JPH0477069B2 - - Google Patents
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- JPH0477069B2 JPH0477069B2 JP62105300A JP10530087A JPH0477069B2 JP H0477069 B2 JPH0477069 B2 JP H0477069B2 JP 62105300 A JP62105300 A JP 62105300A JP 10530087 A JP10530087 A JP 10530087A JP H0477069 B2 JPH0477069 B2 JP H0477069B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/001—Amorphous alloys with Cu as the major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、超高耐食性、高耐摩耗性などの優れ
た特性と共に靱性を備え、化学プラントをはじ
め、各種産業及び民生上の種々の分野に利用可能
な新規アモルフアス合金に関するものである。 ［従来の技術］ 通常、合金は固体状態では結晶化しているが、
合金組成を限定して溶融状態から超急冷凝固させ
るなど、固体形成の過程で原子配列に長周期的規
則性を形成させない方法を適用すると、結晶構造
を持たず、液体に類似したアモルフアス構造が得
られ、このような合金をアモルフアス合金とい
う。 アモルフアス合金は、多くは過飽和固溶体の均
一な単相合金であつて、従来の実用金属に比べて
著しく高い強度を保有し、かつ組成に応じて異常
に高い耐食性をはじめ種々の優れた特性を示す。 一方、Ti，Zr，Nb，Taなどのバルブメタル
のうち、Ta及びNbは共に高融点金属であつて、
特にTaはCuの沸点でも溶融しない高い融点を有
する。従つて、特に高融点のTaあるいはNbを含
むCu基合金は、結晶質合金であつても、通常の
溶融法では作り難く、ましてTaあるいはNbと
Cuからなる２元アモルフアス合金は得難く、ア
モルフアスCu−Ta及びCu−Nb合金は、従来、
知られていない。CuとNbを含むアモルフアス合
金としては、僅かにTi−Nb−Cu及びZr−Nb−
Cu合金が液体急冷法で作られているのみである。 一方、本発明者らは、Ta及びNbを含む高耐食
アモルフアスCu合金を液体急冷法で作成する方
法について研究した結果、Cu−Ti合金をNi−Ta
あるいはNi−Nb合金と共に溶融することにより
Cu−Ti−Ni−Ta及びCu−Ti−Ni−Nb母合金の
作成に成功し、これらを用いる液体急冷法による
高耐食アモルフアス合金の製造方法を見出し、先
に特願昭61−225677号（特開昭63−79928号）と
して本出願人より出願した。 この特願昭61−225677号に記載の合金は下記の
通りである。 Ta及びNbのいずれか１種あるいは２種とTi及
びNiを含み、実質的残部としてCuよりなる合金
であつて、５原子％以上のTaあるいは15原子％
以上のNbのいずれかを含み、Ta及びNbのいず
れか１種又は２種とTiとの合計で30〜62.5原子％
とし、Ta及びNbのいずれか１種又は２種の0.6
倍ないし４倍のNiと、Tiの0.6倍ないし４倍のCu
からなり全体を100原子％とする高耐食アモルフ
アス合金。 ［発明が解決しようとする問題点］ 通常の溶融法では作成が困難なTaやNbを含む
Cu合金を、不均一な結晶質合金としてではなく、
アモルフアス合金として作成することは、未知の
性質を備えた新合金開発の手段として期待されて
おり、新規Cu−（Ta，Nb）合金の出現が望まれ
ている。 一方、濃塩酸は酸化力が乏しくかつ穏やかな環
境では金属材料を保護し得る不働態皮膜を容易に
破壊するため、特に腐食性が激しく、従来、濃塩
酸に対して安全に使用し得る金属材料が提案され
ていない。従つて、通常の金属材料の使用が極め
て困難なこのような腐食性環境においても、十分
に使用に耐え得る新しい金属材料の出現が切望さ
れている。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、通常の溶融法では作成が困難
なTaやNbを含むCu合金を、不均一な結晶質合
金としてではなく、高耐食性、高耐摩耗性と共に
靱性を備えたアモルフアス合金として提供するこ
とにある。 本発明は、 Ta及びNbのいずれか１種又は２種を15〜85原
子％含み、残部が実質的にCuからなることを特
徴とする高耐食アモルフアス合金、 及び Taを１原子％以上あるいはTaとNbとを合計
で１原子％以上含み、かつ、Ti及びZrのいずれ
か１種又は２種を、Ta又はTaとNbとの合計で
15〜85原子％含み、残部が実質的にCuからなる
ことを特徴とする高耐食アモルフアス合金、 を要旨とする。 前述の如く、本発明者らは、高耐食アモルフア
ス合金について研究を重ねた結果、Cu−Ti−Ni
−Ta及びCu−Ti−Ni−Nb系高耐食アモルフア
ス合金を液体急冷法によつて作成することに成功
し、先に特願昭61−225677号として本出願人より
出願した。そして、本発明者らはこのような研究
を基に、アモルフアス合金の特性を活用する研究
を更に行なつた結果、合金の形成のために溶融に
よる混合の必要がないスパツター法を活用するこ
とにつて、アモルフアスCu−Nb2元合金及びTa
を必須元素として含むアモルフアスCu−バルブ
メタル合金を作成することに成功し、これらの合
金が、濃塩酸のような酸化力に乏しく過酷な腐食
性酸中でも安定な保護被膜を形成する高耐食性を
備えたアモルフアス合金であることを見出し、本
発明を完成させた。 本発明は、特許請求の範囲第１項及び第２項に
示す２つの発明からなるものであり、本発明の構
成元素及び含有率は下記第１表に示す通りであ
