JPH04311558A - 高耐食性複合材料の製造方法 - Google Patents
高耐食性複合材料の製造方法Info
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- JPH04311558A JPH04311558A JP7894991A JP7894991A JPH04311558A JP H04311558 A JPH04311558 A JP H04311558A JP 7894991 A JP7894991 A JP 7894991A JP 7894991 A JP7894991 A JP 7894991A JP H04311558 A JPH04311558 A JP H04311558A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性が優れた複合材
料及びその製造方法に関する。
料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および課題】結晶質の金属タンタルは、一
般的な耐食性金属材料では腐食が進行する沸騰濃塩酸又
は沸騰濃硝酸のように腐食性の激しい環境下でも比較的
良好な耐食性を有する。しかしながら、前記雰囲気に長
期間曝されると結晶質の金属タンタルと言えども腐食が
進行して斑点状に腐食が生じる。
般的な耐食性金属材料では腐食が進行する沸騰濃塩酸又
は沸騰濃硝酸のように腐食性の激しい環境下でも比較的
良好な耐食性を有する。しかしながら、前記雰囲気に長
期間曝されると結晶質の金属タンタルと言えども腐食が
進行して斑点状に腐食が生じる。
【０００３】このようなことから、Ｎｉ−Ｔａをベース
としたバルブメタル−鉄族金属のアモルファス合金は結
晶質のタンタル金属に比べて優れた耐食性を有すること
が特開昭６１−２１０１４３ 号公報に開示されている
。しかしながら、かかるアモルファス合金は通常、液体
急冷法により造られるため、その手法から薄帯、細線、
粉末等の形状に制約されるため、種々の形状での利用が
考えられる耐食材料としては必ずしも満足するものでは
なかった。
としたバルブメタル−鉄族金属のアモルファス合金は結
晶質のタンタル金属に比べて優れた耐食性を有すること
が特開昭６１−２１０１４３ 号公報に開示されている
。しかしながら、かかるアモルファス合金は通常、液体
急冷法により造られるため、その手法から薄帯、細線、
粉末等の形状に制約されるため、種々の形状での利用が
考えられる耐食材料としては必ずしも満足するものでは
なかった。
【０００４】そこで、最近では各種の膜形成法によりア
モルファス合金膜を金属基材表面に形成する技術が検討
されている。本出願人は、既に特願平１−１８３６０５
号に従来法では得られなかったタンタルアモルファス膜
の形成を主に不活性ガスイオン（特にＡｒガスイオン）
によるイオンミキシング法により実現し、高耐食性の被
膜形成に成功し、出願している。しかしながら、Ａｒイ
オンビームは通常、スパッタ率が高いため、成膜速度が
低下し、生産性等の点で問題がある。また、膜中に膜質
を悪化させるＡｒが残留する場合があるため、その除去
を目的として成膜温度を上げる手法を採用する必要があ
る。その結果、耐熱性の低い基材に対してタンタルアモ
ルファス膜を形成することが困難となるという問題があ
る。
モルファス合金膜を金属基材表面に形成する技術が検討
されている。本出願人は、既に特願平１−１８３６０５
号に従来法では得られなかったタンタルアモルファス膜
の形成を主に不活性ガスイオン（特にＡｒガスイオン）
によるイオンミキシング法により実現し、高耐食性の被
膜形成に成功し、出願している。しかしながら、Ａｒイ
オンビームは通常、スパッタ率が高いため、成膜速度が
低下し、生産性等の点で問題がある。また、膜中に膜質
を悪化させるＡｒが残留する場合があるため、その除去
を目的として成膜温度を上げる手法を採用する必要があ
る。その結果、耐熱性の低い基材に対してタンタルアモ
ルファス膜を形成することが困難となるという問題があ
る。
【０００５】一方、膜形成に際しては基材として通常、
耐食性の優れた金属が使用されるが、膜自体に僅かなピ
ンホールが存在したり、微小なクラックが発生したりす
ると、該ピンホール等を通して腐食進行が生じ、特に基
材と膜の界面での腐食が急激に進行するアンダーマイニ
ング現象等を生じる。膜形成に一般的に採用されている
マグネトロンスパッタ法等では、耐食性を考えた場合、
その界面部の組織が不適当で、耐食性の優れた複合材料
の製造することが困難である。以上の問題点から、より
効率的な成膜、高品位の膜質の確保、耐食性の優れた基
材と膜の界面形成等が要望されている。
耐食性の優れた金属が使用されるが、膜自体に僅かなピ
ンホールが存在したり、微小なクラックが発生したりす
ると、該ピンホール等を通して腐食進行が生じ、特に基
材と膜の界面での腐食が急激に進行するアンダーマイニ
ング現象等を生じる。膜形成に一般的に採用されている
マグネトロンスパッタ法等では、耐食性を考えた場合、
その界面部の組織が不適当で、耐食性の優れた複合材料
の製造することが困難である。以上の問題点から、より
効率的な成膜、高品位の膜質の確保、耐食性の優れた基
材と膜の界面形成等が要望されている。
【０００６】本出願人は、既に特願平２−５８１１９号
に窒素含有タンタルアルモルファス膜の被覆が前記要望
を満足するものとして出願している。しかしながら、そ
の後に種々研究を重ねた結果、酸素含有タンタルアルモ
ルファス膜も窒素含有タンタルアルモルファス膜と同様
