KR800000170B1 - 규칙화합금층(規則化合金層)의 제법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

규칙화합금층(規則化合金層)의 제법

제1도는 본 발명을 2원합금으로 적용했을 경우의 공정도

제2도 및 제3도는 각각 본 발명을 3원합금에 적용했을 경우의 공정도

본원 발명은, 규칙적인 원자배열을 갖고 조직이 규칙상(規則相)으로 된 규칙화합금층의 제법에 관한 것이다. 즉, 본원발명은, 규칙상 합금을 형성할 수 있는 1 또는 2 이상의 금속원소로 구성된 탄탄하고 구멍없는 금속판을 마련하고, 상기 금속원소와 함께 규칙상(規則相) 합금을 형성할 수 있는 다름 금속원소로 구성된 두께 10미크론을 초과하지 않는 얇은 금속층을 상기 금속판위에 피착시킨 후에, 이 피착된 금속이 상기 금속판내로 확산되어 상기 금속판 및 금속층을 구성하는 양(兩) 금속사이에서 지속적인 규칙상 합금이 형성되게 하기 위하여 충분한 시간동안에 걸쳐 형성될 규칙상합금의 규칙-불규칙변태온도(規則一不規則變態溫度) 이하의 온도로 가열처리함으로써 이루어지는 규칙화 합금층의 제법에 관한 것이다.

합금층으로서는, 그 조직이 규칙상이냐, 불규칙상이냐에 의해서 특성이 달라지는 것이 있다. 예컨데 규칙상으로 함으로써 자기특성 예컨데 항자력(抗磁力)이 증대하는 것과, 비자성에서 자성, 자성에서 비자성으로 변하는 것, 전기저항이 감소하는 것, 내마모성이 향상하는 것, 또는 내식성(耐蝕性)이 향상하는 것, 나아가서는 이들 특성의 몇개를 만족시키는 것 등이 있다.

규칙화함으로써 항자력 및 내마모성이 향상하는 것이라면, 자기 기록 매체에 이용할 수 있으며, 또 비자성에서 자성, 자성에서 비자성으로 변하는 것이라면 박막자기 헤드에, 다시 전기저항이 감소되여, 내마모성 및 내식성이 향상하는 것이라면 전기접점 재료로서 이용할 수 있다.

그외, 내마모성이 향상하는 것이라면 접촉부품에, 내식성이 향상하는 것이라면 장식용 부재에 각각 이용할 수 있다.

종래, 규칙화된 합금을 얻는데는, 합금을 구성하는 금속원소를 정량(定量)하고 이것을 가열 용해한 후에 적당한 열처리를 행하여 규칙화 합금을 얻고 있었다. 이 경우에는 규칙화합금재료를 얻을 수는 있어도 특정한 금속기판의 표면에 기판과의 접합성이 좋은, 어떤 두께의 규칙화합금속층을 형성하는 것은 곤란한 경우가 많다. 그러나 실제로는 특정의 금속기판의 표면층을 간단히 규칙화합금으로 할수가 있다면 금속재료의 용도의 확대 및 원가의 저감을 도모할 수가 있다.

한편, 규칙상(規則相)이 존재하는 합금의 구성금속판(構成金屬板) 끼리를 겹쳐 맞추어, 열확산(熱擴散)을 행하게 하는 방법도 생각할 수 있지만, 일반적으로 규칙-불규칙 변태온도는 저온이기 때문에, 변태온도 이하의 온도에서의 확산속도는 대단히 늦어진다. 따라서 열확산을 행하게 하기 위해서는 변태온도 이상의 온도가 아니면 안되며, 이 경우의 두께방향으로의 농도분포는 지수함수적(指數函數的)으로 된다.

일반적으로, 도금·증착·스패터(Spatter) 등의 방법에 의하여 피착된 금속중에서는 격자결함(格子缺陷)이 많기 때문에 확산속도가 빠른 것이 알려져 있다.

본원 발명자들은 규칙상이 존재하는 합금의 한쪽 또는 양쪽의 금속을 피착된 금속으로 함으로써, 규칙-불규칙변태 온도 이하의 온도에서 열확산을 행하게 하는 것을 시도하였다. 그결과 규칙-불규칙변태 온도이하의 온도에서의 열확산시에는, 규칙상조성이 안정되어서 두께 방향으로의 농도분포는 지수관수적인 것에서 벗어나며, 또한 적당한 열처리에 의해서 표면층이 일정한 조성의 규칙화상(規則化相)으로 되는것을 발전하였다.

본원 발명은, 상술한 점을 감안하여, 규칙화합금층을 용이하게 형성할 수가 있으며 또 특정금속기체의 표면에 일정한 두께의 규칙화금속층을 형성할 수 있는 신규의 규칙화합금속의 제법을 제공하는 것이다.

