JPS5841345B2 - タイコウシヨク タイスキマフシヨク タイオウリヨクフシヨクワレ タイスイソゼイセイヨウ アモルフアステツゴウキン - Google Patents
タイコウシヨク タイスキマフシヨク タイオウリヨクフシヨクワレ タイスイソゼイセイヨウ アモルフアステツゴウキンInfo
- Publication number
- JPS5841345B2 JPS5841345B2 JP49074248A JP7424874A JPS5841345B2 JP S5841345 B2 JPS5841345 B2 JP S5841345B2 JP 49074248 A JP49074248 A JP 49074248A JP 7424874 A JP7424874 A JP 7424874A JP S5841345 B2 JPS5841345 B2 JP S5841345B2
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- Japan
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- corrosion
- amorphous
- alloy
- resistance
- hydrogen embrittlement
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- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素
脆性の優れた鉄−クロム系アモルファス合金に関する。
脆性の優れた鉄−クロム系アモルファス合金に関する。
通常の耐食性鉄合金、すなわちステンレス合金（例えば
１３係クロム鋼、１８−８ステンレス鋼（３０４鋼）、
１７−１４−２．５ＭＯステンレス鋼（３１６Ｌ鋼）な
ど）は耐候性、耐食性に優れており、化学反応容器やパ
イプ、原子炉用冷却装置など大気中や腐食性の環境で多
く使用されている。
１３係クロム鋼、１８−８ステンレス鋼（３０４鋼）、
１７−１４−２．５ＭＯステンレス鋼（３１６Ｌ鋼）な
ど）は耐候性、耐食性に優れており、化学反応容器やパ
イプ、原子炉用冷却装置など大気中や腐食性の環境で多
く使用されている。
しかし、長時間使用中に、孔食、応力腐食割れ、隙間腐
食、水素脆性などにより、突然破壊や損傷が起るため装
置の使用が不可能になり、安全性や公害などの点で重大
な問題を引き起している。
食、水素脆性などにより、突然破壊や損傷が起るため装
置の使用が不可能になり、安全性や公害などの点で重大
な問題を引き起している。
その原因は結晶金属中には普通多くの格子欠陥が存在し
、これら腐食、孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆
性などの起点になるためで、金属表面の損傷を防ぎ、応
力腐食割れや水素脆性を防ぐことは難かしい。
、これら腐食、孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆
性などの起点になるためで、金属表面の損傷を防ぎ、応
力腐食割れや水素脆性を防ぐことは難かしい。
従来鉄合金の耐食性の改善にはクロム、ニッケルなどの
合金元素を添加して耐食性皮膜を形成させてきた。
合金元素を添加して耐食性皮膜を形成させてきた。
しかし合金元素の添加による耐食性の改善は、孔食、応
力腐食割れなどをかえって促進するという危険を伴いか
つ耐食性の改善にも限界がある。
力腐食割れなどをかえって促進するという危険を伴いか
つ耐食性の改善にも限界がある。
また耐食性を改善し得る元素の多量の添加は材質の劣化
や製造の困難性から自から制限される。
や製造の困難性から自から制限される。
通常固体の金属は結晶状態にあるが、ある特殊な条件（
合金の組成、急冷凝固）下では、固体でも液体に類似し
て結晶構造をもたない構造が得られ、このような金属、
又は合金をアモルファス金属（又は非結晶質金属）と言
っている。
合金の組成、急冷凝固）下では、固体でも液体に類似し
て結晶構造をもたない構造が得られ、このような金属、
又は合金をアモルファス金属（又は非結晶質金属）と言
っている。
このアモルファス合金は従来の実用金属材料に比し、著
しく高い強度を保有する。
しく高い強度を保有する。
しかし従来知られているアモルファス鉄合金、例えばＦ
ｅ−Ｃ−Ｐ系およびＦｅ −Ｂ−Ｐ系アモルファス合金
は塩水噴霧による腐食減量が普通の炭素鋼の約３倍であ
り、耐食性に劣る欠点がある。
ｅ−Ｃ−Ｐ系およびＦｅ −Ｂ−Ｐ系アモルファス合金
は塩水噴霧による腐食減量が普通の炭素鋼の約３倍であ
り、耐食性に劣る欠点がある。
これに対し、本発明者のうち、増率、奈賀は先に”Ｆｅ
−Ｃｒ系アモルファス合金パを発明（特願昭４９−６３
