JPH05195107A - 粒子分散アモルファス合金の製造方法 - Google Patents
粒子分散アモルファス合金の製造方法Info
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- JPH05195107A JPH05195107A JP4008302A JP830292A JPH05195107A JP H05195107 A JPH05195107 A JP H05195107A JP 4008302 A JP4008302 A JP 4008302A JP 830292 A JP830292 A JP 830292A JP H05195107 A JPH05195107 A JP H05195107A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマ溶射法を利用して均一な組成のアモル
ファス金属基複合材を製造する。 【構成】アモルファス相を形成する金属と、炭化物また
は窒化物を形成可能な遷移金属とを溶融して溶湯５と
し、炭素源または窒素源をもち遷移金属と反応可能な気
体から形成されたプラズマジェット６中に溶湯を供給し
て遷移金属を反応させるとともに基材３の表面に衝突さ
せて冷却し、遷移金属の炭化物または窒化物の粒子が分
散したアモルファス合金を得ることを特徴とする粒子分
散アモルファス合金の製造方法。溶射金属を予め溶湯と
してプラズマ中に供給したので、反応時間を充分確保で
き、かつ供給位置による反応のばらつきが防止できる。
ファス金属基複合材を製造する。 【構成】アモルファス相を形成する金属と、炭化物また
は窒化物を形成可能な遷移金属とを溶融して溶湯５と
し、炭素源または窒素源をもち遷移金属と反応可能な気
体から形成されたプラズマジェット６中に溶湯を供給し
て遷移金属を反応させるとともに基材３の表面に衝突さ
せて冷却し、遷移金属の炭化物または窒化物の粒子が分
散したアモルファス合金を得ることを特徴とする粒子分
散アモルファス合金の製造方法。溶射金属を予め溶湯と
してプラズマ中に供給したので、反応時間を充分確保で
き、かつ供給位置による反応のばらつきが防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応性プラズマ溶射に
より硬質粒子が微細に分散したアモルファス合金を製造
する方法に関する。
より硬質粒子が微細に分散したアモルファス合金を製造
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アモルファス金属は、強度、耐食性及び
磁気性能などの特性に極めて優れ、各種分野への応用研
究が活発に行われている。このアモルファス金属製品を
製造するには、急冷アトマイズ法、水中紡糸法、ロール
法などの製造方法が知られている。しかしこれらの製造
方法では、製品形状に制限があり、利用分野に限界があ
った。そこで近年、アモルファス金属製品をプラズマ溶
射法により製造する方法が開発されている。
磁気性能などの特性に極めて優れ、各種分野への応用研
究が活発に行われている。このアモルファス金属製品を
製造するには、急冷アトマイズ法、水中紡糸法、ロール
法などの製造方法が知られている。しかしこれらの製造
方法では、製品形状に制限があり、利用分野に限界があ
った。そこで近年、アモルファス金属製品をプラズマ溶
射法により製造する方法が開発されている。
【０００３】例えば特開昭６１−２１７５６８号公報に
は、プラズマ溶射法によりアモルファス金属製品を不活
性ガスの低圧雰囲気下で形成する方法が開示されてい
る。この方法によれば、形状の自由度が著しく向上し、
得られたアモルファス金属製品は各種分野で利用するこ
とができる。プラズマ溶射法では、図３に示すようにプ
ラズマ電源１００により陰極１０１と陽極１０２の間に
アーク１０３を発生させ、後方から供給される作動ガス
１０４を熱して超高温のプラズマガス１０５とする。そ
して、作動ガスのプラズマ化による急激な体積膨張によ
ってノズルから激しく噴出させる。これをプラズマジェ
ット１０６と称している。このプラズマジェット１０６
中に金属粉末１０７を供給して溶融させると、溶融金属
は霧状の微粒子となって飛行し、基材１０８に衝突・付
着して溶射膜１０９が形成される。
は、プラズマ溶射法によりアモルファス金属製品を不活
性ガスの低圧雰囲気下で形成する方法が開示されてい