본원 발명은, 규칙상을 형성할 수 있는 합금을 구성하는 원소의 1 또는 2 이상의 금속위에 합금을 구성하는 다른 원소의 금속층을 피착한 후, 규칙상을 형성할 수 있는 합금의 규칙-불규칙변태 온도 이하에서 또한 상기 금속의 열확산이 가능한 온도 이상의 특정온도로 열처리하고, 규칙화합금층(規則化合金層)을 형성하는 것이다.

또한, 여기서 말하는 열확산이 가능한 온도라고 하는 것은, 열확산공정을 해도 좋은 시간을 바꿈으로써 변하는 온도이며, 합금의 종류를 특정하더라도 수치한정(數値限定)은 곤란하다. 그러나, 일 이내에 확산이 완료하는 것이 아니던 공업적으로는 의미가 없으므로, 상식적으로는 이 조건으로 결정된다. 단, 열 확산시에 감마선 등의 방사선을 조사할 경우에는 온도가 더욱 낮더라도 확산속도가 커지므로 열확산 가능한 온도가 낮아지는 것은 당연하다.

예컨대 2원합금(二元合金)의 규칙화합금층을 얻을 경우에는, 제1도에 나타낸바와 같이 먼저 목적하는 2원합금을 구성하는 하나의 원소의 금속기체, 예컨대 CuAu 2원합금으로 한 경우에는, 동(Cu) 기체(l)를 준비하고, 그 기체(1) 위에 다른 원소의 금속층 즉 금(Au)층(2)을 정량함이 없이 도금, 증착 또는 스패터등으로 피착한다(제1도 A).

다음에 전체를 CuAu 합금의 규칙-불규칙 변태온도 이하로서 Cu 및 Au의 상호 열확산이 가능한 온도이상의 특정온도로 열처리 하고, Cu 기체(1)의 표면에 소정의 두께의 CuAu 규칙화합금층(3)을 형성한다(제l도 B).

한편, 3원합금의 규칙화합금층을 얻을 경우에는, 예컨대 제2도에 나타낸 바와 갈이 한다. 즉, 3원합금으로서 Pt₄Ni₃Co 합금을 예로든다면, 먼저 제2도A에 나다낸 바와 같이 Pt₄Ni₃Co 합금을 구성하는 2개의 원소로 이루어진 합금기체 예컨대 Ni₃Co 기체(4)를 준비하고, 이 기체(4)의 표면상에 다른 원소의 금속층 즉 Pt층(5)을 정량하는 일없이 단순히 도금, 증착 또는 스패터 등으로 소정의 두께로 피착형성한다. 그렇게한 후, 전체를 Pt₄Ni₃Co 합금의 규칙-불규칙 변태온도 이하로 Ni₃Co 및 Pt의 상호 열확산이 가능한 온도 이상의 특정온도로 열처리 하고, 제2도 B에 나타낸 바와 같이 Ni₃Co 기체(4)의 표면에 일정한 두께의 Pt₄Ni₃Co 규칙 화합금층(6)을 형성한다.

본원 발명에 의하면, 소망의 규칙화합금층을 형성할 경우, 종래와 같이 규칙상으로 되도록 합금을 구성하는 조성의 각 성분비(成分比)를 갖출 필요없이, 단순히 합금을 구성하는 소성금속중의 하나를 도금, 증착 또는 스패터 등으로 나머지의 조정금속상에 피착하고, 그 상태로 열처리하는 것만으로 그 피착한 금속의 양으로 두께가 결정되는 목적으로 하는 규칙화합금층이 얻어지는 것으로서, 제조가 간단해진다. 더구나 이 경우, 규칙화합금층은 기체금속의 표면층에만 형성할 수 있음과 동시에, 열확산에 의해서 형성되는것에서 규칙화합금층의 기체금속에 대한 결합은 극히 강고(强固)하며 용이하게 발리되지 않는다. 또, 표면의 규칙화합금층만을 필요로 할 경우에는 규칙화합금층을 형성한 후 본래의 성질인 기체금속을 에칭으로 제거하면 된다.

또한, 3원합금(三元合金)에 의한 규칙화합금층의 다른 제법예로서 제3도에 나타낸 바와 같은 제법도 생각할 수 있다. 3원합금일지라도 상술한 바와 같은 Pt₄Ni₃Co 합금을 예로 든다면, 먼저 니켈(Ni)에 의해서 백금(Pt)과 코발트(Co)와의 비율을 4:1로 선정한 Pt₄Co 합금층(8)을 피착하고, 또는 비율을 4:1로 선정한 각각의 Pt층 및 Co층을 순차적으로 피착한 후, 상술한 바와 같은 특정온도로 열처리한다. 이렇게 하면 제3도 B에 나타낸 바와 같이 기체(7)의 표면에 열확산에 의한 Pt₄Ni₃Co 규칙화합금층(9)이 형성된다.

