JPS63153237A - アルミニウム基非晶質合金 - 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、硬度および電気抵抗値が高く、また高力・高
耐摩耗性を有するアルミニウム基合金に関する。

〔従来の技術〕

アルミニウム基合金（以下、「アルミ合金」）には、Ａ
ｌ−Ｃｕ系、Ａｊ！−５ｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃ
ｕ−５ｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系等、各種の成分系の合
金が知られており、その材料特性に応じて、例えば航空
機・車輌・船舶等の部材として、また建築用外装材、サ
ツシ、屋根材等として、あるいは海水機器用部材、原子
炉用部材等として、広範囲の用途に供されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、従来のアルミ合金は一般に硬度が低く、また
電気抵抗値も低い、また、近時はアルミ合金を急冷凝固
させることにより、Ｍｉ織を微細化して強度等の機械的
性質や耐食性等の化学的性質を改善するこころみもなさ
れているが、現在まで知られている急冷凝固アルミ合金
は、いずれも特性が十分でない。

本発明は上記に鑑み、高硬度および高電気抵抗値を有し
、かつプレス加工や押出し加工等が可能であり、また強
度の曲げ加工にも耐え、高力および高耐摩耗性を備えた
新規アルミニウム基合金を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明のア
ルミニウム基非晶質合金は、下記の一般式（１）で示さ
れる成分組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の非
晶質を含む。

ＡＩ、・ｏ−ａ−ｈＭｍＸｂ　　　　　　　・・・・（
１）ここに、Ｍは、Ｃｒ、Ｍｎ５Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから
選ばれる１種もしくは２種以上の金属元素、Ｘは、Ｓ　
ｆ　％　Ｇ　ｅから選ばれる１種または２種の半金属元
素を表す、また、ａおよびｂは、それぞれ、４≦ａ≦２
３．８≦ｂ≦５４．１２≦ａ＋ｂ≦６７である。

本発明のアルミ基非晶質合金は、上記組成を有する合金
を、溶融状態あるいは気相状態から約１０’℃／秒以上
の冷却速度で急冷凝固させることにより、箔、粉末、線
、板などの形で得ることができる。例えば、板材は第１
図に示すような単ロール冷却法や第２図に示すごとき双
ロール冷却法によって得られる。すなわち、第１図に示
すような単ロール（Ｒ）の高速回転下に、そのロール表
面に溶融合金（Ｍ）を噴射し、または第２図に示すよう
な双ロール（Ｒ，Ｒ）の高速回転下に、溶融金属（Ｍ）
をロール間隙に噴射してロール表面に接触させる、所謂
液体急冷法により、箔状ないしは薄テープ状に凝固した
非晶質合金（Ａ）が得られる。得られた急冷アルミ合金
が、非晶質であるかどうかは通常のＸ線回折法によって
非晶質組織独特のブロードな回折線が存在するか否かに
よって知ることができる。更に、この非晶質組織は加熱
すると特定の温度以上で結晶に分解する（この温度を結
晶化温度と呼ぶ）。

上記一般式で示される本発明のアルミ基非晶質合金にお
いて、ａを４〜２３の範囲に、またｂを８〜４５の範囲
にそれぞれ限定したのは、その範囲からはずれると、非
晶質化しにくくなり、前記液体急冷法等を利用した工業
的な急冷手段では、少なくとも５０％（体積率）の非晶
質を有する非晶質合金を得ることができなくなるからで
ある。

本発明の急冷凝固したアルミ基非晶質合金は、後記実施
例にも示したように、従来のアルミ合金に比し、極めて
高い硬度と高い電気抵抗値を有し、またこれを加工する
ことにより高力・高耐摩耗性をもつバルク材を得ること
ができる。