３０号）シ、これが高い強度および耐熱性と共に、全面
腐食に対し、ステンレス鋼と同等に耐えることを見出し
、主として複合材料としての特許を申請した。
−Ｃｒ系アモルファス合金パを発明（特願昭４９−６３
３０号）シ、これが高い強度および耐熱性と共に、全面
腐食に対し、ステンレス鋼と同等に耐えることを見出し
、主として複合材料としての特許を申請した。
しかし、その後の試験の結果、全面腐食のほか、材料の
劣化のうち特に実用上問題である孔食、隙間腐食、応力
腐食割れ、水素脆性に対し、本発明合金は、現用ステン
レス鋼とはくらべようもない高い抵抗性を有することが
判明した。
劣化のうち特に実用上問題である孔食、隙間腐食、応力
腐食割れ、水素脆性に対し、本発明合金は、現用ステン
レス鋼とはくらべようもない高い抵抗性を有することが
判明した。
本発明の目的は、前記性質にもとづき、新しい用途に適
する以下の合金組成を持つアモルファス鉄合金を提供す
るものである。
する以下の合金組成を持つアモルファス鉄合金を提供す
るものである。
原子俤として、Ｃｒｌ〜４０係、Ｃ及びＢをそれぞれ０
．０１φ以上合計で７〜３５％、残部Ｆｅからなるアモ
ルファス鉄合金。
．０１φ以上合計で７〜３５％、残部Ｆｅからなるアモ
ルファス鉄合金。
本発明のアモルファス鉄合金は孔食、隙間腐食などの局
部腐食および応力腐食割れ、水素脆性なと応力と腐食が
作用する際の材料の破壊を起さない点において通常の結
晶質耐食性鉄合金よりもはるかに優れている。
部腐食および応力腐食割れ、水素脆性なと応力と腐食が
作用する際の材料の破壊を起さない点において通常の結
晶質耐食性鉄合金よりもはるかに優れている。
本発明のアモルファス鉄合金は強さと靭さを保たせなが
ら耐食性元素であるクロムを多量に均一に添加でき、し
かも全く腐食の起点となる欠陥を含まない。
ら耐食性元素であるクロムを多量に均一に添加でき、し
かも全く腐食の起点となる欠陥を含まない。
これが本発明の合金が孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、
水素脆性を起さない理由である。
水素脆性を起さない理由である。
本発明のアモルファス合金の機械的性質は例えばＣｒ２
０＃＋％ （２２，５４重量係）、Ｃ５原子幅（１，３
重量咎）、Ｂ５原子饅（３，５２重量％）、残部Ｆｅの
ものにあっては、降伏強さは３７８ｋｇ／／ＩＩＬｍ。
０＃＋％ （２２，５４重量係）、Ｃ５原子幅（１，３
重量咎）、Ｂ５原子饅（３，５２重量％）、残部Ｆｅの
ものにあっては、降伏強さは３７８ｋｇ／／ＩＩＬｍ。
破壊強さは３９５ｋｇ／ｉａ、ヤング率は１４．５Ｘ１
０”ｋｇ／ｍ４であり、既知のステンレス鋼に比し、優
れた機械的性質を有している。
０”ｋｇ／ｍ４であり、既知のステンレス鋼に比し、優
れた機械的性質を有している。
本発明のアモルファス合金は、例えば次の如くして製造
することができる。
することができる。
図は本発明のアモルファス合金を製造する装置の一例を
示す概略図である。
示す概略図である。
図において、１は下方先端に水平方向に噴出するノズル
２を有する石英管で、その中には原料金属３が装入され
、溶解される。
２を有する石英管で、その中には原料金属３が装入され
、溶解される。
４は原料金属３を加熱するための加熱炉であり、５はモ
ーター６により高速度、例えば５０００ｒｐｍで回転さ
れる回転ドラムで、これはドラムの回転による遠心力負
荷をできるだけ小さくするため、軽量で熱伝導性の良い
金属、例えばアルミニウム合金よりなり、内面には更に
熱伝導性の良い金属、例えば銅板７で内張すされている
。
ーター６により高速度、例えば５０００ｒｐｍで回転さ
れる回転ドラムで、これはドラムの回転による遠心力負
荷をできるだけ小さくするため、軽量で熱伝導性の良い
金属、例えばアルミニウム合金よりなり、内面には更に
熱伝導性の良い金属、例えば銅板７で内張すされている
。
８の石英管１を支持して上下に移動するためのエアピス
トンである。
トンである。
原料金属は、先ず石英管１の送入口１ａより流体搬送等
により装入され加熱炉４の位置で加熱溶解され、次いで
エアピストン８によりノズル２が回転ドラム５の内面に
対向する如く石英管１が図に示す位置に下降され、次い
で上昇を開始するとほぼ同時に溶融金属３にガス圧が加
えられて、金属が回転ドラムの内面に向って噴流される
。
により装入され加熱炉４の位置で加熱溶解され、次いで
エアピストン８によりノズル２が回転ドラム５の内面に
対向する如く石英管１が図に示す位置に下降され、次い
で上昇を開始するとほぼ同時に溶融金属３にガス圧が加
えられて、金属が回転ドラムの内面に向って噴流される
。
石英管内部へは金属３の酸化を防ぐため絶えず不活性ガ
ス、例えばアルゴンガス９を送入し不活性雰囲気として