이 경우에는, 백금(Pt) 및 코발트(Co)에 대해 정량을 필요로 하지만, 적어도 표면층을 Pt₄Ni₃Co 규칙화합금층(9)으로 할 수가 있으며, 이것과 다른 조성의 합금층이 만들어질 걱정은 없으며, 그 Pt₄Ni₃Co 규칙화합금층(9)의 본성질의 기체(7)와의 결합도 견고해진다.

본원 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예 (1)]

동(Cu) 기판상에 금(Au)을 lμ의 두께로 진공증착하고, 수소기류중에서 340℃,3시간의 열처리를 행한다. 이때 Cu 기판의 표면에는 AuCu 규칙상의 단상(單相)이 형성되었다.

AuCu 규칙화합금층은 내마모성 및 내식성에 뛰어나며, 전기저항도 낮으므로, 이와같이 해서 얻어진 금속재료는 전기접점 재료로서 매우 적합하다.

[실시예 (2)]

등(Cu) 기판상에 두께 1μ의 백금(Pt)을 전기도금하고, 수소 기류중에서 340℃로서 3시간 열처리를 행한다.

이때 기판표면에서 순차적으로 Pt상, PtCu규칙상, PtCu₃규칙상이 형성되어 최하층에 Cu상 즉 Cu기판이 존재했다. 즉, 이 경우는 순금속과 규칙상 이외의 조직은 존재하지 않는다는 것이 확인되었다.

[실시예 (3)]

상기 실시예(2)에 있어서 그 열처리조건을 바꾸어, 400℃로서, 1시간의 열처리를 행한다. 이때는, Cu기판의 표면에 PtCu₃규칙상의 탄상이 형성되었다.

PtCu₃규칙화합금은 내마모성 및 내식성에 뛰어나며 전기 저항도 낮으므로 전기접점 재료에 매우 적합하다.

[실시예 (4)]

상기 실시예(2)에 있어서 그 열처리조건을 바꾸어, 500℃로서, 1시간의 열처리를 행한다. 이때에도 Cu기판의 표면에 PtCu₃규칙상의 단상이 형성되었다.

[실시예 (5)]

아연(Zn) 기판상에 두께 10μ의 코발트(Co)를 도금하고, 그위에 두께 2μ의 백금(Pt)을 도금한후, Zn기판만을 알킬리에칭액(液)으로 용해한다. 다음에 적층상태(積層狀態)에 있는 코발트(Co) 및 백금(Pt)을 수소기류 중에서 550℃로서, 4시간의 열처리를 행한다. PtCo 규칙상과 Co상을 형성한 후, Co상을 염산액으로 용해 제거하여 PtCo 규칙화합금층을 얻었다.

이 PtCo 규칙 화합금층의 자기특성을 측정하고, 항자력 (抗磁力) Hc=3,700Oe, 각형 비 (角型比) Br/Bs=0.80을 얻었다.

이 결과 이러한 PtCo 규칙화합금층은 영구자석 재료로서 사용할 수 있다.

[실시예 (6)]

75% Ni, 25% Co의 합금기판상에 두께 2μ의 백금(Pt)를 도금하고, 수소기류(水素氣流)중에서 550℃로서, 2시간의 열처리를 행한다. 이때 Ni3Co상의 기판 표면에는 Pt4Ni3Co 규칙상의 단상이 형성되었다. 열처리 후, 염산액으로 Ni3Co상을 용해하고, 남은 Pt4Ni3Co 규칙화합금층의 자기특성을 측정했다.

항 자 력 He=1,900Oe

각 형 비 Br/Bs=0.80

퀴리 온도 Tc=120℃

를 얻었다. 이것은 종래의 응용법에 의한 Pt₄Ni₃Co 규칙화합금 재료와 같은 특성이며, 열자기전사용(熱破氣轉寫用)의 중간기록매체로서 사용이 가능하다.

[실시예 (7)]

실시예(6)에 있어서 그 열처리조건을 바꾸어, 500℃로서, 2시간의 열처리를 행한다.

이때, 표면은 Pt₄Ni₃Co상, 그 밑에 Pt4Ni3Co 규칙상, 그 밑에 Ni₃Co상의 기판이 존재했다.