る。この方法によれば、形状の自由度が著しく向上し、
得られたアモルファス金属製品は各種分野で利用するこ
とができる。プラズマ溶射法では、図３に示すようにプ
ラズマ電源１００により陰極１０１と陽極１０２の間に
アーク１０３を発生させ、後方から供給される作動ガス
１０４を熱して超高温のプラズマガス１０５とする。そ
して、作動ガスのプラズマ化による急激な体積膨張によ
ってノズルから激しく噴出させる。これをプラズマジェ
ット１０６と称している。このプラズマジェット１０６
中に金属粉末１０７を供給して溶融させると、溶融金属
は霧状の微粒子となって飛行し、基材１０８に衝突・付
着して溶射膜１０９が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところがアモルファス
金属は、非アモルファス金属の２〜３倍の引っ張り強度
を有するものの、アモルファス構造特有の性質からヤン
グ率が低いという不具合がある。例えばアルミニウム合
金についてみると、表１に示すようにアモルファス合金
は、非アモルファス合金である超々ジュラルミン（Ａｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）あるいはＡｌ−Ｓｉ系合金
に比べてヤング率が低い場合がある。
金属は、非アモルファス金属の２〜３倍の引っ張り強度
を有するものの、アモルファス構造特有の性質からヤン
グ率が低いという不具合がある。例えばアルミニウム合
金についてみると、表１に示すようにアモルファス合金
は、非アモルファス合金である超々ジュラルミン（Ａｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）あるいはＡｌ−Ｓｉ系合金
に比べてヤング率が低い場合がある。
【０００５】
【表１】 そこで硬質粒子、繊維などを複合したアモルファス金属
基複合材の開発が進められている。しかしこのようなア
モルファス金属基複合材を製造する方法としては、特開
平１−２７５７３２号公報に開示されているように単ロ
ール法、双ロール法あるいは回転液中紡糸法が主流であ
る。そのため得られる複合材の形状はリボン状、フレー
ク状に限られ、生産性が悪いうえバルク化技術はまだ開
発されていない。
基複合材の開発が進められている。しかしこのようなア
モルファス金属基複合材を製造する方法としては、特開
平１−２７５７３２号公報に開示されているように単ロ
ール法、双ロール法あるいは回転液中紡糸法が主流であ
る。そのため得られる複合材の形状はリボン状、フレー
ク状に限られ、生産性が悪いうえバルク化技術はまだ開
発されていない。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、プラズマ溶射法を利用して均一な組成のア
モルファス金属基複合材を製造することを目的とする。
ものであり、プラズマ溶射法を利用して均一な組成のア
モルファス金属基複合材を製造することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の粒子分散アモル
ファス合金の製造方法は、アモルファス相を形成する金
属と、炭化物または窒化物を形成可能な遷移金属とを溶
融して溶湯とする工程と、炭素源または窒素源をもち遷
移金属と反応可能な気体をプラズマガスとしプラズマジ
ェットを形成する工程と、溶湯をプラズマジェット中に
供給して遷移金属を反応させるとともに基材の表面に衝
突させて冷却し、遷移金属の炭化物または窒化物の粒子
が分散したアモルファス合金を得る工程と、からなるこ
とを特徴とする。
ファス合金の製造方法は、アモルファス相を形成する金
属と、炭化物または窒化物を形成可能な遷移金属とを溶
融して溶湯とする工程と、炭素源または窒素源をもち遷
移金属と反応可能な気体をプラズマガスとしプラズマジ
ェットを形成する工程と、溶湯をプラズマジェット中に
供給して遷移金属を反応させるとともに基材の表面に衝
突させて冷却し、遷移金属の炭化物または窒化物の粒子
が分散したアモルファス合金を得る工程と、からなるこ
とを特徴とする。
【０００８】アモルファス相を形成する金属とは、純金
属及び合金の両方を含むものである。また炭化物または
窒化物を形成可能な遷移金属としては、代表的なものに