る。
た特性と共に靱性を備え、化学プラントをはじ
め、各種産業及び民生上の種々の分野に利用可能
な新規アモルフアス合金に関するものである。 ［従来の技術］ 通常、合金は固体状態では結晶化しているが、
合金組成を限定して溶融状態から超急冷凝固させ
るなど、固体形成の過程で原子配列に長周期的規
則性を形成させない方法を適用すると、結晶構造
を持たず、液体に類似したアモルフアス構造が得
られ、このような合金をアモルフアス合金とい
う。 アモルフアス合金は、多くは過飽和固溶体の均
一な単相合金であつて、従来の実用金属に比べて
著しく高い強度を保有し、かつ組成に応じて異常
に高い耐食性をはじめ種々の優れた特性を示す。 一方、Ti，Zr，Nb，Taなどのバルブメタル
のうち、Ta及びNbは共に高融点金属であつて、
特にTaはCuの沸点でも溶融しない高い融点を有
する。従つて、特に高融点のTaあるいはNbを含
むCu基合金は、結晶質合金であつても、通常の
溶融法では作り難く、ましてTaあるいはNbと
Cuからなる２元アモルフアス合金は得難く、ア
モルフアスCu−Ta及びCu−Nb合金は、従来、
知られていない。CuとNbを含むアモルフアス合
金としては、僅かにTi−Nb−Cu及びZr−Nb−
Cu合金が液体急冷法で作られているのみである。 一方、本発明者らは、Ta及びNbを含む高耐食
アモルフアスCu合金を液体急冷法で作成する方
法について研究した結果、Cu−Ti合金をNi−Ta
あるいはNi−Nb合金と共に溶融することにより
Cu−Ti−Ni−Ta及びCu−Ti−Ni−Nb母合金の
作成に成功し、これらを用いる液体急冷法による
高耐食アモルフアス合金の製造方法を見出し、先
に特願昭61−225677号（特開昭63−79928号）と
して本出願人より出願した。 この特願昭61−225677号に記載の合金は下記の
通りである。 Ta及びNbのいずれか１種あるいは２種とTi及
びNiを含み、実質的残部としてCuよりなる合金
であつて、５原子％以上のTaあるいは15原子％
以上のNbのいずれかを含み、Ta及びNbのいず
れか１種又は２種とTiとの合計で30〜62.5原子％
とし、Ta及びNbのいずれか１種又は２種の0.6
倍ないし４倍のNiと、Tiの0.6倍ないし４倍のCu
からなり全体を100原子％とする高耐食アモルフ
アス合金。 ［発明が解決しようとする問題点］ 通常の溶融法では作成が困難なTaやNbを含む
Cu合金を、不均一な結晶質合金としてではなく、
アモルフアス合金として作成することは、未知の
性質を備えた新合金開発の手段として期待されて
おり、新規Cu−（Ta，Nb）合金の出現が望まれ
ている。 一方、濃塩酸は酸化力が乏しくかつ穏やかな環
境では金属材料を保護し得る不働態皮膜を容易に
破壊するため、特に腐食性が激しく、従来、濃塩
酸に対して安全に使用し得る金属材料が提案され
ていない。従つて、通常の金属材料の使用が極め
て困難なこのような腐食性環境においても、十分
に使用に耐え得る新しい金属材料の出現が切望さ
れている。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、通常の溶融法では作成が困難
なTaやNbを含むCu合金を、不均一な結晶質合
金としてではなく、高耐食性、高耐摩耗性と共に
靱性を備えたアモルフアス合金として提供するこ
とにある。 本発明は、 Ta及びNbのいずれか１種又は２種を15〜85原
子％含み、残部が実質的にCuからなることを特
徴とする高耐食アモルフアス合金、 及び Taを１原子％以上あるいはTaとNbとを合計
で１原子％以上含み、かつ、Ti及びZrのいずれ
か１種又は２種を、Ta又はTaとNbとの合計で
15〜85原子％含み、残部が実質的にCuからなる
ことを特徴とする高耐食アモルフアス合金、 を要旨とする。 前述の如く、本発明者らは、高耐食アモルフア
ス合金について研究を重ねた結果、Cu−Ti−Ni
−Ta及びCu−Ti−Ni−Nb系高耐食アモルフア
ス合金を液体急冷法によつて作成することに成功
し、先に特願昭61−225677号として本出願人より
出願した。そして、本発明者らはこのような研究
を基に、アモルフアス合金の特性を活用する研究
を更に行なつた結果、合金の形成のために溶融に
よる混合の必要がないスパツター法を活用するこ
とにつて、アモルフアスCu−Nb2元合金及びTa
を必須元素として含むアモルフアスCu−バルブ
メタル合金を作成することに成功し、これらの合
金が、濃塩酸のような酸化力に乏しく過酷な腐食
性酸中でも安定な保護被膜を形成する高耐食性を
備えたアモルフアス合金であることを見出し、本
発明を完成させた。 本発明は、特許請求の範囲第１項及び第２項に
示す２つの発明からなるものであり、本発明の構
成元素及び含有率は下記第１表に示す通りであ
る。
【表】
［作用］
スパツター法はアモルフアス合金を作る一つの
方法であつて、スパツター法によるアモルフアス
合金の製造は、作成しようとするアモルフアス合
金と平均組成が等しい単相ではない複数の結晶相
からなるターゲツトを焼結や溶融によつて作成し
て用いたり、作成しようとするアモルフアス合金
の主成分からなる金属板に合金化しようとする元
素を埋め込んで用いたりして行なわれる。 本発明は、この方法を活用ならびに改良したも
のであつて、その詳細は以下の通りである。 Cu−TaあるいはCu−Nb合金ターゲツトを溶
融法などで作成することは困難であるが、Cu板
にTa及びNbのいずれかあるいはこの両者を埋め
込んだターゲツトを用いるスパツター法によつ
て、高耐食性を備えたアモルフアスCu−Ta、Cu
−Nb及びCu−Ta−Nb合金を得ることができる。
この場合、生成するアモルフアス合金に場所によ
る不均一性の発生を避けるために、例えば、第１
図及び第２図に示す如く、スパツター装置チヤン
バー内で複数のサブストレイト２をチヤンバーの