또한, 실시예(6)에 있어서 그 열처리조건을 바꾸어, 450℃로서 2시간의 열처리를 행했을 경우에는, 표면에 Pt상, 그 밑에 Pt₄Ni₃Co상, 그 밑에 Pt₄Ni₃Co상, 그 밑에 Ni₃Co상의 기판이 존재하는 것을 확인했다.

또 실시예(6)에 있어서 그 열처리조건을 바꾸어, 600℃로서, 2시간의 열처리를 행했을 경우에는 표면에 Pt₄Ni₃Co상, 그 밑에 Ni₃Co상의 기판이 존재하는 것을 확인했다.

다음에 본 발명에서 얻어진 규칙 화합금층의 특성을 이해하기 위하여, 동일조성의 규칙화합금과 불규칙합금과의 특성상의 비교를 내식성, 내마모성 및 실온에서의 전기비저항에 대해서 설명한다.

내식성에 대해서,

(1) Cu기판상에 직접 도금으로 피착한 두께 2μ의 Pt₄Ni₃Co막(불규칙 합금이다)은, 4규정의 HCI 용액중에 있어서 2-3일간으로 소실(消失) 되었다.

한편, Ni₃Co기판상에 Pt를 도금한 후 열확산으로 형성한 Pt₄Ni₃Co층(본 발명에 의한 규칙화합금층이다)은, 4규정의 HC₁용액중에서는 전혀 부식되지 않았다.

(2) Cu 기판상에 직접 도금으로 피착한 두께 2μ의 AuCu막(불규칙 합금이다)은,4규정의 HC1용액중에어서 2-3일간으로 소실되었다.

한편, Cu 기판상에 Au막을 도금한 후 열확산으로 형성한 AuCu층(본원발명에 의한 규칙화합금층이다)은, 4규정의 HCl 용액궁에서는 전혀 부식되지 않았다.

내마모성에 대해서, 시료(試料)인 합금재료를 각각 테이프레코오더의 테이프가이드부에 사용하고, 자기테이프를 각각 50g의 장력(張力)과 100g의 장력을 길어서 l9cm/sec의 속도로 주행시켰을 때의 테이프 가이드의 마모를 측정했다. 결과는 하기의 표에 나타낸 바와 같이 규칙화합금재쪽이 불규칙합금재보다 내마모성이 좋다.

실온에서의 전기저항에 대해서,

이 표에서 규칙상의 합금재쪽이 불규칙상의 합금재보다 그 전기 비저항이 감소한다는 것을 확인된다.

상술한 본 발명 제법은 규칙상을 형성할 수 있는 합금에 대해 모두 적용할 수 있다. 다음에 본 발명을 적용할 수 있는 규칙화합금중 2원합금의 몇개를 그 규칙-불규칙변태온도와 함께 표로 묶어서 나타낸다.

또, 규칙화합금을 구성하는 조성금속증, 도금 가능한 금속으로서는, 예컨대 Au, Cu, Pt, Pd, Co, Ni, Zn, Ag, Cd, Rh, Ir, Cr, Sn 등을 들 수 있다.

또한 규칙화합금에 있어서 예컨대 C0Pt 합금, FePt 합금 및 Pt₄Ni₃Co 합금 등은 자기기록매체로서 이용할 수 있다.

CuPt 합금, CuAu 합금 및 CuPt 합금 등은 전기 접점재료로서 이용할 수 있다. 또 CuPt합금 AuCu 합금 및 Fe₃Pt 합금 등은 내식성재료로서 이용할 수 있다.

상실한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 규칙화합금층을 조성금속의 정량을 필요로 하지 않고 극히 용이하게 형성할 수 있으며, 또한 특정금속기체의 표면층을 일정한 두께에 걸쳐서 규칙화합금층으로 할 수 있으며, 각 용도에 응해서 목적에 알맞는 금속재를 제공할 수가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 도면에 표시하고 본문에 상술한 바와 같이, 규칙상합금을 형성할 수 있는 1 또는 2 이상의 금속원소로 구성된 단단하고 구멍없는 금속판을 마련하고, 상기 금속원소와 함께 규칙상(規則相)합금을 형성할 수 있는 다른 금속원소로 구성된 두께 10미크론을 초과하지 않는 얇은 금속층을 상기 금속판 위에 피착시킨 후에 이 피착된 금속이 상기 금속판내로 확산되어 상기 금속판 및 금속층을 구성하는 양(兩) 금속사이에서 지속적인 규칙상합금이 형성되게 하기 위하여 충분한 시간 동안에 걸쳐 형성될 규칙상 합금의 규칙-불규칙변태온도(不規則變態溫度) 이하의 온도로 가열 처리함으로서 규칙화합금(規則化合金)을 형성하는 것을 특징으로 하는 규칙화합금층의 제법.

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