Ｔｉがあり、他にＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｃｕ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｓｉなどが
利用できる。
属及び合金の両方を含むものである。また炭化物または
窒化物を形成可能な遷移金属としては、代表的なものに
Ｔｉがあり、他にＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｃｕ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｓｉなどが
利用できる。
【０００９】
【作用】本発明の粒子分散アモルファス合金の製造方法
では、アモルファス相を形成する金属と炭化物または窒
化物を形成可能な遷移金属とが、溶融状態でプラズマガ
ス中に供給される。すなわち溶融工程とプラズマガスと
の反応工程とが分離され、アモルファス相を形成する金
属と炭化物または窒化物を形成可能な遷移金属とは、プ
ラズマガス中に供給される以前に既に溶融している。し
たがって遷移金属は、溶湯供給後直ちにプラズマガスと
反応し、炭化物または窒化物となる。また、温度の低い
プラズマジェット周辺部に供給されても、遷移金属はす
でに溶融状態にあるので、未溶融粒子となることなくプ
ラズマガスと確実に反応する。
では、アモルファス相を形成する金属と炭化物または窒
化物を形成可能な遷移金属とが、溶融状態でプラズマガ
ス中に供給される。すなわち溶融工程とプラズマガスと
の反応工程とが分離され、アモルファス相を形成する金
属と炭化物または窒化物を形成可能な遷移金属とは、プ
ラズマガス中に供給される以前に既に溶融している。し
たがって遷移金属は、溶湯供給後直ちにプラズマガスと
反応し、炭化物または窒化物となる。また、温度の低い
プラズマジェット周辺部に供給されても、遷移金属はす
でに溶融状態にあるので、未溶融粒子となることなくプ
ラズマガスと確実に反応する。
【００１０】また溶湯の主成分を構成する金属は、基材
に衝突・付着することにより急冷されてアモルファス相
となり、上記反応により生じた微細な炭化物粒子または
窒化物粒子を分散状態で均一に含んだアモルファス合金
が製造される。
に衝突・付着することにより急冷されてアモルファス相
となり、上記反応により生じた微細な炭化物粒子または
窒化物粒子を分散状態で均一に含んだアモルファス合金
が製造される。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。ま
ず、本実施例に用いたプラズマ溶射装置を図１を参照し
ながら説明する。このプラズマ溶射装置は、溶射室１
と、溶射室１内に配置された溶射ガン２及び基板３と、
溶射室１外に配置され溶射室１内に溶湯を供給する溶融
装置４と、から構成されている。
ず、本実施例に用いたプラズマ溶射装置を図１を参照し
ながら説明する。このプラズマ溶射装置は、溶射室１
と、溶射室１内に配置された溶射ガン２及び基板３と、
溶射室１外に配置され溶射室１内に溶湯を供給する溶融
装置４と、から構成されている。
【００１２】溶射室１には雰囲気制御装置１０が連結さ
れ、溶射室１内の圧力及びガス種を調整可能に構成され
ている。溶射ガン２には冷却管２０が設けられ、溶射室
１外部より供給される冷却水により冷却可能とされ、ま
たプラズマガスとなる作動ガスが供給されるガス供給管
２１が連結されている。
れ、溶射室１内の圧力及びガス種を調整可能に構成され
ている。溶射ガン２には冷却管２０が設けられ、溶射室
１外部より供給される冷却水により冷却可能とされ、ま
たプラズマガスとなる作動ガスが供給されるガス供給管
２１が連結されている。
【００１３】基板３は、駆動装置３０により平板状の成
形体を形成するのに必要な動きをするように駆動可能に
配置され、駆動装置３０は図示しない制御装置によりプ
ログラム制御できるように構成されている。また基板３
には温度コントローラ３１から延びる冷却水路３２が接
続され、冷却水により基板３の温度が調整可能とされて
いる。なお、基板３表面には温度コントローラ３１によ
り制御される冷却ユニット３３から冷風が吹きつけら
れ、基板３表面の成形体を冷却可能とされている。
形体を形成するのに必要な動きをするように駆動可能に
配置され、駆動装置３０は図示しない制御装置によりプ
ログラム制御できるように構成されている。また基板３
には温度コントローラ３１から延びる冷却水路３２が接