中心軸の回りに公転させると共に（図中、１はサ
ブストレイトの公転軸である。）サブストレイト
２自体も自転させることが望ましい。更に、生成
するアモルフアス合金の組成を広い範囲で変化さ
せるために、第２図に示す一つのターゲツト５を
用いるものよりも、第１図に示す如く、例えば一
つのターゲツト３はCu板にTa及びNbのいずれ
かあるいはこの両者を埋め込んだものとし、もう
一つのターゲツト４はTa及びNbのいずれかとし
て、これら２つのターゲツトを互いに傾斜させて
２つのターゲツトの垂線の交わる付近にサブスト
レイトを置くように設置し、これら２つのターゲ
ツトを２つの電源で出力を互いに制御しながら同
時に作動させるのが有利である。 この方法によつて、生成するアモルフアス合金
中の合金元素の濃度を自由に変えたり、更にこの
バリエーシヨンとして、CuにTaやNbと共にTi
やZrを埋め込んだターゲツトを用いるなどいろ
いろなターゲツトと方法を組合わせることによつ
て、Cu−Ta、Cu−Nb、Cu−Ta−Nb、Cu−Ta
−Ti、Cu−Ta−Zr、Cu−Ta−Ti−Zr、Cu−
Ta−Nb−Ti、Cu−Ta−Nb−Zr、Cu−Ta−
Nb−Ti−Zrなどの高耐食アモルフアス合金が得
られる。２つのターゲツトを用いる方法において
は、特にサブストレイトの公転と自転が、均一な
アモルフアス合金を作成するために必要である。 スパツター法で作成した本発明の組成の合金は
前記各元素が均一に固有した単相のアモルフアス
合金である。均一固溶体である本発明のアモルフ
アス合金には、極めて均一で高耐食性を保証する
保護皮膜が形成される。 ところで、酸化力の乏しい濃塩酸溶液中で、金
属材料は容易に溶解するため、このような環境で
金属材料を使用するためには、安定な保護皮膜を
形成する能力を金属材料に付与する必要がある。
これは、有効元素を必要量含む合金を作ることに
よつて実現される。しかし、結晶質金属の場合、
多種多量の合金元素を添加すると、しばしば化学
的性質の異なる多相構造となり、所定の耐食性が
実現し得ないことがある。また、化学的不均一性
の発生はむしろ耐食性に有害である。 これに対し、本発明のアモルフアス合金は均一
固溶体であり、安定な保護皮膜を形成させ得る所
要量の有効元素を均一に含むものであるため、こ
のようなアモルフアス合金には、均一な保護皮膜
が生じ、十分に高い耐食性を発揮する。 即ち、酸化力の弱い高温の濃塩酸に耐える金属
材料が備えるべき条件は、非酸化性環境で安定な
保護皮膜が材料に均一に生じる高い保護皮膜形成
能力を持つことである。これは本発明の合金組成
で実現され、また合金がアモルフアス構造を有す
ることは、複雑な組成の合金を単相固溶体として
作成することを可能にし、均一な保護皮膜形成を
保証するものである。 以下、本発明における各成分組成の限定理由を
述べる。 Ta，Nb，Zr，TiはいずれもCuと共存すると
アモルフアス構造を形成する元素であつて、スパ
ツター法でアモルフアス構造を形成するためには
Ta，Nb，Zr，Tiの群から選ばれる１種あるい
は２種以上を15〜85原子％含む必要がある。この
うち、Taを含まないTi及びZrのいずれか１種又
は２種とCuとの合金ならびにTi及びZrのいずれ
か１種又は２種とNb及びCuとの合金であるCu−
Ti、Cu−Zr、Cu−Ti−Zr、Cr−Nb−Ti、Cu−
Nb−Zr及びCu−Nb−Ti−Zr合金を除いて、Cu
−Nb2元アモルフアス合金及びTaを含む全ての
アモルフアス合金は、スパツター法でしか作成で
きず、本発明の第１の発明及び第２の発明に含ま
れる。なお、Taを１原子％未満しか含まない合
金及びTaとNbの合計で１原子％未満の合金は、
実質的にTaを含まないTi及びZrのいずれか１種
又は２種とCuとの合金ならびにTi及びZrのいず
れか１種又は２種とNb及びCuとの合金であるCu
−Ti、Cu−Zr、Cu−Ti−Zr、Cu−Nb−Ti、Cu
−Nb−Zr及びCu−Nb−Ti−Zr合金と見なされ
るので、本発明の第２の発明において、Taを１
原子％以上含むかあるいはTaとNbの合計で１原
子％以上含むこととした。 また、Ta，Nb，Zr，Tiはいずれも非酸化性
の酸中で保護皮膜を形成して耐食性を担う元素で
あり、Zr，Ti，Nb，Taの順にその作用は増大
するため、その耐食性は異なる。但し、本発明の
合金はいずれも塩酸中で十分な耐食性を示す。 なお、本発明のアモルフアス合金が、５原子％
以下のMo及び／又はＷを含んでいても、本発明
の目的に支障なない。 ［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。 実施例 １ 直径100mm、厚さ６mmのCu円盤上の中心から半
径29mmの円周上に、直径20mmのTaを等間隔で６
個埋め込んだターゲツトを用い、Arを10ml／
minの速度で流しながら１×10-4torrの真空に保
ち、自転ならびに公転しているガラス、アルミニ
ウム及び304ステンレス鋼のサブストレイトに、
900Wの出力でスパツターデボジシヨンを行なつ
た。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−82.4原
子％Ta合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を30℃の12N HCl中で浸漬試験を100時間行
なつた結果、腐食による重量減少は、マイクロバ
ランスによる検出限界である７×10-4mm／年未満
であるため検出されなかつた。 実施例 ２ 直径100mm、厚さ６mmのCuターゲツトと、同じ
形状のCu円盤上の中心から半径29mmの円周上に、
直径20mmのTaを等間隔で６個埋め込んだ埋め込
みターゲツトを用い、Arを10ml／minの速度で
流しながら１×10-4torrの真空に保ち、自転なら
びに公転しているガラス、アルミニウム及び304