また、本発明の非晶質合金は、結晶化温度近傍（結晶化
温度近傍１００℃）において超塑性現象を示すので、容
易にプレス加工や押出し加工、熱間鍛造等の加工を行う
ことができる。従っ°て、箔、線、または板状、あるい
は粉末の形態で得られた本発明の非晶質合金を結晶化温
度−士約１００℃の温度範囲内でプレス加工、押出し加
工、熱間鍛造等に付することによりバルク材を製造する
ことができる。また、その加工工程で、微細な析出物（
例えば、シリコン金属間化合物）を析出させることによ
り高力・高耐摩耗性バルク材を得ることができる。

更に、本発明のアルミ基非晶質合金は高度の粘さを有す
る。殊に、Ｍで示される元素がＮｉであって、９≦ａ≦
１２．１３≦ｂ≦２５、および２２≦ａ十ｂ≦３７の範
囲にある組成をもつ非晶質合金の枯さば極めて顕著であ
って、密着曲げを行うことができる程である。

〔実施例〕

大止開１ 高周波溶解により所定の成分組成を有する合金を溶製し
、これを先端に小孔（孔径：０．５ｍ）を有する石英管
（Ｔ）に装入し、加熱溶解したのち、その石英管（Ｔ）
を第１図に示すようにロール（Ｒ）（但し、銅ロール、
ロール径＝２００龍）に設置し、回転数：　５０００ｒ
ｐｍの高速回転下、石英管（Ｔ）内の溶融合金（Ｍ）を
アルゴンガスの加圧力（０，２ｋｇ　／　ａｊ　）によ
り石英管（Ｔ）の先端の小孔から噴射し、ロール表面と
接触させることにより急冷擬固させて合金テープ（Ａ）
を得る。

上記製造条件により第１表に示す組成（原子％）を有す
る２０種の合金テープ（幅：　ｌ　、　２　ａｍ、厚さ
：　２５ｎ腸）を得、それぞれＸ線回折に付した結果、
いずれも非晶質金属に特有のハローパターンが認められ
ることにより非晶であることが確認された。

また、各供試テープにつき、硬度（Ｈｖ）、電気抵抗値
（ρ）、および結晶化温度（Ｔｘ）を測定し、第１表右
欄に示す結果を得た。硬度（Ｈｖ）は、２５ｇ荷重の微
小ビッカース硬度計による測定値（ｋｇ／ｎ＋”）であ
り、電気抵抗（ρ）は、４端子法による測定値（μΩ・
ｃｍ）である。また、結晶化温度（Ｔｘ）は、４０°に
／ｓｉｎで加熱した走査示差熱量曲線における最初の発
熱ピーク開始温度（＠Ｋ）である。

第１表に示すように、本発明のアルミ基非晶質合金の硬
さは、組成により高低の差があるが、通常のアルミ合金
が概ねＨｖ：５０〜１５０　ｋｇ／　ａｍ”程度である
のに比し、約４００〜１３００ｋｇ／ｍｓ”と、極めて
高い硬度を有している。また、電気抵抗についても、通
常のアルミ合金では、概ね１００〜３００μΩ・ｃｍ程
度であるのに対し、本発明の非晶質合金は、組成により
、約４００μΩ・ｃｍ以上の高い電気抵抗値を示し、１
０００μΩ・１を越えるものもある。

また、ｌｌ＆１４〜６および１ｋｌｌについては、密着
曲げ試験において密着曲げが可能であることが認められ
た。

更に、第１表の鳩４合金の強度をインストロン引張試験
機で測定した結果、引張強度は約１２０　ｋｇ７ｍ＋”
、降伏強度は約１００　ｋｇ　／　ｗ　”であった。こ
の値は従来の時効硬化性アルミ合金ＣＡｌ−３ｉ−Ｆｅ
）の最高引張強成約４５　ｋｇ　／　ａｍ　”　、最高
降伏強度約４０ｋｇ／ｓｍ”の約２．５倍の値である。