続され、冷却水により基板３の温度が調整可能とされて
いる。なお、基板３表面には温度コントローラ３１によ
り制御される冷却ユニット３３から冷風が吹きつけら
れ、基板３表面の成形体を冷却可能とされている。
【００１４】溶融装置４は加熱可能な容器４０と、容器
４０から溶射ガン２の吹き出し方向と直角に溶射ガン２
のノズル口に向かって延びるノズル４１と、ノズル４１
を開閉するストッパ４２とから構成され、容器４０内部
の溶湯が直径３ｍｍの開口をもつノズル４１から溶射室
１内に供給される。上記のように構成されたプラズマ溶
射装置を用いて、以下のように本発明を実施した。 （実施例１）まず、容器４０内に合金Ｉ（Ａｌ90Ｍｍ5
Ｆｅ5 ）と金属チタン（Ｔｉ）を投入して加熱し、金属
溶湯５を形成した。ここで合金Ｉと金属チタンとの混合
比率は、重量比で８／２であり、Ｍｍはミッシュメタル
（希土類混合物）である。この合金Ｉは、アルゴンガス
を用いたプラズマ溶射によりアモルファス化することが
予備実験でＸ線回折及びＤＳＣ分析により確認されてい
る。
４０から溶射ガン２の吹き出し方向と直角に溶射ガン２
のノズル口に向かって延びるノズル４１と、ノズル４１
を開閉するストッパ４２とから構成され、容器４０内部
の溶湯が直径３ｍｍの開口をもつノズル４１から溶射室
１内に供給される。上記のように構成されたプラズマ溶
射装置を用いて、以下のように本発明を実施した。 （実施例１）まず、容器４０内に合金Ｉ（Ａｌ90Ｍｍ5
Ｆｅ5 ）と金属チタン（Ｔｉ）を投入して加熱し、金属
溶湯５を形成した。ここで合金Ｉと金属チタンとの混合
比率は、重量比で８／２であり、Ｍｍはミッシュメタル
（希土類混合物）である。この合金Ｉは、アルゴンガス
を用いたプラズマ溶射によりアモルファス化することが
予備実験でＸ線回折及びＤＳＣ分析により確認されてい
る。
【００１５】一方、溶射室１内は雰囲気制御装置１０に
より１×１０-3ｋＰａまで排気された後、窒素ガスで置
換されて６．６７ｋＰａとされた。そして溶射ガン２に
は、ガス供給管２１からメタンガスが１リットル／ｍｉ
ｎ、アルゴンガスが１５リットル／ｍｉｎの流量で混合
ガスとして供給され、プラズマジェット６が形成され
た。
より１×１０-3ｋＰａまで排気された後、窒素ガスで置
換されて６．６７ｋＰａとされた。そして溶射ガン２に
は、ガス供給管２１からメタンガスが１リットル／ｍｉ
ｎ、アルゴンガスが１５リットル／ｍｉｎの流量で混合
ガスとして供給され、プラズマジェット６が形成され
た。
【００１６】そして温度コントローラにより基板３の温
度を２０±５℃に保ち、プラズマジェット６の中心に向
けて金属溶湯を供給した。すなわち、ストッパ４２を開
けて金属溶湯５を３ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧すること
で、溶湯はノズル４１から溶射室１内に供給された。す
ると溶湯はプラズマジェット６で噴霧されて微小な液滴
となり、プラズマジェット６内をプラズマガスと反応し
ながら飛行し、基板３に衝突して瞬時に冷却・凝固され
る。
度を２０±５℃に保ち、プラズマジェット６の中心に向
けて金属溶湯を供給した。すなわち、ストッパ４２を開
けて金属溶湯５を３ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧すること
で、溶湯はノズル４１から溶射室１内に供給された。す
ると溶湯はプラズマジェット６で噴霧されて微小な液滴
となり、プラズマジェット６内をプラズマガスと反応し
ながら飛行し、基板３に衝突して瞬時に冷却・凝固され
る。
【００１７】このとき溶射成形体７の形状が平板状とな
るように、基板３は駆動装置３０で駆動された。駆動条
件は、図２に示すＸ方向移動速度４ｍ／ｍｉｎ、Ｙ方向
移動ピッチ４ｍｍ、Ｘ，Ｙ方向移動距離２００ｍｍ、Ｚ
方向移動速度０．２ｍｍ／ｍｉｎ、Ｚ方向移動距離５ｍ
ｍである。溶射時間は２．５ｍｉｎとした。これによ
り、基板３表面にＴｉＣ析出粒子が微細に分散したアモ
ルファスＡｌ合金基複合材よりなる厚さ約１０ｍｍの溶
射成形体７が得られた。なお、マトリックスのアモルフ
ァス化はＸ線分析及びＤＳＣ分析により確認され、析出
粒子がＴｉＣであることはＥＰＭＡ分析により確認され
た。また組織観察から、ＴｉＣは粒径１．０μｍ以下の
微粒子であり、体積率で約１８％を占めていたので、供