ステンレス鋼のサブストレイトを用い、埋め込み
ターゲツトは725Wの出力でまたCuターゲツトは
120Wの出力でスパツターデボジシヨンを行なつ
た。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−40.0原
子％Ta合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を30℃の12N HCl中で浸漬試験を100時間行
なつた結果、腐食による重量減少は、マイクロバ
ランスによる検出限界である７×10-4mm／年未満
であるため検出されなかつた。 実施例 ３ 直径100mm、厚さ６mmのCuターゲツトと、同じ
形状のCu円盤上の中心から半径29mmの円周上に、
直径20mmのTaを等間隔で６個埋め込んだ埋め込
みターゲツトを用い、Arを10ml／minの速度で
流しながら１×10-4torrの真空に保ち、自転なら
びに公転しているガラス、アルミニウム及び304
ステンレス鋼のサブストレイトを用い、埋め込み
ターゲツトは600Wの出力で、またCuターゲツト
は120Wの出力でスパツターデボジシヨンを行な
つた。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−20.4原
子％Ta合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試
験を100時間行なつた結果、腐食による重量減少
は、マイクロバランスによる検出限界である７×
10-4mm／年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ４ 実施例１、実施例２、実施例３に示した合金の
他、実施例２と同様にして２つのターゲツトの出
力を色々に変えることによつて、Cu−62.4原子％
Ta合金、Cu−52.7原子％Ta合金、Cu−31.8原子
％Ta合金、Cu−22原子％Ta合金及びCu−15.3原
子％Ta合金を作成した。 これらはいずれもアモルフアス合金であること
がＸ線回折で確認された。また、これらの合金を
試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試験を100
時間行なつた結果、いずれも腐食による重量減少
は、マイクロバランスによる検出限界である７×
10-4mm／年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ５ 直径100mm、厚さ６mmのCu及びNbターゲツト
を用い、Arを10ml／minの速度で流しながら１
×10-4torrの真空に保ち、自転ならびに公転して
いるガラス、アルミニウム及び304ステンレス鋼
のサブストレイトを用い、Cuターゲツトは200W
の出力で、またNbターゲツトは600Wの出力でス
パツターデボジシヨンを行なつた。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−73.2原
子％Nb合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試
験を100時間行なつた結果、腐食による重量減少
は、マイクロバランスによる検出限界である７×
10-4mm／年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ６ 実施例５に示した合金の他、実施例５と同様に
して２つのターゲツトの出力を色々に変えること
によつて、Cu−67.0原子％Nb合金、Cu−51.7原
子％Nb合金、Cu−44.8原子％Nb合金及びCu−
15.5原子％Nb合金を作成した。 これらはいずれもアモルフアス合金であること
がＸ線回折で確認された。また、これらの合金を
試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試験を100
時間行なつた結果、腐食による重量減少は、マイ
クロバランスによる検出限界である７×10-4mm／
年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ７ 種々の２組のターゲツト、例えばTa埋め込み
CuターゲツトとNb埋め込みCuターゲツト、Ta
埋め込みCuターゲツトとNbターゲツト、Ta埋
め込みCuターゲツトとTiターゲツト、Ta埋め込
みCuターゲツトとZrターゲツト、TaとNbを埋
め込んだCuターゲツトとTiターゲツト、Taと
Nbを埋め込んだCuターゲツトとZrターゲツトな
どを用い、実施例２〜６に示したのと同様な方法
によつて、第２表に示す組成のアモルフアス合金
No.１〜８を作成した。 これらはいずれもアモルフアス合金であること
がＸ線回折で確認された。また、これらの合金を
試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試験を100
時間行なつた結果、腐食による重量減少は、マイ
クロバランスによる検出限界である７×10-4mm／
年未満であるため検出されなかつた。
方法であつて、スパツター法によるアモルフアス
合金の製造は、作成しようとするアモルフアス合
金と平均組成が等しい単相ではない複数の結晶相
からなるターゲツトを焼結や溶融によつて作成し
て用いたり、作成しようとするアモルフアス合金
の主成分からなる金属板に合金化しようとする元
素を埋め込んで用いたりして行なわれる。 本発明は、この方法を活用ならびに改良したも
のであつて、その詳細は以下の通りである。 Cu−TaあるいはCu−Nb合金ターゲツトを溶
融法などで作成することは困難であるが、Cu板
にTa及びNbのいずれかあるいはこの両者を埋め
込んだターゲツトを用いるスパツター法によつ
て、高耐食性を備えたアモルフアスCu−Ta、Cu
−Nb及びCu−Ta−Nb合金を得ることができる。