おくものとする。
ス、例えばアルゴンガス９を送入し不活性雰囲気として
おくものとする。
回転ドラム内面に噴流された金属は高速回転による遠心
力のため、回転ドラム内面に強く接触させられることに
よって、超高速冷却されてアモルファス金属となる。
力のため、回転ドラム内面に強く接触させられることに
よって、超高速冷却されてアモルファス金属となる。
前記方法により本発明のアモルファス合金を例えば厚さ
０．２ ｍｍ、、幅約１０間の長いテープ状線として得
ることができる。
０．２ ｍｍ、、幅約１０間の長いテープ状線として得
ることができる。
本発明の研究において、前記装置ならひに方法により厚
さ０．０５ｍｍ、幅１間の形状の第１表に示す組成を有
するアモルファス合金を製造し、各種の腐食試験を行な
った。
さ０．０５ｍｍ、幅１間の形状の第１表に示す組成を有
するアモルファス合金を製造し、各種の腐食試験を行な
った。
これを重量優（こ換算すると第１表の（２）の通りであ
る。
る。
また比較のため市販のクロム鋼、１８−８ステンレス鋼
（３０４鋼）、１７−１４−２．５ＭＯステンレス鋼（
３１６Ｌ鋼）についても同様の試験を行なった。
（３０４鋼）、１７−１４−２．５ＭＯステンレス鋼（
３１６Ｌ鋼）についても同様の試験を行なった。
腐食試験として３０℃における１ＭＨ２ＳＯ４水溶液、
■ＮＮａ（Ｊ’水溶液、および各濃度の塩酸水溶液中に
１６８時間プラスティック線でつるして浸漬し、単位面
積当りの重量減少を求めた。
■ＮＮａ（Ｊ’水溶液、および各濃度の塩酸水溶液中に
１６８時間プラスティック線でつるして浸漬し、単位面
積当りの重量減少を求めた。
なお、耐隙間腐食性を調べるため、試料の一部には表面
に接近してテフロン板をおき隙間をもうけた。
に接近してテフロン板をおき隙間をもうけた。
その結果を第２および３表に示す。第２表において本発
明合金試料Ａ６．１〜１４は現用１８−８ステンレス鋼
（３０４鋼）より腐食量が減少し、腐食による重量変化
は全く検出されない。
明合金試料Ａ６．１〜１４は現用１８−８ステンレス鋼
（３０４鋼）より腐食量が減少し、腐食による重量変化
は全く検出されない。
第３表において判るように本発明合金７１６１〜１４は
１６８時間後でも全面腐食、孔食および隙間腐食は全く
起らないが、一方３０４鋼には２４時間ですでに著しい
全面腐食、孔食と隙間腐食が起っている。
１６８時間後でも全面腐食、孔食および隙間腐食は全く
起らないが、一方３０４鋼には２４時間ですでに著しい
全面腐食、孔食と隙間腐食が起っている。
孔食試験に普通に用いられる４０℃および６０℃の１０
％ＦｅＣｌ３・６Ｈ２０溶液中に１６８時間浸漬し、試
料の表面観察と重量減少とを調べた結果を第４表に示す
。
％ＦｅＣｌ３・６Ｈ２０溶液中に１６８時間浸漬し、試
料の表面観察と重量減少とを調べた結果を第４表に示す
。
比較例の３０４鋼および３１６Ｌ鋼に限らず現用ステン
レス鋼の全鋼種に孔食および隙間腐食が発生する６０℃
の溶液においても、本発明合金には孔食および隙間腐食
が全く発生せず重量減少も検出されない。
レス鋼の全鋼種に孔食および隙間腐食が発生する６０℃
の溶液においても、本発明合金には孔食および隙間腐食
が全く発生せず重量減少も検出されない。
また一層この点を明確にするためにＣＪ’−を含む溶液
すなわち本発明の研究においてはＩＮＮａＣＡ’水溶液
およびＩＭＨ２８０４＋〇、ＩＮＮａＣＡ’水溶液中で
の３０℃におけるアノード分極による孔食電位の発生の
有無を調べその結果を第５表に示す。
すなわち本発明の研究においてはＩＮＮａＣＡ’水溶液
およびＩＭＨ２８０４＋〇、ＩＮＮａＣＡ’水溶液中で
の３０℃におけるアノード分極による孔食電位の発生の
有無を調べその結果を第５表に示す。
３０４鋼、３１６Ｌ鋼だけでなく現用ステンレ鋼はいず
れも孔食を生じて孔食電位を示すが、本発明合金には孔
食は全く認められず、また孔食電位を示さずに完全に不
働態化し、腐食減量も検出されない。
れも孔食を生じて孔食電位を示すが、本発明合金には孔
食は全く認められず、また孔食電位を示さずに完全に不
働態化し、腐食減量も検出されない。
次に応力腐食割れ感受性試験を典型的試験液である１４
３℃沸騰４２％ＭｇＣｌ２水溶液中で、引張速度および
電位を変化させて行なった。
３℃沸騰４２％ＭｇＣｌ２水溶液中で、引張速度および
電位を変化させて行なった。
この結果を第６表に示す。
応力腐食割れに対する感受性は、定速引張試験において
腐食液中の試料の伸びをεとし、同温度での空気中での
伸びをε。
腐食液中の試料の伸びをεとし、同温度での空気中での
伸びをε。
とすると、ε０−ε／ε０によって表され、この値の大
きい程応力腐食割れが起りやすい。
きい程応力腐食割れが起りやすい。
一般に応力腐食割れ感受性は引張速度が小さい程大きく