に優れた効果を示すことを究明した。また、含有酸素の
一部が窒素および／または炭素で置換された組成の膜で
も同様な高耐食性のタンタルアモルファス膜になること
を究明した。
に窒素含有タンタルアルモルファス膜の被覆が前記要望
を満足するものとして出願している。しかしながら、そ
の後に種々研究を重ねた結果、酸素含有タンタルアルモ
ルファス膜も窒素含有タンタルアルモルファス膜と同様
に優れた効果を示すことを究明した。また、含有酸素の
一部が窒素および／または炭素で置換された組成の膜で
も同様な高耐食性のタンタルアモルファス膜になること
を究明した。
【０００７】本発明は、過酷な環境下で優れた耐食性を
有する酸素含有タンタルアモルファス膜が被覆された複
合材料、並びに該酸素含有タンタルアモルファス膜を効
率よく成膜し得る複合材料の製造方法を提供しようとす
るものである。
有する酸素含有タンタルアモルファス膜が被覆された複
合材料、並びに該酸素含有タンタルアモルファス膜を効
率よく成膜し得る複合材料の製造方法を提供しようとす
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる複合材料
は、金属基材の表面に酸素含有タンタルアモルファス膜
を被覆してなるものである。前記金属基材は、耐食性の
金属であればいかなるものでよく、例えばＮｉ基合金、
Ｔｉ基合金、ＳＵＳ等を用いることができる。本発明に
係わる複合材料は、以下に示す方法により製造される。 （１） 金属基材表面にタンタルを酸素雰囲気中で蒸着
して酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆せしめ、複
合材料を製造する。
は、金属基材の表面に酸素含有タンタルアモルファス膜
を被覆してなるものである。前記金属基材は、耐食性の
金属であればいかなるものでよく、例えばＮｉ基合金、
Ｔｉ基合金、ＳＵＳ等を用いることができる。本発明に
係わる複合材料は、以下に示す方法により製造される。 （１） 金属基材表面にタンタルを酸素雰囲気中で蒸着
して酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆せしめ、複
合材料を製造する。
【０００９】（２） 金属基材表面にタンタルを蒸着せ
しめと同時に酸素イオン照射を行うイオンビームミキシ
ング法により酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆せ
しめ、複合材料を製造する。また、本発明に係わる別の
複合材料は表層にタンタル相が形成された金属基材表面
に酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆してなるもの
である。本発明に係わる別の複合材料は、以下に示す方
法により製造される。
しめと同時に酸素イオン照射を行うイオンビームミキシ
ング法により酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆せ
しめ、複合材料を製造する。また、本発明に係わる別の
複合材料は表層にタンタル相が形成された金属基材表面
に酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆してなるもの
である。本発明に係わる別の複合材料は、以下に示す方
法により製造される。
【００１０】（３） 金属基材の表層にタンタルをイオ
ン注入してタンタル相を形成した後、該基材表面にタン
タルを酸素雰囲気中で蒸着して酸素含有タンタルアモル
ファス膜を被覆せしめ、複合材料を製造する。
ン注入してタンタル相を形成した後、該基材表面にタン
タルを酸素雰囲気中で蒸着して酸素含有タンタルアモル
ファス膜を被覆せしめ、複合材料を製造する。
【００１１】（４） 金属基材の表層にタンタルをイオ
ン注入してタンタル相を形成した後、該基材表面にタン
タルを蒸着せしめと同時に酸素イオン照射を行うイオン
ビームミキシング法により酸素含有タンタルアモルファ
ス膜を被覆せしめて複合材料を製造する。
ン注入してタンタル相を形成した後、該基材表面にタン
タルを蒸着せしめと同時に酸素イオン照射を行うイオン
ビームミキシング法により酸素含有タンタルアモルファ
ス膜を被覆せしめて複合材料を製造する。
【００１２】前記（１） 〜（４） の方法においてタ
ンタルの蒸着手段としては、例えばエレクトロンビーム
による蒸着法、タンタルターゲットを利用したイオンビ
ームスパッタ蒸着法等を採用することができる。スパッ
タ蒸着法の場合には、通常、Ａｒイオンビームが利用さ
れる。但し、酸素含有タンタルアモルファス膜を形成す
る関係からスパッタ率が低いが、酸素イオンビームを利
用することも条件によっては得策である。
ンタルの蒸着手段としては、例えばエレクトロンビーム
による蒸着法、タンタルターゲットを利用したイオンビ
ームスパッタ蒸着法等を採用することができる。スパッ
タ蒸着法の場合には、通常、Ａｒイオンビームが利用さ
れる。但し、酸素含有タンタルアモルファス膜を形成す
る関係からスパッタ率が低いが、酸素イオンビームを利
用することも条件によっては得策である。
【００１３】
【作用】本発明によれば、金属基材の表面に酸素含有タ
ンタルアモルファス層を被覆することによって、該酸素
含有タンタルアモルファス膜の緻密性と高耐食性により
過酷な環境下で優れた耐食性を有する複合材料を得るこ
とができる。
ンタルアモルファス層を被覆することによって、該酸素
含有タンタルアモルファス膜の緻密性と高耐食性により