給されたＴｉのほとんどが反応したものと考えられる。
るように、基板３は駆動装置３０で駆動された。駆動条
件は、図２に示すＸ方向移動速度４ｍ／ｍｉｎ、Ｙ方向
移動ピッチ４ｍｍ、Ｘ，Ｙ方向移動距離２００ｍｍ、Ｚ
方向移動速度０．２ｍｍ／ｍｉｎ、Ｚ方向移動距離５ｍ
ｍである。溶射時間は２．５ｍｉｎとした。これによ
り、基板３表面にＴｉＣ析出粒子が微細に分散したアモ
ルファスＡｌ合金基複合材よりなる厚さ約１０ｍｍの溶
射成形体７が得られた。なお、マトリックスのアモルフ
ァス化はＸ線分析及びＤＳＣ分析により確認され、析出
粒子がＴｉＣであることはＥＰＭＡ分析により確認され
た。また組織観察から、ＴｉＣは粒径１．０μｍ以下の
微粒子であり、体積率で約１８％を占めていたので、供
給されたＴｉのほとんどが反応したものと考えられる。
【００１８】得られた溶射成形体７について、理論密度
比、硬度、圧縮強度及びヤング率を測定し、結果を表２
に示す。また比較例１として、Ｔｉを用いないこと以外
は実施例１と同様にして得られたアモルファスＡｌ合金
材からなる溶射成形体についても、実施例１と同様に特
性値を測定し、結果を表２に示す。
比、硬度、圧縮強度及びヤング率を測定し、結果を表２
に示す。また比較例１として、Ｔｉを用いないこと以外
は実施例１と同様にして得られたアモルファスＡｌ合金
材からなる溶射成形体についても、実施例１と同様に特
性値を測定し、結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】 表２より、実施例１で製造された溶射成形体は、比較例
１のアモルファス合金材に比べてヤング率が格段に向上
していることがわかる。また圧縮強度も約３０％向上し
ている。これは硬いＴｉＣが、マトリックスであるアモ
ルファス相の変形の抵抗として作用することに起因する
ものと考えられる。なお、実施例１で得られた溶射成形
体のヤング率は、複合則による計算値とほぼ一致してい
た。
１のアモルファス合金材に比べてヤング率が格段に向上
していることがわかる。また圧縮強度も約３０％向上し
ている。これは硬いＴｉＣが、マトリックスであるアモ
ルファス相の変形の抵抗として作用することに起因する
ものと考えられる。なお、実施例１で得られた溶射成形
体のヤング率は、複合則による計算値とほぼ一致してい
た。
【００２０】なお、本発明で製造されるＡｌ基粒子分散
アモルファス合金材料としては、上記実施例に限定され
ず、下式（１）式で示されるアモルファス合金、または
実施例２のようにアモルファス相とα−Ａｌ結晶相から
なる混相合金をマトリックスとする複合材を使用するこ
ともできる。 一般式 ＡｌａＬｎｂＭｃ （１） 式中、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｍｍ（ミッシュメタル）から選ばれる１種以
上の金属元素 Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｓｉから選ばれる
１種以上の金属元素 ａ，ｂ，ｃは原子％で、50≦ａ≦97.5，0.5 ≦ｂ≦30.
0，0.5 ≦ｃ≦30.0 （実施例２）溶湯組成が、合金ＩＩ（Ａｌ96Ｍｍ2.5 Ｆ
ｅ1.5 ）８０重量％と金属チタン（Ｔｉ）２０重量％か
らなること以外は実施例１と同様にして、アモルファス
Ａｌ合金相を含む溶射成形体を形成した。得られた成形
体は、１０〜２０ｎｍの超微細結晶相（α−Ａｌ）とア
モルファス相からなる混相Ａｌ合金マトリックス中に、
ＴｉＣ粒子が微細に分散した複合材であり、ＤＳＣ分析
の結果アモルファス相の体積率は約１０％であった。ま
た組織観察から、ＴｉＣの体積率は約１６％であった。
アモルファス合金材料としては、上記実施例に限定され
ず、下式（１）式で示されるアモルファス合金、または
実施例２のようにアモルファス相とα−Ａｌ結晶相から
なる混相合金をマトリックスとする複合材を使用するこ
ともできる。 一般式 ＡｌａＬｎｂＭｃ （１） 式中、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｍｍ（ミッシュメタル）から選ばれる１種以
上の金属元素 Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｓｉから選ばれる
１種以上の金属元素 ａ，ｂ，ｃは原子％で、50≦ａ≦97.5，0.5 ≦ｂ≦30.