、また自然電極電位よりアノードにするほど大きくなる
ものであり、同表の３０４鋼の結果はそのことを和実に
示しているが、−古本発明合金にあっては、自然電極電
位および同電位よりアノードにしても応力腐食割れを全
く起さない。
、また自然電極電位よりアノードにするほど大きくなる
ものであり、同表の３０４鋼の結果はそのことを和実に
示しているが、−古本発明合金にあっては、自然電極電
位および同電位よりアノードにしても応力腐食割れを全
く起さない。
＊＊
また典型的に水素脆性試験液であるＨ２Ｓを加えた０、
ｌＮＣＨ３ＣＯＯＮａ＋０．ｌＮＣＨ３Ｃ００Ｈ（ＰＨ
４，６７）溶液を用いて水素脆性試験を行なった結果を
第７表に示す。
ｌＮＣＨ３ＣＯＯＮａ＋０．ｌＮＣＨ３Ｃ００Ｈ（ＰＨ
４，６７）溶液を用いて水素脆性試験を行なった結果を
第７表に示す。
水素脆性感受性は応力腐食割れ感受性と同様な方法で表
わすことができる。
わすことができる。
一般に水素脆性感受性は引張速度が小さいほど大きくな
り、自然電極電位よりカソードにする程大きくなるもの
であり、また水素脆性を起し難い軟鋼でも、同表に見る
如くこの溶液中で定速引張試験を行なうと水素脆性を起
す。
り、自然電極電位よりカソードにする程大きくなるもの
であり、また水素脆性を起し難い軟鋼でも、同表に見る
如くこの溶液中で定速引張試験を行なうと水素脆性を起
す。
しかしながら本発明合金は低引張速度およびカソード分
極下（こおいても空気中と同一の伸びを示し、水素脆性
は全く検出されない。
極下（こおいても空気中と同一の伸びを示し、水素脆性
は全く検出されない。
以上第１〜７表より判る如く本発明のアモルファス合金
ＣｒのＧｏｔこよって耐食性、耐孔食性、耐隙間腐食性
、耐応力腐食割れ性、耐水素脆性なと、局部腐食および
腐食に関連した脆性が極端に改善され、現用ステンレス
鋼と比較を絶する程優れた性能を有する。
ＣｒのＧｏｔこよって耐食性、耐孔食性、耐隙間腐食性
、耐応力腐食割れ性、耐水素脆性なと、局部腐食および
腐食に関連した脆性が極端に改善され、現用ステンレス
鋼と比較を絶する程優れた性能を有する。
この優れた性質はＯｒとＰの存在、および本合金特有の
原子構造に由来するものであり、一方ＢおよびＣの適当
な添加は原子構造をアモルファスにするために必要な元
素で、その量は合金系により定まり、本発明の組成範囲
で優れた耐食性アモルファス合金を得ることができる。
原子構造に由来するものであり、一方ＢおよびＣの適当
な添加は原子構造をアモルファスにするために必要な元
素で、その量は合金系により定まり、本発明の組成範囲
で優れた耐食性アモルファス合金を得ることができる。
次に本発明合金における各成分の含有量の限定理由を説
明する。
明する。
先ずＣｒｌこついては、これを１原子係未満にすると、
耐食性、耐孔食性、耐応力腐食性、耐水素脆性が劣化し
、また４０原子係より多くするとアモルファス合金の製
造が困難になるので、１〜４０原子優の範囲内にするこ
とが必要である。
耐食性、耐孔食性、耐応力腐食性、耐水素脆性が劣化し
、また４０原子係より多くするとアモルファス合金の製
造が困難になるので、１〜４０原子優の範囲内にするこ
とが必要である。
そして、好適範囲は５〜３０％である。
Ｃ及びＢは合金のアモルファス化を助長する元素であり
、Ｃ及びＢの合計が７原子多未満の場合、あるいは３５
原子饅を越える場合にはアモルファス合金を製造するこ
とができない。
、Ｃ及びＢの合計が７原子多未満の場合、あるいは３５
原子饅を越える場合にはアモルファス合金を製造するこ
とができない。
本発明のアモルファス合金は細い条、薄板として製造可
能であり従来の実用金属材料では得られない高い強度と
孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆性に特に高い抵
抗性を有することが要求される、例えば大気中、海水中
および淡水中で使用される装置、水力、火力、原子力そ
の他各種エネルギー産業用プラント、化学工業用プラン
トなどの部分に使用される好適の材料である。
能であり従来の実用金属材料では得られない高い強度と
孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆性に特に高い抵
抗性を有することが要求される、例えば大気中、海水中
および淡水中で使用される装置、水力、火力、原子力そ
の他各種エネルギー産業用プラント、化学工業用プラン
トなどの部分に使用される好適の材料である。
図は本発明のアモルファス合金を製造する装置の管状容
器のノズル部が加熱炉内に位置する時の部分断面図であ
る。 １・・・・・・石英管、２・・・・・・ノズル、３・・
・・・・原料金属、４・・・・・・加熱炉、５・・・・
・・回転ドラム、６・・・・・・モータ、７・・・・・
・銅板、８・・・・・・エヤピストン、９・・・・・・