過酷な環境下で優れた耐食性を有する複合材料を得るこ
とができる。
【００１４】また、金属基材表面にタンタルを酸素雰囲
気中で蒸着することによって、緻密性と高耐食性の優れ
た酸素含有タンタルアモルファス層を基材上に効率よく
形成でき、ひいては過酷な環境下で優れた耐食性を有す
る複合材料を製造できる。
気中で蒸着することによって、緻密性と高耐食性の優れ
た酸素含有タンタルアモルファス層を基材上に効率よく
形成でき、ひいては過酷な環境下で優れた耐食性を有す
る複合材料を製造できる。
【００１５】更に、金属基材表面にタンタルを蒸着せし
めと同時に酸素イオン照射を行うイオンビームミキシン
グ法で成膜する、つまりイオンビームとして酸素イオン
ビームを用いて成膜することによって、形成された膜が
イオンビームによりスパッタされる比率がＡｒイオンビ
ームの時に比べて相当低いため、成膜された膜がイオン
スパッタにより基材表面から離脱する量を少なくでき、
その分成膜速度を速くできる。また、酸素含有によりア
モルファス化が進行するため、Ａｒイオンビームの照射
のようにＡｒの膜中への残留等を考慮する必要がなく、
容易に酸素含有タンタルアモルファス膜を形成できる。 更に、イオンビーム照射によるミキシング成膜法を採用
することによって、イオンビームの加速電圧、電流、照
射角度等を変えることにより形成される膜のスパッタ率
を制御することができ、ミキシングの程度もコントロー
ルし易いため、耐食性を高めるための膜の緻密化、最適
な界面組織の形成、基材に対する密着性の向上等を達成
できる。
めと同時に酸素イオン照射を行うイオンビームミキシン
グ法で成膜する、つまりイオンビームとして酸素イオン
ビームを用いて成膜することによって、形成された膜が
イオンビームによりスパッタされる比率がＡｒイオンビ
ームの時に比べて相当低いため、成膜された膜がイオン
スパッタにより基材表面から離脱する量を少なくでき、
その分成膜速度を速くできる。また、酸素含有によりア
モルファス化が進行するため、Ａｒイオンビームの照射
のようにＡｒの膜中への残留等を考慮する必要がなく、
容易に酸素含有タンタルアモルファス膜を形成できる。 更に、イオンビーム照射によるミキシング成膜法を採用
することによって、イオンビームの加速電圧、電流、照
射角度等を変えることにより形成される膜のスパッタ率
を制御することができ、ミキシングの程度もコントロー
ルし易いため、耐食性を高めるための膜の緻密化、最適
な界面組織の形成、基材に対する密着性の向上等を達成
できる。
【００１６】一方、複合材料の基材としては耐食性の金
属であるＮｉ基合金、Ｔｉ基合金、ＳＵＳ材等が用いら
れる。これらの材料からなる基材が組成的にタンタル成
分を含有しないか、含有量が少ない場合には該基材の表
層にタンタル相を形成することによって被覆される酸素
含有タンタルアモルファス膜との密着性を向上できると
共に、それらの界面での耐食性を向上できる。その結果
、アモルファス膜に極少量のピンホールや微小なクラッ
ク等が発生し、孔食反応の進行が心配されるような条件
下でも表層に形成されたタンタル相による界面組織の改
質により、優れた耐食性を有する複合材料を得ることが
できる。
属であるＮｉ基合金、Ｔｉ基合金、ＳＵＳ材等が用いら
れる。これらの材料からなる基材が組成的にタンタル成
分を含有しないか、含有量が少ない場合には該基材の表
層にタンタル相を形成することによって被覆される酸素
含有タンタルアモルファス膜との密着性を向上できると
共に、それらの界面での耐食性を向上できる。その結果
、アモルファス膜に極少量のピンホールや微小なクラッ
ク等が発生し、孔食反応の進行が心配されるような条件
下でも表層に形成されたタンタル相による界面組織の改
質により、優れた耐食性を有する複合材料を得ることが
できる。
【００１７】前記基材表層へのタンタル相の形成は、タ
ンタルのイオン注入方法で行なう。かかるイオン注入方
法は、タンタル相の濃度、分布等を任意にコントロール
することが可能で、深さ方向へのタンタル相の傾斜構造
形成も可能である。なお、基材の表層に形成されるタン
タル相は、アモルファス相であることが好ましいが、結
晶質であっても効果が大きく、また酸素が含有されてい
てもよい。従って、タンタルのイオン注入後に既述した
タンタルの酸素雰囲気中で蒸着やイオンミキシング法に
より酸素含有タンタルアモルファス膜を形成することに
よって、該アモルファス膜に極少量のピンホールや微小
なクラック等が発生し、孔食反応の進行が心配されるよ
うな条件下でも表層に形成されたタンタル相による界面
組織の改質により、優れた耐食性を有する複合材料を製
造できる。特に、タンタルのイオン注入とイオンミキシ
ング法による酸素含有タンタルアモルファス膜の形成と
の組み合わせにより密着性が優れ、より優れた耐食性を
有する複合材料を得ることができる。
ンタルのイオン注入方法で行なう。かかるイオン注入方
法は、タンタル相の濃度、分布等を任意にコントロール
することが可能で、深さ方向へのタンタル相の傾斜構造
形成も可能である。なお、基材の表層に形成されるタン
タル相は、アモルファス相であることが好ましいが、結
晶質であっても効果が大きく、また酸素が含有されてい
てもよい。従って、タンタルのイオン注入後に既述した
タンタルの酸素雰囲気中で蒸着やイオンミキシング法に
より酸素含有タンタルアモルファス膜を形成することに
よって、該アモルファス膜に極少量のピンホールや微小
なクラック等が発生し、孔食反応の進行が心配されるよ
うな条件下でも表層に形成されたタンタル相による界面
