JPS62185801A - 粉末状無定形材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ょシ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Ｉ：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・フィジクス・レタφ−ズ（Ａｐｐｌ−ｉｅ’ｄ
　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　）　Ｊ第４３巻、
第１号、１９８３年１２月１日発行、第】ｏ】７頁〜第
】ｏ】９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シ以前から一般に公知である（例え
ば「ツァイトシュリフト・フユア・メタルクンデ（Ｚｅ
ｉｔｓｃｈｒｉｆｆ　ｆｕｒ　Ｍｅｔａｌｌｋ−ｕｎｄ
ｅ　）　Ｊ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・ラント・マ
シーネンパウ（Ｅｌｅｅｔｒｏｔｅｃｈｎｉｋ　ｕｎｄ
Ｍａａｃｈｉｎｅｎｂａｕ　ｌ　Ｊ第９７巻、３９８０
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２ａ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
法によシ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
（：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、ニッケル、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
、ニッケル、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、また一連のきわ立った特性又は組合わ
された特性１例えば高いｉｔ摩耗性又は耐腐食性、高い
硬度及び引っ張シ強さと同時（：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（＝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
タルルジヵル・トランザクシヨンズ（Ｍｅｔａｌｌｕｒ
ｇｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｌ　Ｊ第５巻、
１９７４年８月、第１９２９頁Ｓ−第１９３４頁又は［
ナイエンテイフイック・アメリカン（Ｓｃｉｅｎｔｉｆ
ｉｃＡｍｅｒｉｃａｎ　）　Ｊ第２３４巻、１９７６年
、第４ｏ頁〜′７１ＩＪ４８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、　Ｌｅｔ
ｔ、　）から、この機械的合金化法は前記の第２＠１％
に遷移金属−遷移金属系の無定彫金８ｔ−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
可能であった。機械的合金化法にょシ製造された無定形
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　）　Ｃよシ製造される
無定形金属と一致する（例えば前記文献”　Ｚ、　Ｍｅ
ｔｔａｌｋｄｅ　”及び”　Ｂ、　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、従って著しく良好な反
応性を有し、これは例えば焼結工程で、接触的に側用す
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（＝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Ｃ：よれば。

（ａｌ　　出発成分からなる粉末に１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、＋ｃｌ　　最後にこ
のよう（ニジて生じた混合例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って達成される。

〔作用効果〕

本発明にあっては、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。すなわちホウ基はその高い硬度Ｃ：よシ合金
化し難いことが指摘されている。従って本発明での利点
は特にこの難点（＝も拘らず、粉末状出発成分に更ζニ
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１
：比べて１例えば更Ｃニ一層高い硬度によってまた特殊
な磁気及び腐食特性によって特色づけられており、従っ
てその工業上の使用可能性に関しては特纏：有利である
。

〔実施例〕

次に本発明を特殊な金属−金属−ホウ素（Ｍ、Ｍ、Ｂ）
合金からなる無定形粉末の製造１：基づいて更に詳述す
る。

この合金タイプの場合Ｍ１及びＭｌに関しては全く一般
的（：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Ｍ、　、　Ｍ、
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。Ｍ、及びＭ、では特（＝鉄及びジルコニウムの
ような遷移公庫を使用することができる。従って実施例
としてはＦｅＺｒＢの三元合金からなる金属ガラスを採
シあげる。

この合金からなる無定形粉末を製造するこめＣ：まずｒ
ｅ及びＺｒの岡山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
どとのできる材料の予め規定された結果を生ずる原子濃
度によって決定される。その際組成（Ｆｅ　１−Ｘ　Ｚ
ｒｚ　）　１−ｙＢｙの無定形粉末に対しては、３成分
の量（原子係で゛）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。従って例えば３
種の元素状粉末の重量比は１合金化後の組成がＦ　ｅ、
ｏＺｒ、、　Ｂ、。

に相当するよう（：準備する。個々の粉末の大きさは任
意であってよいが１岡山発成分の粒径分布は５μ鶏〜］
Ｍ、有利（＝は５０μｍ〜０５咋の範囲内にあることが
好ましい。更１：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１０μツル以下、
有利（＝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Ｌ
６する粉末粒径を有する３種の粉末を遊星ボールミル（
ＭａｒｋＦｒｉｔｓｃｈ　　社製の＠Ｐｕ１ｖｅｙｉｓ
ｅｔｔｅ−５”　　）　−二人れる。この場合例えば１
００個の鋼球はそれぞれ直径】０闘である。球の直径及
び球の数を変えること（−よって粉砕強度に任意Ｉ：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（：必要な粉砕時間°を定める
パラメーターである。粒子の表面酸化全防止するために
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Ｚｒ１ｌからなる微細に被覆され
た粉末粒子が生じる。その際８粒子はＦ　ａ　／Ｚ　ｒ
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（：はその粉末粒
子内又はその表面に８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工う−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って
結晶化することはない。従ってこうして製造された混合
粉末は岡山発成分子ｅ及びＺｒからなる無定形合金成分
子ｅ　Ｚｒ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Ｆｅ、。Ｚｒ、、Ｂ、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。

本発明によシ製造された金属−非金属系粉末は更≦：緊
密化することによってまた場合（：よっては次の成形工
程で公知方法１：よシ所望の形及び寸法を有する成形品
又は加工部材Ｉ：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（＝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（−元素からなる合金（：
限定される。この場合金属成分の少くとも２種は機械的
合金化法によシ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ｒｅ、　Ｎｉ、　Ｃ
ｏ、　Ｃｕ、　Ａｕ、　Ｒｅ、　Ｃｒ。

Ｍｎのような後期遷移金属であ！’　、＊２の出発酸′
分Ｍｌハ例えばＺｒ、　Ｔｉ、　Ｈｆ、ｍＷ、　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でのみ準備されていなければならな
いものではなく、場合（：よっては部分的にＳ　ｔ、　
　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
元素を例えば金島間相としてＦｅ、Ｂ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）少くとも２種の粉末状で最初は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期遷移金属又は希土
   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（有利には５０μｍ〜０．５ｍｍ）
   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（有利には１μｍ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（Ｆｅ＿１＿−＿ｘＺｒ＿ｘ）＿１＿−＿ｙ
   Ｂ＿ｙ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くと
   も１０時間（有利には１０〜３０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）焼なまし処理を約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。