この場合、生成するアモルフアス合金に場所によ
る不均一性の発生を避けるために、例えば、第１
図及び第２図に示す如く、スパツター装置チヤン
バー内で複数のサブストレイト２をチヤンバーの
中心軸の回りに公転させると共に（図中、１はサ
ブストレイトの公転軸である。）サブストレイト
２自体も自転させることが望ましい。更に、生成
するアモルフアス合金の組成を広い範囲で変化さ
せるために、第２図に示す一つのターゲツト５を
用いるものよりも、第１図に示す如く、例えば一
つのターゲツト３はCu板にTa及びNbのいずれ
かあるいはこの両者を埋め込んだものとし、もう
一つのターゲツト４はTa及びNbのいずれかとし
て、これら２つのターゲツトを互いに傾斜させて
２つのターゲツトの垂線の交わる付近にサブスト
レイトを置くように設置し、これら２つのターゲ
ツトを２つの電源で出力を互いに制御しながら同
時に作動させるのが有利である。 この方法によつて、生成するアモルフアス合金
中の合金元素の濃度を自由に変えたり、更にこの
バリエーシヨンとして、CuにTaやNbと共にTi
やZrを埋め込んだターゲツトを用いるなどいろ
いろなターゲツトと方法を組合わせることによつ
て、Cu−Ta、Cu−Nb、Cu−Ta−Nb、Cu−Ta
−Ti、Cu−Ta−Zr、Cu−Ta−Ti−Zr、Cu−
Ta−Nb−Ti、Cu−Ta−Nb−Zr、Cu−Ta−
Nb−Ti−Zrなどの高耐食アモルフアス合金が得
られる。２つのターゲツトを用いる方法において
は、特にサブストレイトの公転と自転が、均一な
アモルフアス合金を作成するために必要である。 スパツター法で作成した本発明の組成の合金は
前記各元素が均一に固有した単相のアモルフアス
合金である。均一固溶体である本発明のアモルフ
アス合金には、極めて均一で高耐食性を保証する
保護皮膜が形成される。 ところで、酸化力の乏しい濃塩酸溶液中で、金
属材料は容易に溶解するため、このような環境で
金属材料を使用するためには、安定な保護皮膜を
形成する能力を金属材料に付与する必要がある。
これは、有効元素を必要量含む合金を作ることに
よつて実現される。しかし、結晶質金属の場合、
多種多量の合金元素を添加すると、しばしば化学
的性質の異なる多相構造となり、所定の耐食性が
実現し得ないことがある。また、化学的不均一性
の発生はむしろ耐食性に有害である。 これに対し、本発明のアモルフアス合金は均一
固溶体であり、安定な保護皮膜を形成させ得る所
要量の有効元素を均一に含むものであるため、こ
のようなアモルフアス合金には、均一な保護皮膜
が生じ、十分に高い耐食性を発揮する。 即ち、酸化力の弱い高温の濃塩酸に耐える金属
材料が備えるべき条件は、非酸化性環境で安定な
保護皮膜が材料に均一に生じる高い保護皮膜形成
能力を持つことである。これは本発明の合金組成
で実現され、また合金がアモルフアス構造を有す
ることは、複雑な組成の合金を単相固溶体として
作成することを可能にし、均一な保護皮膜形成を
保証するものである。 以下、本発明における各成分組成の限定理由を
述べる。 Ta，Nb，Zr，TiはいずれもCuと共存すると
アモルフアス構造を形成する元素であつて、スパ
ツター法でアモルフアス構造を形成するためには
Ta，Nb，Zr，Tiの群から選ばれる１種あるい
は２種以上を15〜85原子％含む必要がある。この
うち、Taを含まないTi及びZrのいずれか１種又
は２種とCuとの合金ならびにTi及びZrのいずれ
か１種又は２種とNb及びCuとの合金であるCu−
Ti、Cu−Zr、Cu−Ti−Zr、Cr−Nb−Ti、Cu−
Nb−Zr及びCu−Nb−Ti−Zr合金を除いて、Cu
−Nb2元アモルフアス合金及びTaを含む全ての
アモルフアス合金は、スパツター法でしか作成で
きず、本発明の第１の発明及び第２の発明に含ま
れる。なお、Taを１原子％未満しか含まない合
金及びTaとNbの合計で１原子％未満の合金は、
実質的にTaを含まないTi及びZrのいずれか１種
又は２種とCuとの合金ならびにTi及びZrのいず
れか１種又は２種とNb及びCuとの合金であるCu
−Ti、Cu−Zr、Cu−Ti−Zr、Cu−Nb−Ti、Cu
−Nb−Zr及びCu−Nb−Ti−Zr合金と見なされ
るので、本発明の第２の発明において、Taを１
原子％以上含むかあるいはTaとNbの合計で１原
子％以上含むこととした。 また、Ta，Nb，Zr，Tiはいずれも非酸化性
の酸中で保護皮膜を形成して耐食性を担う元素で
あり、Zr，Ti，Nb，Taの順にその作用は増大
するため、その耐食性は異なる。但し、本発明の
合金はいずれも塩酸中で十分な耐食性を示す。 なお、本発明のアモルフアス合金が、５原子％
以下のMo及び／又はＷを含んでいても、本発明
の目的に支障なない。 ［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。 実施例 １ 直径100mm、厚さ６mmのCu円盤上の中心から半
径29mmの円周上に、直径20mmのTaを等間隔で６
個埋め込んだターゲツトを用い、Arを10ml／
minの速度で流しながら１×10-4torrの真空に保
ち、自転ならびに公転しているガラス、アルミニ
ウム及び304ステンレス鋼のサブストレイトに、
900Wの出力でスパツターデボジシヨンを行なつ
た。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−82.4原
子％Ta合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を30℃の12N HCl中で浸漬試験を100時間行
なつた結果、腐食による重量減少は、マイクロバ
ランスによる検出限界である７×10-4mm／年未満
であるため検出されなかつた。 実施例 ２ 直径100mm、厚さ６mmのCuターゲツトと、同じ
形状のCu円盤上の中心から半径29mmの円周上に、