組織の改質により、優れた耐食性を有する複合材料を製
造できる。特に、タンタルのイオン注入とイオンミキシ
ング法による酸素含有タンタルアモルファス膜の形成と
の組み合わせにより密着性が優れ、より優れた耐食性を
有する複合材料を得ることができる。
【００１８】なお、酸素含有タンタルアモルファス膜の
形成に際し、その形成条件によってはＴＥＭ等による電
子回折観察により成膜中に極微細な結晶質相が混在する
場合も認められる。但し、従来よりよく知られている事
実として急冷凝固された微結晶ステンレス鋼が微粒のた
めに結晶欠陥である粒界密度は高くても粒界部に偏析な
どの組成の揺らぎを生じず、アモルファス相と同等の高
耐食性を示す。本発明においても、極微細な結晶質相の
存在が膜の高耐食性を何等阻害するものではないことが
確認されている。
形成に際し、その形成条件によってはＴＥＭ等による電
子回折観察により成膜中に極微細な結晶質相が混在する
場合も認められる。但し、従来よりよく知られている事
実として急冷凝固された微結晶ステンレス鋼が微粒のた
めに結晶欠陥である粒界密度は高くても粒界部に偏析な
どの組成の揺らぎを生じず、アモルファス相と同等の高
耐食性を示す。本発明においても、極微細な結晶質相の
存在が膜の高耐食性を何等阻害するものではないことが
確認されている。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
【００２０】まず、基材としての２２×７０×２ｍｍの
寸法の３０４Ｌ板を用意し、この片面を鏡面研磨し、超
音波洗浄を施した後、イオン照射と蒸着機能を備えた真
空チャンバ内のホルダに設置した。つづいて、このチャ
ンバ内を５×１０−６ｔｏｒｒに真空引きした後、イオ
ン源からＡｒイオンを加速電圧５ｋＶの条件で前記板の
鏡面に５分間照射して表面清浄化のための前処理を施し
た。
寸法の３０４Ｌ板を用意し、この片面を鏡面研磨し、超
音波洗浄を施した後、イオン照射と蒸着機能を備えた真
空チャンバ内のホルダに設置した。つづいて、このチャ
ンバ内を５×１０−６ｔｏｒｒに真空引きした後、イオ
ン源からＡｒイオンを加速電圧５ｋＶの条件で前記板の
鏡面に５分間照射して表面清浄化のための前処理を施し
た。
【００２１】次いで、チャンバ内にＯ２ ガスを導入し
、真空チャンバ内を１×１０−４ｔｏｒｒの酸素雰囲気
とし、タンタル（Ｔａ）をシングルハ―ス方式の電子ビ
―ム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホルダ上の３０
４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚
さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の
膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等により測定した
ところ、酸素を含有したアモルファスＴａ膜であること
が確認された。 実施例２
、真空チャンバ内を１×１０−４ｔｏｒｒの酸素雰囲気
とし、タンタル（Ｔａ）をシングルハ―ス方式の電子ビ
―ム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホルダ上の３０
４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚
さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の
膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等により測定した
ところ、酸素を含有したアモルファスＴａ膜であること
が確認された。 実施例２
【００２２】３０４Ｌ板を実施例１と同様に鏡面研磨、
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で前処理を施し
た後、質量分離法のイオン源よりＴａ＋ イオンを引出
し、加速電圧１８０ｋｅＶ、ビーム電流０．２ｍＡ、ド
ーズ量１．０×１０１７個／ｃｍ２の条件で前記板の表
面層にＴａイオン注入相を形成した。つづいて、チャン
バ内にＯ２ ガスを導入し、真空チャンバ内を１×１０
−４ｔｏｒｒの酸素雰囲気とし、Ｔａをシングルハ―ス
方式の電子ビ―ム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホ
ルダ上の３０４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の
蒸着速度で厚さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複
合材料表面の膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等に
より測定したところ、酸素を含有したアモルファスＴａ
膜であることが確認された。 実施例３
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で前処理を施し
た後、質量分離法のイオン源よりＴａ＋ イオンを引出
し、加速電圧１８０ｋｅＶ、ビーム電流０．２ｍＡ、ド
ーズ量１．０×１０１７個／ｃｍ２の条件で前記板の表
面層にＴａイオン注入相を形成した。つづいて、チャン
バ内にＯ２ ガスを導入し、真空チャンバ内を１×１０
−４ｔｏｒｒの酸素雰囲気とし、Ｔａをシングルハ―ス