0，0.5 ≦ｃ≦30.0 （実施例２）溶湯組成が、合金ＩＩ（Ａｌ96Ｍｍ2.5 Ｆ
ｅ1.5 ）８０重量％と金属チタン（Ｔｉ）２０重量％か
らなること以外は実施例１と同様にして、アモルファス
Ａｌ合金相を含む溶射成形体を形成した。得られた成形
体は、１０〜２０ｎｍの超微細結晶相（α−Ａｌ）とア
モルファス相からなる混相Ａｌ合金マトリックス中に、
ＴｉＣ粒子が微細に分散した複合材であり、ＤＳＣ分析
の結果アモルファス相の体積率は約１０％であった。ま
た組織観察から、ＴｉＣの体積率は約１６％であった。
【００２１】得られた成形体について、理論密度比、硬
度、圧縮強度及びヤング率を測定し、結果を表３に示
す。また比較例２として、Ｔｉを用いないこと以外は実
施例２と同様にして得られた混相材についても、実施例
２と同様に特性値を測定し、結果を表３に示す。
度、圧縮強度及びヤング率を測定し、結果を表３に示
す。また比較例２として、Ｔｉを用いないこと以外は実
施例２と同様にして得られた混相材についても、実施例
２と同様に特性値を測定し、結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】 表３より、実施例２で得られた成形体では、比較例２の
混相Ａｌ合金材に比べてヤング率が格段に向上している
ことが分かる。このヤング率は、実施例１同様、複合則
による計算値とほぼ一致していた。また、実施例２およ
び比較例２では、全体的に実施例１および比較例１より
高い特性を示している。これはマトリックス相の微細
化、固溶強化に加えて、アモルファス相による分散強化
に起因するものと考えられる。
混相Ａｌ合金材に比べてヤング率が格段に向上している
ことが分かる。このヤング率は、実施例１同様、複合則
による計算値とほぼ一致していた。また、実施例２およ
び比較例２では、全体的に実施例１および比較例１より
高い特性を示している。これはマトリックス相の微細
化、固溶強化に加えて、アモルファス相による分散強化
に起因するものと考えられる。
【００２３】上記実施例の製造方法では、メタンガスが
プラズマ中で下式のように分解し、炭化物の生成自由エ
ネルギーの小さいＴｉと反応したものと考えられる。 ＣＨ4 → Ｃ ＋ ２Ｈ2 Ｃ ＋ Ｔｉ → ＴｉＣ したがってメタンガスの代わりに窒素ガスを用いれば、
以下のように分散粒子としてＴｉＮが得られる。
プラズマ中で下式のように分解し、炭化物の生成自由エ
ネルギーの小さいＴｉと反応したものと考えられる。 ＣＨ4 → Ｃ ＋ ２Ｈ2 Ｃ ＋ Ｔｉ → ＴｉＣ したがってメタンガスの代わりに窒素ガスを用いれば、
以下のように分散粒子としてＴｉＮが得られる。
【００２４】Ｎ2 → ２Ｎ Ｎ ＋ Ｔｉ → ＴｉＮ 本実施例では、プラズマガスは高温であるため、噴霧さ
れた微小液滴は飛行中も冷却されることがない。そのた
め飛行中においても液滴内部で攪拌が起こり、反応した
生成物は成長する前に直ちに液滴内部に取り込まれるの
で、反応生成物は微細なままであり均一に分布する。
れた微小液滴は飛行中も冷却されることがない。そのた
め飛行中においても液滴内部で攪拌が起こり、反応した
生成物は成長する前に直ちに液滴内部に取り込まれるの
で、反応生成物は微細なままであり均一に分布する。
【００２５】また、形成されたアモルファス合金基複合
材をそのまま徐冷すると粒成長が生じる。しかし本実施
例では基板の水冷と表面への冷風の吹きつけの両方で冷
却しているので、液滴は基板と衝突するとほとんど同時