第　　　ｌ　　　表 ス】ｌ江１ ＡＩｌｈｓＦｅ＋ｓＳ　ｉｚｏおよびＡ　ｌ　６ｓＮ　
ｉ　Ｈ２Ｓ　ｉ　！。

の母合金を真空高周波炉にて溶解後、高圧ガスアトマイ
ザ法により微粒子を作製した。約６０μｍ以下の粒子は
非晶質と結晶の混合相で、非晶質は体積率で約６５％で
あった。各微粒子を、温度：１００℃〜５５０℃、加圧
カニ９４０ＭＰａで３０分間焼結し、それぞれ直径５ｗ
ｍ、高さ５ｆｉの円柱材を得た。各円柱材を、それらの
合金の結晶化温度に近い４５０℃で３０分間ホットプレ
スして得られた焼結体は約９２％の充填率であり、硬さ
約６００ＤＰＮ、電気抵抗値は約４００μΩ・備であっ
た。また、耐摩耗性は従来のアルミニウム合金と比べて
約１００分の１以下であった。

〔発明の効果〕

本発明のアルミ基非晶質合金は、高硬度用材料、耐摩耗
用材料、高電気抵抗材料等として有用である。また、組
成の選択により密着曲げが可能な程の粘さを有するので
、曲げ等の加工を伴う用途にも適用することができる。

更に、結晶化温度近傍で超塑性現象を示し、プレス加工
や押出し加工等の加工を行うと共に微細析出物を析出さ
せることにより高力・高耐摩耗性材料として種々の用途
に供することもできる。

また、本発明の非晶質合金は、結晶化温度（その温度で
電気抵抗が変化する）が組成によって異なるのｔ、消耗
型患部素子材としても有用であり、あるいはアルミ合金
であり、低融点で満流れの良いことおよび前記のように
粘さを存することによりハンダ用材料として使用するこ
とができる。そのほか、高比強度材として、またはアル
ミ合金であり表面に不働態化皮膜が形成され強い腐食抵
抗性を有するので高耐食性材としても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は溶融金属の急冷凝固法の例を示す模式
的説明図である。 Ｒ：ロール、Ｍ：溶融金属、Ａ：非晶質合金。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式：Ａｌ＿１＿０＿０＿−＿ａ＿−＿ｂＭ＿
   ａＸ＿ｂ〔但し、Ｍ：Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉか
   ら選ばれる１種もしくは２種以上の金属元素、Ｘ：Ｓｉ
   、Ｇｅから選ばれる１種または２種の半金属元素であり
   、 ａおよびｂは原子パーセントで、 ４≦ａ≦２３ ８≦ｂ≦５４ １２≦ａ＋ｂ≦６７〕 で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
   非晶質を含む高硬度・高電気抵抗アルミニウム基非晶質
   合金。
2. （２）ＭがＮｉであり、 ９≦ａ≦１２ １３≦ｂ≦２５ ２２≦ａ＋ｂ≦３７ である上記第１項に記載のアルミニウム基非晶質合金。
3. （３）一般式：Ａｌ＿１＿０＿０＿−＿ａ＿ｂＭ＿ａＸ
   ＿ｂ〔但し、Ｍ：Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選
   ばれる１種もしくは２種以上の金属元素、Ｘ：Ｓｉ、Ｇ
   ｅから選ばれる１種または２種の半金属元素であり、 ａおよびｂは原子パーセントで、 ４≦ａ≦２３ ８≦ｂ≦５４ １２≦ａ＋ｂ≦６７〕 で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
   非晶質を含むアルミニウム基非晶質合金を、結晶化温度
   ±１００℃の温度範囲でプレス加工、押出加工または熱
   間鍛造することにより得られる高力・高耐摩耗性アルミ
   ニウム基合金。
4. （４）ＭがＮｉであり、 ９≦ａ≦１２ １３≦ｂ≦２５ ２２≦ａ＋ｂ≦３７ である上記第３項に記載のアルミニウム基合金。