方式の電子ビ―ム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホ
ルダ上の３０４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の
蒸着速度で厚さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複
合材料表面の膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等に
より測定したところ、酸素を含有したアモルファスＴａ
膜であることが確認された。 実施例３
【００２３】３０４Ｌ板を実施例１と同様に鏡面研磨、
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内での前処理及び
実施例２と同様な表面層へのＴａイオン注入相の形成を
行った。つづいて、Ｔａをシングルハース方式の電子ビ
ーム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホルダ上の３０
４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の速度で蒸着し
ながら、イオン源から酸素イオンを引き出し、加速電圧
３３ｋＶ、ビーム電流１６ｍＡの条件でイオン照射を行
うイオンミキシング法により厚さ１μｍ成膜して複合材
料を製造した。複合材料表面の膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ
、Ａｕｇｅｒ等により測定したところ、酸素を含有した
アモルファスＴａ膜であることが確認された。 実施例４
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内での前処理及び
実施例２と同様な表面層へのＴａイオン注入相の形成を
行った。つづいて、Ｔａをシングルハース方式の電子ビ
ーム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホルダ上の３０
４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の速度で蒸着し
ながら、イオン源から酸素イオンを引き出し、加速電圧
３３ｋＶ、ビーム電流１６ｍＡの条件でイオン照射を行
うイオンミキシング法により厚さ１μｍ成膜して複合材
料を製造した。複合材料表面の膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ
、Ａｕｇｅｒ等により測定したところ、酸素を含有した
アモルファスＴａ膜であることが確認された。 実施例４
【００２４】ホルダ上の３０４Ｌ板を３００℃に加熱す
ることなく常温で実施例３と同様なイオンミキシング法
により厚さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材
料表面の膜を実施例３と同様な方法により測定したとこ
ろ、酸素を含有したアモルファスＴａ膜であることが確
認された。 実施例５
ることなく常温で実施例３と同様なイオンミキシング法
により厚さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材
料表面の膜を実施例３と同様な方法により測定したとこ
ろ、酸素を含有したアモルファスＴａ膜であることが確
認された。 実施例５
【００２５】ホルダ上の３０４Ｌ板を３００℃に加熱す
ることなく常温とし、かつイオンミキシング法において
酸素イオンの加速電圧を１ｋＶ、ビーム電流を１６ｍＡ
の条件でイオン照射を行った以外、実施例３と同様に厚
さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の
膜を実施例３と同様な方法により測定したところ、酸素
を含有したアモルファスＴａ膜であることが確認された
。 実施例６
ることなく常温とし、かつイオンミキシング法において
酸素イオンの加速電圧を１ｋＶ、ビーム電流を１６ｍＡ
の条件でイオン照射を行った以外、実施例３と同様に厚
さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の
膜を実施例３と同様な方法により測定したところ、酸素
を含有したアモルファスＴａ膜であることが確認された
。 実施例６
【００２６】イオンミキシング法において酸素イオンの
加速電圧を０．１ｋＶ、ビーム電流を３５０ｍＡの条件
でイオン照射を行った以外、実施例３と同様に厚さ１μ
ｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の膜を実
施例３と同様な方法により測定したところ、酸素を含有
したアモルファスＴａ膜であることが確認された。 比較例１
加速電圧を０．１ｋＶ、ビーム電流を３５０ｍＡの条件
でイオン照射を行った以外、実施例３と同様に厚さ１μ
ｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の膜を実
施例３と同様な方法により測定したところ、酸素を含有
したアモルファスＴａ膜であることが確認された。 比較例１
【００２７】３０４Ｌ板を実施例１と同様に鏡面研磨、
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内での前処理及び
実施例２と同様な表面層へのＴａイオン注入相の形成を
行った。つづいて、Ｔａをシングルハース方式の電子ビ