に急冷され粒成長が生じず微細となる。さらに微小液滴
となって噴霧されるため、一粒子あたりの熱容量が小さ
く、また比表面積が大きいので急冷されやすい。また高
速で基板に衝突するため、衝突時に変形して偏平となり
熱拡散が容易となるため一層急冷されやすい。
材をそのまま徐冷すると粒成長が生じる。しかし本実施
例では基板の水冷と表面への冷風の吹きつけの両方で冷
却しているので、液滴は基板と衝突するとほとんど同時
に急冷され粒成長が生じず微細となる。さらに微小液滴
となって噴霧されるため、一粒子あたりの熱容量が小さ
く、また比表面積が大きいので急冷されやすい。また高
速で基板に衝突するため、衝突時に変形して偏平となり
熱拡散が容易となるため一層急冷されやすい。
【００２６】以上の理由により、本実施例で得られた複
合材中では、ＴｉＣ粒子は極めて微細な状態で均一に分
散されているため、高い機械的強度が得られる。 （実施例３）溶湯組成が、合金ＩＩＩ（Ｍｇ80Ｙ5 Ｎｉ
15）７０重量％と金属チタン（Ｔｉ）３０重量％からな
ること以外は実施例１と同様にして、ＴｉＣ粒子が分散
したアモルファスＭｇ合金基複合材よりなる溶射成形体
を形成した。
合材中では、ＴｉＣ粒子は極めて微細な状態で均一に分
散されているため、高い機械的強度が得られる。 （実施例３）溶湯組成が、合金ＩＩＩ（Ｍｇ80Ｙ5 Ｎｉ
15）７０重量％と金属チタン（Ｔｉ）３０重量％からな
ること以外は実施例１と同様にして、ＴｉＣ粒子が分散
したアモルファスＭｇ合金基複合材よりなる溶射成形体
を形成した。
【００２７】得られた成形体について、理論密度比、硬
度、圧縮強度及びヤング率を測定し、結果を表４に示
す。また比較例３として、Ｔｉを用いないこと以外は実
施例３と同様にして得られた混相材についても、実施例
３と同様に特性値を測定し、結果を表４に示す。
度、圧縮強度及びヤング率を測定し、結果を表４に示
す。また比較例３として、Ｔｉを用いないこと以外は実
施例３と同様にして得られた混相材についても、実施例
３と同様に特性値を測定し、結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】 なお、本発明で製造されるＭｇ基粒子分散アモルファス
合金材料としては、上記実施例に限定されず、下式
（２）式で示されるアモルファス合金、またはアモルフ
ァス相とｈｃｐ−Ｍｇ結晶相からなる混相合金マトリッ
クスからなる複合材を使用することもできる。
合金材料としては、上記実施例に限定されず、下式
（２）式で示されるアモルファス合金、またはアモルフ
ァス相とｈｃｐ−Ｍｇ結晶相からなる混相合金マトリッ
クスからなる複合材を使用することもできる。
【００２９】一般式 ＭｇｄＬｎｅＭｆ （２） 式中、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｍｍ（ミッシュメタル）から選ばれる１種以
上の金属元素 Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれる
１種以上の金属元素 ｄ，ｅ，ｆは原子％で、50≦ｄ≦97.5，0.5 ≦ｅ≦30.
0，0.5 ≦ｆ≦30.0
ｂ，Ｔａ，Ｍｍ（ミッシュメタル）から選ばれる１種以
上の金属元素 Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれる
１種以上の金属元素 ｄ，ｅ，ｆは原子％で、50≦ｄ≦97.5，0.5 ≦ｅ≦30.