直径20mmのTaを等間隔で６個埋め込んだ埋め込
みターゲツトを用い、Arを10ml／minの速度で
流しながら１×10-4torrの真空に保ち、自転なら
びに公転しているガラス、アルミニウム及び304
ステンレス鋼のサブストレイトを用い、埋め込み
ターゲツトは725Wの出力でまたCuターゲツトは
120Wの出力でスパツターデボジシヨンを行なつ
た。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−40.0原
子％Ta合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を30℃の12N HCl中で浸漬試験を100時間行
なつた結果、腐食による重量減少は、マイクロバ
ランスによる検出限界である７×10-4mm／年未満
であるため検出されなかつた。 実施例 ３ 直径100mm、厚さ６mmのCuターゲツトと、同じ
形状のCu円盤上の中心から半径29mmの円周上に、
直径20mmのTaを等間隔で６個埋め込んだ埋め込
みターゲツトを用い、Arを10ml／minの速度で
流しながら１×10-4torrの真空に保ち、自転なら
びに公転しているガラス、アルミニウム及び304
ステンレス鋼のサブストレイトを用い、埋め込み
ターゲツトは600Wの出力で、またCuターゲツト
は120Wの出力でスパツターデボジシヨンを行な
つた。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−20.4原
子％Ta合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試
験を100時間行なつた結果、腐食による重量減少
は、マイクロバランスによる検出限界である７×
10-4mm／年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ４ 実施例１、実施例２、実施例３に示した合金の
他、実施例２と同様にして２つのターゲツトの出
力を色々に変えることによつて、Cu−62.4原子％
Ta合金、Cu−52.7原子％Ta合金、Cu−31.8原子
％Ta合金、Cu−22原子％Ta合金及びCu−15.3原
子％Ta合金を作成した。 これらはいずれもアモルフアス合金であること
がＸ線回折で確認された。また、これらの合金を
試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試験を100
時間行なつた結果、いずれも腐食による重量減少
は、マイクロバランスによる検出限界である７×
10-4mm／年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ５ 直径100mm、厚さ６mmのCu及びNbターゲツト
を用い、Arを10ml／minの速度で流しながら１
×10-4torrの真空に保ち、自転ならびに公転して
いるガラス、アルミニウム及び304ステンレス鋼
のサブストレイトを用い、Cuターゲツトは200W
の出力で、またNbターゲツトは600Wの出力でス
パツターデボジシヨンを行なつた。 Ｘ線回折の結果、生じた合金はアモルフアスで
あることが確認され、またその組成はCu−73.2原
子％Nb合金であることがＸ線マイクロアナライ
ザーを用いた分析によつて明らかになつた。この
合金を試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試
験を100時間行なつた結果、腐食による重量減少
は、マイクロバランスによる検出限界である７×
10-4mm／年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ６ 実施例５に示した合金の他、実施例５と同様に
して２つのターゲツトの出力を色々に変えること
によつて、Cu−67.0原子％Nb合金、Cu−51.7原
子％Nb合金、Cu−44.8原子％Nb合金及びCu−
15.5原子％Nb合金を作成した。 これらはいずれもアモルフアス合金であること
がＸ線回折で確認された。また、これらの合金を
試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試験を100
時間行なつた結果、腐食による重量減少は、マイ
クロバランスによる検出限界である７×10-4mm／
年未満であるため検出されなかつた。 実施例 ７ 種々の２組のターゲツト、例えばTa埋め込み
CuターゲツトとNb埋め込みCuターゲツト、Ta
埋め込みCuターゲツトとNbターゲツト、Ta埋
め込みCuターゲツトとTiターゲツト、Ta埋め込
みCuターゲツトとZrターゲツト、TaとNbを埋
め込んだCuターゲツトとTiターゲツト、Taと
Nbを埋め込んだCuターゲツトとZrターゲツトな
どを用い、実施例２〜６に示したのと同様な方法
によつて、第２表に示す組成のアモルフアス合金
No.１〜８を作成した。 これらはいずれもアモルフアス合金であること
がＸ線回折で確認された。また、これらの合金を
試料として、30℃の12N HCl中で浸漬試験を100
時間行なつた結果、腐食による重量減少は、マイ
クロバランスによる検出限界である７×10-4mm／
年未満であるため検出されなかつた。
【表】
［発明の効果］
以上詳述した通り、本発明のアモルフアス合金
は、スパツター法で容易に作成されるCu−Nb2
元合金あるいはTaを必須元素として含むCu−バ
ルブメタル合金であつて、酸化力の乏しい濃塩酸
のような激しい腐食環境においても安定な保護皮
膜を形成して、腐食されない高耐食合金である。 このような本発明の高耐食アモルフアス合金
は、超高耐食性、高耐摩耗性などの優れた特性と
共に靱性を備え、化学プラントをはじめ、各種産
業及び民生上の種々の分野に極めて有用である。
は、スパツター法で容易に作成されるCu−Nb2