アルゴンガス。
器のノズル部が加熱炉内に位置する時の部分断面図であ
る。 １・・・・・・石英管、２・・・・・・ノズル、３・・
・・・・原料金属、４・・・・・・加熱炉、５・・・・
・・回転ドラム、６・・・・・・モータ、７・・・・・
・銅板、８・・・・・・エヤピストン、９・・・・・・
アルゴンガス。
Claims (1)
- １ 原子斜としてＣｒｌ〜４０φ、Ｃ及びＢをそれぞれ
０．０１％以上合計で７〜３５饅、残部Ｆｅからなる耐
孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆性用アモ
ルファス鉄合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49074248A JPS5841345B2 (ja) | 1974-07-01 | 1974-07-01 | タイコウシヨク タイスキマフシヨク タイオウリヨクフシヨクワレ タイスイソゼイセイヨウ アモルフアステツゴウキン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49074248A JPS5841345B2 (ja) | 1974-07-01 | 1974-07-01 | タイコウシヨク タイスキマフシヨク タイオウリヨクフシヨクワレ タイスイソゼイセイヨウ アモルフアステツゴウキン |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20001782A Division JPS5842263B2 (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆性用アモルフアス鉄合金 |
| JP20001682A Division JPS5842262B2 (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆性用アモルフアス鉄合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS514019A JPS514019A (en) | 1976-01-13 |
| JPS5841345B2 true JPS5841345B2 (ja) | 1983-09-12 |
Family
ID=13541658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49074248A Expired JPS5841345B2 (ja) | 1974-07-01 | 1974-07-01 | タイコウシヨク タイスキマフシヨク タイオウリヨクフシヨクワレ タイスイソゼイセイヨウ アモルフアステツゴウキン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841345B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62146759U (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-16 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60163182U (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-30 | ヤマハ発動機株式会社 | 自動二輪車の前フエンダ |
| US6763593B2 (en) | 2001-01-26 | 2004-07-20 | Hitachi Metals, Ltd. | Razor blade material and a razor blade |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50101215A (ja) * | 1974-01-12 | 1975-08-11 |
-
1974
- 1974-07-01 JP JP49074248A patent/JPS5841345B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50101215A (ja) * | 1974-01-12 | 1975-08-11 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62146759U (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS514019A (en) | 1976-01-13 |
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