0，0.5 ≦ｆ≦30.0
【００３０】
【発明の効果】本発明の粒子分散アモルファス合金の製
造方法によれば、溶射される金属がプラズマ中に供給さ
れる前に既に溶融しているので、プラズマ中で溶融する
必要がなく、供給後直ちに反応が始まる。そのため反応
時間を長く確保でき、充分な反応が期待できる。また温
度の低いプラズマ周辺部に供給された場合であっても、
既に溶融しているためプラズマガスとの反応が期待でき
る。
造方法によれば、溶射される金属がプラズマ中に供給さ
れる前に既に溶融しているので、プラズマ中で溶融する
必要がなく、供給後直ちに反応が始まる。そのため反応
時間を長く確保でき、充分な反応が期待できる。また温
度の低いプラズマ周辺部に供給された場合であっても、
既に溶融しているためプラズマガスとの反応が期待でき
る。
【００３１】したがって本発明により形成された粒子分
散アモルファス合金は、炭化物または窒化物粒子が微粒
子状態で均一に分散しているため、安定した高い機械強
度を示し、単なるアモルファス合金に比べてヤング率が
格段に向上する。
散アモルファス合金は、炭化物または窒化物粒子が微粒
子状態で均一に分散しているため、安定した高い機械強
度を示し、単なるアモルファス合金に比べてヤング率が
格段に向上する。
【図１】本発明の実施例に用いたプラズマ溶射装置の概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】実施例１の基板の移動方向を説明する斜視図で
ある。
ある。
【図３】従来のプラズマ溶射方法を示す説明図である。
１：溶射室 ２：溶射ガン
３：基板 ４：溶融装置 ５：金属溶湯
６：プラズマジェット
３：基板 ４：溶融装置 ５：金属溶湯
６：プラズマジェット
フロントページの続き (72)発明者 菅沼 徹哉 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 アモルファス相を形成する金属と、炭化
物または窒化物を形成可能な遷移金属とを溶融して溶湯
とする工程と、 炭素源または窒素源をもち該遷移金属と反応可能な気体
をプラズマガスとしプラズマジェットを形成する工程
と、 該溶湯を該プラズマジェット中に供給して該遷移金属を
反応させるとともに基材の表面に衝突させて冷却し、該
遷移金属の炭化物または窒化物の粒子が分散したアモル
ファス合金を得る工程と、からなることを特徴とする粒
子分散アモルファス合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008302A JPH05195107A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 粒子分散アモルファス合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008302A JPH05195107A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 粒子分散アモルファス合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195107A true JPH05195107A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11689360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4008302A Pending JPH05195107A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 粒子分散アモルファス合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195107A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040542A1 (de) * | 1999-12-04 | 2001-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung von kompositschichten mit einer plasmastrahlquelle |
| WO2001040543A1 (de) * | 1999-12-04 | 2001-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur erzeugung von funktionsschichten mit einer plasmastrahlquelle |
| WO2005093113A1 (ja) | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Topy Kogyo Kabushiki Kaisha | 金属ガラス積層体、その製造方法及びその利用 |
| WO2007059062A2 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-24 | The Regents Of The University Of California | Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals |
| US20130004786A1 (en) * | 2010-02-01 | 2013-01-03 | Croopnick Gerald A | Nickel based thermal spray powder and coating, and method for making the same |
| JP2015145515A (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-13 | 三菱重工業株式会社 | 成膜装置、成膜方法、高温部品、及びガスタービン |
| JP2017226915A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-28 | 吉川工業株式会社 | 溶射皮膜及び溶射皮膜部材 |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP4008302A patent/JPH05195107A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040542A1 (de) * | 1999-12-04 | 2001-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung von kompositschichten mit einer plasmastrahlquelle |
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| US7771798B1 (en) | 1999-12-04 | 2010-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing composite layers using a plasma jet source |
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| US7618500B2 (en) | 2005-11-14 | 2009-11-17 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals |
| WO2007059062A3 (en) * | 2005-11-14 | 2007-08-02 | Univ California | Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals |
| WO2007059062A2 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-24 | The Regents Of The University Of California | Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals |
| US8778459B2 (en) | 2005-11-14 | 2014-07-15 | Lawrence Livermore National Security, Llc. | Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals |
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| US10240238B2 (en) * | 2010-02-01 | 2019-03-26 | Crucible Intellectual Property, Llc | Nickel based thermal spray powder and coating, and method for making the same |
| JP2015145515A (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-13 | 三菱重工業株式会社 | 成膜装置、成膜方法、高温部品、及びガスタービン |
| JP2017226915A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-28 | 吉川工業株式会社 | 溶射皮膜及び溶射皮膜部材 |
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