元合金あるいはTaを必須元素として含むCu−バ
ルブメタル合金であつて、酸化力の乏しい濃塩酸
のような激しい腐食環境においても安定な保護皮
膜を形成して、腐食されない高耐食合金である。 このような本発明の高耐食アモルフアス合金
は、超高耐食性、高耐摩耗性などの優れた特性と
共に靱性を備え、化学プラントをはじめ、各種産
業及び民生上の種々の分野に極めて有用である。
第１図及び第２図は、各々、本発明のアモルフ
アス合金の作製に好適なスパツター装置の一例を
示す概略構成図である。 １……サブストレイトの公転軸、２……自転す
るサブストレイト、３，４，５……ターゲツト。
アス合金の作製に好適なスパツター装置の一例を
示す概略構成図である。 １……サブストレイトの公転軸、２……自転す
るサブストレイト、３，４，５……ターゲツト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ta及びNbのいずれか１種又は２種を15〜85
原子％含み、残部が実質的にCuからなることを
特徴とする高耐食アモルフアス合金。 ２ Taを１原子％以上あるいはTaとNbとを合
計で１原子％以上含み、かつ、Ti及びZrのいず
れか１種又は２種を、Ta又はTaとNbとの合計
で15〜85原子％含み、残部が実質的にCuからな
ることを特徴とする高耐食アモルフアス合金。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62105300A JPS63270435A (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 高耐食アモルフアス合金 |
| US07/183,553 US4880482A (en) | 1987-04-28 | 1988-04-19 | Highly corrosion-resistant amorphous alloy |
| DE3814444A DE3814444C2 (de) | 1987-04-28 | 1988-04-28 | Hochkorrosionsbeständige glasartige Legierung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62105300A JPS63270435A (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 高耐食アモルフアス合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63270435A JPS63270435A (ja) | 1988-11-08 |
| JPH0477069B2 true JPH0477069B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=14403841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62105300A Granted JPS63270435A (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 高耐食アモルフアス合金 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4880482A (ja) |
| JP (1) | JPS63270435A (ja) |
| DE (1) | DE3814444C2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US4965139A (en) * | 1990-03-01 | 1990-10-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Corrosion resistant metallic glass coatings |
| EP0515730A1 (en) * | 1991-05-29 | 1992-12-02 | Mitsui Engineering and Shipbuilding Co, Ltd. | Antibacterial amorphous alloy highly resistant to oxidation, discoloration, and corrosion, fabric coated with amorphous alloy, and insole |
| DE19614458C2 (de) * | 1996-04-12 | 1998-10-29 | Grundfos As | Druck- oder Differenzdrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE19614459A1 (de) * | 1996-04-12 | 1997-10-16 | Grundfos As | Elektronisches Bauelement |
| DE19859477B4 (de) | 1998-12-22 | 2005-06-23 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verschleißschutzschicht |
| US20020162605A1 (en) * | 2001-03-05 | 2002-11-07 | Horton Joseph A. | Bulk metallic glass medical instruments, implants, and methods of using same |
| US6562156B2 (en) | 2001-08-02 | 2003-05-13 | Ut-Battelle, Llc | Economic manufacturing of bulk metallic glass compositions by microalloying |
