子％を含み残部は実質的にCrからなる高耐
食アモルファス合金。 - 【請求項２】 TaおよびNbの群から選ばれる少なくとも
１種25〜70原子％と45原子％以下のAlを含み残部は実質
的に30原子％以上のCrからなる高耐食アモルファス合
金。 - 【請求項３】 TaおよびNbの群から選ばれる少なくとも
１種と70原子％未満のTiおよびZrの群から選ばれる少な
くとも１種との２群の合計で25〜70原子％を含み残部は
実質的にCrからなる高耐食アモルファス合金。 - 【請求項４】 TaおよびNbの群から選ばれる少なくとも
１種と70原子％未満のTiおよびZrの群から選ばれる少な
くともいずれか１種との２群の合計で25〜70原子％と45
原子％以下のAlを含み残部は実質的に30原子％以上のCr
からなる高耐食アモルファス合金。 - 【請求項５】 20原子％以上のTaおよびNbの群から選ば
れる少なくとも１種と20原子％以下のFe,Co,Ni,Cu,Moお
よびW の群から選ばれる少なくとも１種との２群の合計
で25〜70原子％を含み残部は実質的にCrからなる高耐食
アモルファス合金。 - 【請求項６】 TaおよびNbの群から選ばれる少なくとも
１種と70原子％未満のTiおよびZrの群から選ばれる少な
くとも１種と20原子％以下のFe,Co,Ni,Cu,MoおよびW の
群から選ばれる少なくとも１種との３群の合計で25〜70
原子％を含み残部は実質的にCrからなる高耐食アモルフ
ァス合金。 - 【請求項７】 20原子％以上のTaおよびNbの群から選ば
れる少なくとも１種と20原子％以下のFe,Co,Ni,Cu,Moお
よびW の群から選ばれる少なくとも１種との２群の合計
で25〜70原子％と45原子％以下のAlを含み残部は実質的
に30原子％以上のCrからなる高耐食アモルファス合金。 - 【請求項８】 TaおよびNbの群から選ばれる少なくとも
１種と70原子％未満のTiおよびZrの群から選ばれる少な
くとも１種と20原子％以下のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，
ＭｏおよびＷ の群から選ばれる少なくとも１種との３
群の合計で25〜70原子％と45原子％以下のAlを含み残部
は実質的に30原子％以上のCrからなる高耐食アモルファ
ス合金。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3267542A JP2937580B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 高耐食アモルファス合金 |
| EP92117548A EP0537710B1 (en) | 1991-10-16 | 1992-10-14 | High corrosion resistant amorphous alloys |
| DE69213640T DE69213640T2 (de) | 1991-10-16 | 1992-10-14 | Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierungen |
| US08/231,591 US5460663A (en) | 1991-10-16 | 1994-04-20 | High corrosion resistant amorphous alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3267542A JP2937580B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 高耐食アモルファス合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05105996A true JPH05105996A (ja) | 1993-04-27 |
| JP2937580B2 JP2937580B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=17446269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3267542A Expired - Lifetime JP2937580B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 高耐食アモルファス合金 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5460663A (ja) |
| EP (1) | EP0537710B1 (ja) |
| JP (1) | JP2937580B2 (ja) |
| DE (1) | DE69213640T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5380375A (en) * | 1992-04-07 | 1995-01-10 | Koji Hashimoto | Amorphous alloys resistant against hot corrosion |
| KR20150010963A (ko) * | 2012-04-26 | 2015-01-29 | 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 | 원자력 환경에서 내산화성인 다층 물질 |
| JP2015105438A (ja) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | アモルファス合金膜の形成方法及びその形成方法により製造されたプリント配線板 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19614459A1 (de) * | 1996-04-12 | 1997-10-16 | Grundfos As | Elektronisches Bauelement |
| US20020162605A1 (en) * | 2001-03-05 | 2002-11-07 | Horton Joseph A. | Bulk metallic glass medical instruments, implants, and methods of using same |
| US6692586B2 (en) | 2001-05-23 | 2004-02-17 | Rolls-Royce Corporation | High temperature melting braze materials for bonding niobium based alloys |
| US6562156B2 (en) | 2001-08-02 | 2003-05-13 | Ut-Battelle, Llc | Economic manufacturing of bulk metallic glass compositions by microalloying |
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| US10239376B2 (en) | 2016-09-22 | 2019-03-26 | Beijingwest Industries Co., Ltd. | Hydraulic damper with an x-flow piston assembly |
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| JPS6233735A (ja) * | 1985-08-06 | 1987-02-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 高耐食アモルフアス合金 |
| KR940004900B1 (ko) * | 1987-05-07 | 1994-06-04 | 미쓰비시 마테리알 가부시기가이샤 | 고내식(高耐食) 비결정성 합금 |
| US4854980A (en) * | 1987-12-17 | 1989-08-08 | Gte Laboratories Incorporated | Refractory transition metal glassy alloys containing molybdenum |
| JPH02182897A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-17 | Nippon Steel Corp | 耐食性に優れた缶用鋼板 |
| EP0564998B1 (en) * | 1992-04-07 | 1998-11-04 | Koji Hashimoto | Amorphous alloys resistant against hot corrosion |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP3267542A patent/JP2937580B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-10-14 EP EP92117548A patent/EP0537710B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-14 DE DE69213640T patent/DE69213640T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-04-20 US US08/231,591 patent/US5460663A/en not_active Expired - Fee Related
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| EP0537710B1 (en) | 1996-09-11 |
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| US5460663A (en) | 1995-10-24 |
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