ーム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホルダ上の３０
４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚
さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の
膜をＸ線回折により測定したところ、結晶質のＴａ膜で
あることが確認された。 比較例２
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内での前処理及び
実施例２と同様な表面層へのＴａイオン注入相の形成を
行った。つづいて、Ｔａをシングルハース方式の電子ビ
ーム蒸着法で３００℃に加熱された前記ホルダ上の３０
４Ｌ板の表面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚
さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合材料表面の
膜をＸ線回折により測定したところ、結晶質のＴａ膜で
あることが確認された。 比較例２
【００２８】３０４Ｌ板を実施例１と同様に鏡面研磨、
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で同様な前処理
を施した。つづいて、Ｔａをシングルハース方式の電子
ビーム蒸着法で常温にて前記ホルダ上の３０４Ｌ板の表
面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚さ１μｍ成
膜して複合材料を製造した。複合材料表面の膜をＸ線回
折により測定したところ、結晶質のＴａ膜であることが
確認された。
超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で同様な前処理
を施した。つづいて、Ｔａをシングルハース方式の電子
ビーム蒸着法で常温にて前記ホルダ上の３０４Ｌ板の表
面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚さ１μｍ成
膜して複合材料を製造した。複合材料表面の膜をＸ線回
折により測定したところ、結晶質のＴａ膜であることが
確認された。
【００２９】しかして、本実施例１〜６及び比較例１、
２の複合材料を１００℃の８規定硝酸中で試験片の電位
を１３００ｍＶ（ＳＣＥ）に２時間保持して腐食速度を
測定した。腐食速度は、電流密度に依存するため、腐食
の判定は電流密度の比較によって行なった。その結果を
下記表１に示す。 前記表１から明らかなように本実施例１〜６の複合
材料は比較例１、２に比べて１／６〜１／８０の高耐食
性を有することがわかる。 実施例７
２の複合材料を１００℃の８規定硝酸中で試験片の電位
を１３００ｍＶ（ＳＣＥ）に２時間保持して腐食速度を
測定した。腐食速度は、電流密度に依存するため、腐食
の判定は電流密度の比較によって行なった。その結果を
下記表１に示す。 前記表１から明らかなように本実施例１〜６の複合
材料は比較例１、２に比べて１／６〜１／８０の高耐食
性を有することがわかる。 実施例７
【００３０】基材として、１０×３０×２ｍｍの寸法の
ハステロイＢ（耐食性Ｎｉ基合金）板を用意し、このハ
ステロイＢ板を実施例１と同様に鏡面研磨、超音波洗浄
を施し、更に真空チャンバ内で前処理を施した。つづい
て、Ｔａをシングルハース方式の電子ビーム蒸着法で３
００℃に加熱された前記ホルダ上のハステロイＢ板の表
面に３オングストローム／秒の速度で蒸着しながら、非
分離型のバスケットイオン源から酸素イオンを引き出し
、加速電圧３３ｋＶ、ビーム電流１６ｍＡの条件でイオ
ン照射を行うイオンミキシング法により厚さ１μｍ成膜
して複合材料を製造した。複合材料表面の膜をＸ線回折
、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等により測定したところ、酸素
を含有したアモルファスＴａ膜であることが確認された
。 実施例８
ハステロイＢ（耐食性Ｎｉ基合金）板を用意し、このハ
ステロイＢ板を実施例１と同様に鏡面研磨、超音波洗浄
を施し、更に真空チャンバ内で前処理を施した。つづい
て、Ｔａをシングルハース方式の電子ビーム蒸着法で３
００℃に加熱された前記ホルダ上のハステロイＢ板の表
面に３オングストローム／秒の速度で蒸着しながら、非
分離型のバスケットイオン源から酸素イオンを引き出し
、加速電圧３３ｋＶ、ビーム電流１６ｍＡの条件でイオ
ン照射を行うイオンミキシング法により厚さ１μｍ成膜
して複合材料を製造した。複合材料表面の膜をＸ線回折
、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等により測定したところ、酸素
を含有したアモルファスＴａ膜であることが確認された
。 実施例８
【００３１】基材として、実施例７と同様なハステロイ
Ｂ板を用意し、このハステロイＢ板を実施例１と同様に
鏡面研磨、超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で前
処理を施した。つづいて、質量分離法のイオン源よりＴ
ａ＋ イオンを引出し、加速電圧１８０ｋｅＶ、ビーム
電流０．２ｍＡ、ドーズ量１．０×１０１７個／ｃｍ２
の条件でハステロイＢ板の表面層にＴａイオン注入相
を形成した。次いで、実施例７と同様な方法によりＴａ
の蒸着と同時に酸素イオン照射を行うイオンミキシング