| DE10210423C1 (de) * | 2002-03-04 | 2003-06-12 | Leibniz Inst Fuer Festkoerper | Kupfer-Niob-Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP1434034A1 (de) | 2002-12-24 | 2004-06-30 | Grundfos a/s | Strömungssensor |
| KR100507555B1 (ko) * | 2003-06-17 | 2005-08-17 | 한국과학기술연구원 | 고융점 원소를 포함하는 구리계 비정질 기지 복합재 및 그제조 방법 |
| US7598788B2 (en) * | 2005-09-06 | 2009-10-06 | Broadcom Corporation | Current-controlled CMOS (C3MOS) fully differential integrated delay cell with variable delay and high bandwidth |
| US7618500B2 (en) * | 2005-11-14 | 2009-11-17 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals |
| US8480864B2 (en) * | 2005-11-14 | 2013-07-09 | Joseph C. Farmer | Compositions of corrosion-resistant Fe-based amorphous metals suitable for producing thermal spray coatings |
| US20070107809A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-17 | The Regents Of The Univerisity Of California | Process for making corrosion-resistant amorphous-metal coatings from gas-atomized amorphous-metal powders having relatively high critical cooling rates through particle-size optimization (PSO) and variations thereof |
| US8245661B2 (en) * | 2006-06-05 | 2012-08-21 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Magnetic separation of devitrified particles from corrosion-resistant iron-based amorphous metal powders |
| US8161811B2 (en) * | 2009-12-18 | 2012-04-24 | Honeywell International Inc. | Flow sensors having nanoscale coating for corrosion resistance |
| CN117107204B (zh) * | 2023-08-29 | 2025-12-26 | 中南大学 | 一种具有高硬度与高变形能力的层状纳米金属玻璃薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4378330A (en) * | 1979-03-12 | 1983-03-29 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Ductile alloy and process for preparing composite superconducting wire |
| JPS5822345A (ja) * | 1981-08-04 | 1983-02-09 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 封入用電気接点材料 |
| US4600448A (en) * | 1983-06-01 | 1986-07-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Copper-tantalum alloy |
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-
1987
- 1987-04-28 JP JP62105300A patent/JPS63270435A/ja active Granted
-
1988
- 1988-04-19 US US07/183,553 patent/US4880482A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-28 DE DE3814444A patent/DE3814444C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3814444C2 (de) | 1994-08-18 |
| JPS63270435A (ja) | 1988-11-08 |
| DE3814444A1 (de) | 1988-11-17 |
| US4880482A (en) | 1989-11-14 |
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