法により厚さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合
材料表面の膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等によ
り測定したところ、酸素を含有したアモルファスＴａ膜
であることが確認された。 比較例３
Ｂ板を用意し、このハステロイＢ板を実施例１と同様に
鏡面研磨、超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で前
処理を施した。つづいて、質量分離法のイオン源よりＴ
ａ＋ イオンを引出し、加速電圧１８０ｋｅＶ、ビーム
電流０．２ｍＡ、ドーズ量１．０×１０１７個／ｃｍ２
の条件でハステロイＢ板の表面層にＴａイオン注入相
を形成した。次いで、実施例７と同様な方法によりＴａ
の蒸着と同時に酸素イオン照射を行うイオンミキシング
法により厚さ１μｍ成膜して複合材料を製造した。複合
材料表面の膜をＸ線回折、ＥＰＭＡ、Ａｕｇｅｒ等によ
り測定したところ、酸素を含有したアモルファスＴａ膜
であることが確認された。 比較例３
【００３２】基材として、実施例７と同様なハステロイ
Ｂ板を用意し、このハステロイＢ板を実施例１と同様に
鏡面研磨、超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で前
処理を施した後、質量分離法のイオン源よりＴａ＋ イ
オンを引出し、加速電圧１８０ｋｅＶ、ビーム電流０．
２ｍＡ、ドーズ量１．０×１０１７個／ｃｍ２ の条件
で前記板の表面層にＴａイオン注入相を形成した。つづ
いて、Ｔａをシングルハース方式の電子ビーム蒸着法で
３００℃に加熱された前記ホルダ上のハステロイＢ板の
表面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚さ１μｍ
の結晶質のＴａ膜成膜して複合材料を製造した。
Ｂ板を用意し、このハステロイＢ板を実施例１と同様に
鏡面研磨、超音波洗浄を施し、更に真空チャンバ内で前
処理を施した後、質量分離法のイオン源よりＴａ＋ イ
オンを引出し、加速電圧１８０ｋｅＶ、ビーム電流０．
２ｍＡ、ドーズ量１．０×１０１７個／ｃｍ２ の条件
で前記板の表面層にＴａイオン注入相を形成した。つづ
いて、Ｔａをシングルハース方式の電子ビーム蒸着法で
３００℃に加熱された前記ホルダ上のハステロイＢ板の
表面に３オングストローム／秒の蒸着速度で厚さ１μｍ
の結晶質のＴａ膜成膜して複合材料を製造した。
【００３３】しかして、本実施例７、８及び比較例３の
複合材料について、５０℃の６規定塩酸に２４時間浸漬
し、浸漬後の膜に直角な面で切断し、切断面をＳＥＭで
観察した。その結果、比較例３の複合材料では基材であ
るハステロイＢ板とＴａ膜の界面での腐食が進行し、基
材表面での腐食進行がかなり認められた。これに対し、
本実施例７、８の複合材料では界面での腐食進行が全く
認められなかった。
複合材料について、５０℃の６規定塩酸に２４時間浸漬
し、浸漬後の膜に直角な面で切断し、切断面をＳＥＭで
観察した。その結果、比較例３の複合材料では基材であ
るハステロイＢ板とＴａ膜の界面での腐食が進行し、基
材表面での腐食進行がかなり認められた。これに対し、
本実施例７、８の複合材料では界面での腐食進行が全く
認められなかった。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば緻密
な酸素含有タンタルアモルファス膜を基材に対して密着
性よく被覆され、過酷な腐食性環境下でも優れた耐食性
を有し、かつ形状的な制約を受けない汎用性の高い複合
材料、並びにかかる複合材料を簡単に製造し得る方法を
提供できる。
な酸素含有タンタルアモルファス膜を基材に対して密着
性よく被覆され、過酷な腐食性環境下でも優れた耐食性
を有し、かつ形状的な制約を受けない汎用性の高い複合
材料、並びにかかる複合材料を簡単に製造し得る方法を
提供できる。
Claims (6)
- 【請求項１】 金属基材の表面に酸素含有タンタルア
モルファス膜を被覆してなる複合材料。 - 【請求項２】 金属基材表面にタンタルを酸素雰囲気
中で蒸着して酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆せ
しめることを特徴とする請求項１記載の複合材料の製造
方法。 - 【請求項３】 金属基材表面にタンタルを蒸着せしめ
と同時に酸素イオン照射を行うイオンビームミキシング
法により酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆せしめ
ることを特徴とする請求項１記載の複合材料の製造方法
。 - 【請求項４】 表層にタンタル相が形成された金属基
材表面に酸素含有タンタルアモルファス膜を被覆してな
る複合材料。 - 【請求項５】 金属基材の表層にタンタルをイオン注
入してタンタル相を形成した後、該基材表面にタンタル
を酸素雰囲気中で蒸着して酸素含有タンタルアモルファ
ス膜を被覆せしめることを特徴とする請求項４記載の複
合材料の製造方法。 - 【請求項６】 金属基材の表層にタンタルをイオン注
入してタンタル相を形成した後、該基材表面にタンタル
を蒸着せしめと同時に酸素イオン照射を行うイオンビー
ムミキシング法により酸素含有タンタルアモルファス膜
を被覆せしめることを特徴とする請求項４記載の複合材
料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078949A JPH0762234B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 高耐食性複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3078949A JPH0762234B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 高耐食性複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04311558A true JPH04311558A (ja) | 1992-11-04 |
| JPH0762234B2 JPH0762234B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=13676143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3078949A Expired - Lifetime JPH0762234B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 高耐食性複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762234B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010511137A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-04-08 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュート | 原子力水素生産用高温高圧耐食性プロセス熱交換器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825494A (ja) * | 1981-08-06 | 1983-02-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 時計用表示部材 |
| JPS5867865A (ja) * | 1981-09-23 | 1983-04-22 | オボニック・シンセティック・マティリアルズ・カンパニ−・インコ−ポレ−テッド | コ−テイング組成物及び方法 |
| JPS63250454A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-18 | Hitachi Ltd | イオンミキシング方法及びその装置 |
| JPH01136964A (ja) * | 1987-11-19 | 1989-05-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | アモルファスコーティング膜の着色方法 |
| JPH01156462A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-06-20 | Sharp Corp | 強誘電体薄膜の製造方法 |
| JPH02250967A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-08 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | ダイヤモンド類被覆部材およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP3078949A patent/JPH0762234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01156462A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-06-20 | Sharp Corp | 強誘電体薄膜の製造方法 |
| JPH02250967A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-08 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | ダイヤモンド類被覆部材およびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010511137A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-04-08 | コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュート | 原子力水素生産用高温高圧耐食性プロセス熱交換器 |
| US8381803B2 (en) | 2006-12-08 | 2013-02-26 | Korea Atomic Energy Research Institute | High temperature and high pressure corrosion resistant process heat exchanger for a nuclear hydrogen production system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0762234B2 (ja) | 1995-07-05 |
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